一种用于锂电池制造过程中的双面涂布叠片组装工艺及其装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及锂电池制造领域，具体涉及一种用于锂电池制造过程中的双面涂布叠片组装工艺及其装置。
【背景技术】
[0002]锂离子电池因其比能量密度大、比功率高、工作电压高、循环稳定性好等优点，是目前消费电子产品、电动交通运输工具、清洁能源储能系统中应用最为广泛的电能源蓄能解决方案。在电动交通运输工具、清洁能源储能系统等锂离子电池应用领域中，对锂离子电池的安全性和储能密度提出了更高的要求。以聚合物凝胶电解质、聚合物固态电解质、无机全固态电解质为核心的固态锂离子电池因其优异的安全特性和巨大的储能密度提升潜力成为了下一代锂离子电池储能技术发展的主要趋势。
[0003]基于聚合物凝胶电解质、聚合物固态电解质、无机全固态电解质的锂离子电池在制造过程中，均涉及凝胶电解质膜材料、聚合物固态电解质或无机全固态电解质薄膜在极片表面的涂布制备，尤其是有利于凝胶电解质、聚合物固态电解质和无机固态电解质发挥其性能潜力的双面涂布，在工艺上仍具有较大的挑战性。
[0004]目前，已有一些涂布工艺被应用于凝胶电解质膜材料、聚合物固态电解质和无机全固态电解质薄膜的涂布制备，然而，它们在产业化应用中均有其局限性。例如，旋转涂布(Spin-coating)技术难以实现大面积的均勾涂布；浸渍提拉涂膜(Dip-coating)技术由于提拉过程中的重力作用，所得膜材料的厚度均匀性难以保证；刮刀法涂布(DoctorBlading)技术在实际应用中，易于在凝胶膜材料表面形成气泡缺陷、生产精度较低，且原料利用率较低、双面涂布效率较低。而且，上述几种涂布工艺中为了实现双面涂布和叠片组装，需通过夹取等方式翻转或转移极片，夹取过程中常常导致接触夹具位置电解质膜材料的破坏与损伤。
[0005]狭缝涂布(Slot Die Coating)是近年来快速发展的一种高精度涂布技术，且便于实现卷对卷双面涂布工艺，生产效率可得到保证。然而，普通的卷对卷狭缝涂布技术和常规涂布装备，在过辊、收卷等过程中易于破坏涂布于极片两面的电解质膜材料，造成产品质量无法保证。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种用于锂电池制造过程中的不易破坏涂布于极片两面的电解质膜材料的双面涂布叠片的组装工艺及其装置，本发明也适用于高效率的正负极片双面涂布及电池组装。
[0007]本发明采用的技术方案:一种用于锂电池制造过程中的双面涂布叠片组装工艺，具有以下步骤:步骤SI，选取集流体，并对所述集流体进行除尘；步骤S2，对所述集流体的一面进行浸润、涂布极性活性材料和干燥；步骤S3，对所述集流体进行翻转；步骤S4，对所述集流体的另一面进行浸润、涂布与步骤S2相同极性的极性活性材料和干燥，从而形成双面涂布活性材料的正极极片或负极极片；步骤S5，对所述正极极片或负极极片进行辊压压实；步骤S6，选取负极极片，并对所述负极极片进行除尘；步骤S7，对所述负极极片的一面进行浸润、涂布凝胶电解质、聚合物固态电解质或无机固态电解质材料和干燥；步骤S8，对所述负极极片进行翻转；步骤S9，对所述负极极片的另一面进行浸润、涂布与步骤S7相同的材料和干燥；步骤S10，对所述正极极片和涂布有凝胶电解质、聚合物固态电解质或无机固态电解质材料的负极极片进行切片并转移；步骤S11，将切片后的正极极片与涂布有凝胶电解质、聚合物固态电解质或无机固态电解质材料的负极极片进行交替的叠片并封装。
[0008]本发明的效果是既可以用于聚合物凝胶电解质膜材料、聚合物固态电解质和无机全固态电解质膜材料的涂布制备，也可用于正、负极极片的涂布，适用性较广。
[0009]进一步地，每一极片被切片后均具有本体和极耳，所述正极极片的本体两面均涂布有正极活性材料，所述正极极片的极耳未涂布有正极活性材料；所述负极极片的本体两面均涂布有负极活性材料，所述负极极片的极耳未涂布有负极活性材料。
