一种锂电池隔膜沉积层生成装置的制造方法
【专利摘要】一种锂电池隔膜沉积层生成装置，包括惰性室和位于惰性室内部的数个呈矩形状的反应室；反应室侧壁上设置有数个穿孔，隔膜从反应室的穿孔中穿出进入惰性室，再从反应室的穿孔中进入反应室，实现在反应室间循环穿梭；反应室两个相对的侧壁上分别设置有反应气进气口和反应气出气口。反应室中充设有反应气体，惰性室内部的气压大于反应室内部的气压。本实用新型结构新颖，通过设置惰性室和反应室，并使得隔膜在惰性室和反应室之间循环穿梭实现了在隔膜表面形成沉积层的目的，在使用的时候可以根据需要选择反应室的数量，该沉积层厚度可控，使用起来比较灵活，制造出的隔膜质量好，进而提高了锂电子电池的性能。
【专利说明】
一种锂电池隔膜沉积层生成装置
技术领域
[0001]本实用新型属于锂电池隔膜生产领域，具体涉及一种锂电池隔膜沉积层生成装置。
【背景技术】
[0002]锂电池隔膜是锂电池的重要材料之一，其作用是将锂电池中正极与负极隔开，容许离子通过，阻止电子通过。随着锂离子电池向高能量密度、大容量储能以及高功率充放电方向发展，锂电池对隔膜的厚度、安全性有了更高的要求。
[0003]为了满足锂电池隔膜耐高温的要求，目前常规手段是在聚烯烃基膜上涂覆一层或多层有机材料或无机材料，采用这种方式涂层的厚度在1μπι-5μπι之间，因其厚度较大，故在使用的时候效果不佳。
[0004]原子层沉积是向处理室内注入一种气体后，使得气体和基板接触，然后对基板进行吹扫，仅留住吸附于基板表面的气体;随后，注入其它气体，实现其它气体的沉积。采用这种方法可以在基板表面形成厚度在几纳米到几十纳米的化学反应物薄膜。该薄膜结构精确可控，纯度极高，均匀性高，在表面处理领域有着广泛的应用。
[0005]如何采用ALD技术可以在基膜上制备出超薄涂层，对提高锂电池隔膜的使用性能有着重要的影响作用。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型旨在提供一种使用效果好的锂电池隔膜沉积层生成装置。
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案:一种锂电池隔膜沉积层生成装置，包括惰性室和位于惰性室内部的数个呈矩形状的反应室；
[0008]反应室侧壁上设置有数个穿孔，隔膜通过穿孔在反应室和惰性室之间循环穿梭；
[0009]反应室两个相对的侧壁上分别设置有反应气进气口和反应气出气口，反应气进气口连接反应气气源;惰性室两个相对的侧壁上分别设置有惰气进气口和惰气出气口，惰气进气口连接惰气气源；
[0010]惰性室中充设有惰性气体，反应室中充设有反应气体，惰性室内部的气压大于反应室内部的气压。
[0011]还包括酸洗槽、碱洗槽、纯水槽和烘箱，隔膜依次穿过酸洗槽、碱洗槽、纯水槽、烘箱，最终从烘箱穿出后进入惰性室。
[0012]还包括动力装置、牵引条、放卷辊、收卷辊和设于放卷辊和收卷辊之间的数个导向辊;隔膜一端绕设于放置在酸洗槽进入端的放卷辊上，另一端与牵引条固连，牵引条的末端与放置在惰性室输出端的收卷辊固连;动力装置为收卷辊的转动提供动能。
[0013]导向辊包括预处理导向辊、反应室导向辊和收卷导向辊；
[0014]预处理导向辊分别设置于酸洗槽内部、碱洗槽内部、纯水槽内部、酸洗槽和碱洗槽之间、碱洗槽和纯水槽之间、纯水槽和烘箱之间；
[0015]反应室导向辊配合穿孔设置，隔膜在反应室导向辊的作用下在惰性室和反应室之间穿梭；
[0016]收卷导向辊设置于收卷辊前方，隔膜与收卷导向辊下部贴合。
[0017]反应室反应气进气口和反应气出气口的连线与隔膜在反应室中的穿梭路径垂直。
[0018]反应室内部沿隔膜的穿梭方向设置有通过挡板隔开的高温区和低温区，挡板上设置有供隔膜穿过的挡板孔，高温区和低温区内分别设置有加热装置和控制温度的控制单
J L ο
[0019]控制单元包括温度采集模块和处理模块，温度采集模块将采集到的高温区/低温区的温度传输到处理模块，处理模块根据接收到的温度控制加热装置的工作。
[0020]反应室内部设置有等离子体发生器/电子射线发生器/电晕发生器/紫外发生器/臭氧发生器。
[0021]反应气出气口和惰气出气口上均连接有出气管道，出气管道上设置有抽气风机，出气管道末端连接回收箱。
[0022]反应室的数量为两个，两个反应室分别为第一反应室和第二反应室；第一反应室中的反应气体为三甲基铝，第二反应室中的反应气体为水蒸气。