[0010]进一步地，所述负极极片的本体两面除涂布有负极活性材料以外还涂布有聚合物凝胶电解质、聚合物固态电解质或无机全固态电解质膜材料，所述负极极片的极耳两面靠近所述本体的一端部分被涂布有聚合物凝胶电解质、聚合物固态电解、无机全固态电解质膜材料或被贴覆有绝缘胶带。
[0011]本发明采用的技术方案:一种用于锂电池制造过程中的双面涂布叠片组装装置，包括基材、第一牵引辊单元、除尘装置、第一涂布组件、第二牵引辊单元、第三牵引辊单元、第二涂布组件、切片装置、转移装置以及牵引装置，其中，所述基材具有第一面和第二面，所述第二面卷在所述第一牵引辊单元、第二牵引辊单元和第三牵引辊单元上，且所述基材经过所述第二牵引辊单元和第三牵引辊单元后发生翻转，所述基材在所述牵引装置、第一牵引辊单元、第二牵引辊单元和第三牵引辊单元的牵引下，依次通过所述除尘装置、第一涂布组件和第二涂布组件，从而完成所述基材的双面涂布，再由位于装置尾端的牵引装置牵引依次经过切片装置和转移装置，完成后续的极片叠片和电池组装工序。
[0012]本发明的效果:既可以用于聚合物凝胶电解质膜材料、聚合物固态电解质和无机全固态电解质膜材料的涂布制备，也可用于正、负极极片的涂布，适用性较广；另外，可保证涂布于负极极片上的聚合物凝胶电解质、聚合物固态电解质、无机全固态电解质膜材料不会受到牵引辊等装置的机械挤压，从而有效防止了双面涂布时凝胶电解质、聚合物固态电解质或无机全固态电解质膜材料的破坏与损伤，此外，采用不收卷双面涂布制备正负极极片，大大的提尚生广效率。
[0013]进一步地，当所述基材为集流体时，所述用于锂电池制造过程中的双面涂布叠片组装装置还包括辊压装置，所述基材在所述牵引装置、第一牵引辊单元、第二牵引辊单元和第三牵引辊单元的牵引下，依次通过所述除尘装置、第一涂布组件、第二涂布组件和辊压装置，从而完成所述基材的双面涂布，再由所述牵引装置牵引，依次经过所述切片装置和转移装置，完成后续的极片置片和电池组装工序。
[0014]进一步地，所述第一涂布组件包括第一浸润装置、第一涂布装置和第一干燥装置，所述第二涂布组件包括第二浸润装置、第二涂布装置和第二干燥装置，所述第一浸润装置和第一涂布装置的递送口均位于所述基材的第一面上方，所述第二浸润装置和第二涂布装置的递送口均位于所述基材的第二面上方。
[0015]进一步地，所述第一浸润装置和第二浸润装置为雾化喷头、喷淋装置、装有浸润液的容器或上述三者的任意组合；所述第一涂布装置和第二涂布装置为狭缝涂布模头、超声雾化喷头、两相流雾化喷头、喷淋装置或上述四者的任意组合；所述第一干燥装置和第二干燥装置为烘箱、紫外光固化装置、光固化装置、对流干燥箱或上述四者的任意组合。
[0016]进一步地，所述除尘装置为毛刷除尘装置、静电除尘装置、对流过滤除尘装置或上述三者的任意组合。
[0017]进一步地，所述切片装置为模切切片装置或激光切片装置；所述转移装置为负压吸片装置或机械手托盘装置。
[0018]进一步地，所述第一牵引辊单元、第二牵引辊单元和第三牵引辊单元为气浮牵引辊或接触式牵引辊。
【附图说明】
[0019]图1所示为本发明第一实施例提供的用于锂电池制造过程中的双面涂布叠片组装工艺流程图。
[0020]图2所示为正极集流体经如图1所示的切片步骤后的结构示意图。
[0021]图3所示为负极极片经如图1所示的切片步骤后的结构示意图。
[0022]图4所示为本发明实施例提供的正极极片、双面涂布有凝胶电解质、聚合物固态电解质或无机全固态电解质的负极极片的叠片方式的俯视图。
[0023]图5所示为本发明第二实施例提供的用于锂电池制造过程中的双面涂布叠片组装装置的结构示意图。
[0024]附图中，各标号所代表的部件列表如下:
[0025]101、第一牵引辊单元，102、第二牵引辊单元，103、第三牵引辊单元，104、牵引装置，105、除尘装置，106、第一浸润装置，107、第一涂布装置，108、第一干燥装置，109、第二浸润装置，110、第二涂布装置，111、第二干燥装置，112、切片装置，113、转移装置，114、辊压装置，200、正极极片，201、正极本体，202、正极极耳，300、负极极片，301