[0023]通过以上技术方案，本实用新型的有益效果为:
[0024]1.设置惰性室，并在惰性室内部设置反应室，同时使得隔膜在惰性室和反应室之间穿梭，从而实现了在隔膜表面形成沉积层，在沉积层厚度方面只需要调整隔膜的循环次数即可，易于控制；
[0025]2.惰性室内部的气压大于反应室内部的气压，从而防止了反应室中的反应气体进入惰气室中，提高了反应气体的利用率；
[0026]3.在惰性室前设置的酸洗槽、碱洗槽、纯水槽实现了隔膜的清洗，提高了生产出的隔膜的质量;设置的烘箱实现了清洗后隔膜的烘干，避免了隔膜表面有过多的水，造成隔膜表面生成不需要的沉积层；
[0027]4.设置的放卷辊和收卷辊实现了隔膜在整个过程中的自动运行，降低了工人的劳动强度;设置的牵引条可以对隔膜的前进进行引导;设置的导向辊实现了隔膜的转向，同时导向辊可以降低隔膜上的张力，避免隔膜断裂的现象发生；
[0028]5.反应室反应气进气口和反应气出气口的连线与隔膜在反应室中的穿梭路径垂直，使得反应气体可以快速接触到隔膜，提高反应气体的有效利用率；
[0029]6.在反应室内部设置通过挡板隔开的高温区和低温区，隔膜在同一个反应室中会有高低温的变化，通过温差的变化，提高反应气体的反应速度；
[0030]7.控制单元保证了反应室内温度的恒定，进而保证了沉积层的快速生成；
[0031 ] 8.反应室内部设置的等离子体发生器/电子射线发生器/电晕发生器/紫外发生器/臭氧发生器，以对沉积层起到加固的作用；
[0032]9.反应气出气口和惰气出气口上连接的出气管道，同时，在出气管道末端连接回收箱，实现了反应室和惰性室中废气的回收。
【附图说明】
[0033]图1为本实用新型结构不意图；
[0034]图2为实施例1惰性室内部结构示意图；
[0035]图3为实施例2惰性室内部结构示意图。
【具体实施方式】
[0036]实施例1，如图1所示的一种锂电池隔膜沉积层生成装置，包括依次设置的酸洗槽41、碱洗槽42、纯水槽43和烘箱44，隔膜依次穿设于酸洗槽41、碱洗槽42、纯水槽43、烘箱44中，隔膜在酸洗槽41、碱洗槽42和纯水槽43的作用下实现清洗，从而提高生产出的产品的性能；隔膜在烘箱44的作用下实现烘干，避免因经过清洗的隔膜表面有水而在隔膜表面生成不需要的沉积层。酸洗槽41、碱洗槽42、纯水槽43、烘箱均为市售产品。
[0037]为了实现隔膜依次经过酸洗槽41、碱洗槽42、纯水槽43和烘箱44，本装置还包括动力装置、牵引条、放卷辊1、收卷辊7和设于放卷辊I和收卷辊7之间的数个导向辊。隔膜3—端绕设于放置在酸洗槽41进入端的放卷辊I上，另一端与牵引条固连，牵引条的末端与与放置在惰性室5输出端的收卷辊7固连;动力装置为收卷辊7的转动提供动能。其中动力装置和牵引条均没有在图中显示。
[0038]动力装置带动收卷棍7转动，在收卷棍7的作用下，牵引条带动隔膜3向收卷棍7的方向运行。在隔膜运行的过程中，导向辊起到导向和支撑的作用，同时避免隔膜因张力过大而出现断裂的现象。其中导向辊包括预处理导向辊2、反应室导向辊9和收卷导向辊6。
[0039]预处理导向辊2分别设置于酸洗槽41内部、碱洗槽42内部、纯水槽43内部、酸洗槽41和碱洗槽42之间、碱洗槽42和纯水槽43之间、纯水槽43和烘箱44之间，在预处理导向辊2的作用下实现隔膜在酸洗槽41、碱洗槽42、纯水槽43和烘箱44之间依次传输。
[0040]反应室导向辊配合穿孔设置，隔膜在反应室导向辊的作用下在惰性室和反应室之间穿梭。
[0041 ]收卷导向棍6设置于收卷棍7前方，隔膜与收卷导向棍6的下部贴合，从惰性室5出来的隔膜经过收卷导向辊6后卷在收卷辊7上。
[0042]隔膜在预处理导向辊2的作用下，从烘箱44中出来进入惰性室5。如图2所示，惰性室5内部充设有惰性气体，惰性气体可以为氮气、氦气、氩气、氙气等，其中惰性气体为成熟的现有技术。设置的惰性气体可以对隔膜进行吹扫，从而将隔膜上的副产物等杂质吹下，提高生产出的沉积层的质量。在惰性室5的两个相对设置的侧壁上分别设置有惰气进气口和惰气出气口，惰气进气口和惰气出气口均没有在图中显示。惰气进气口连接惰气气源，通过惰气气源可以实时向惰气室中补充惰气，惰气出气口上连接有回收装置。回收装置包括带有阀门的出气管道，出气管道与惰气出气口连接，出气管道上设置有抽气风机，出气管道末端连接回收箱，出气管道、抽气风机和回收箱均没有在图中显示。通过回收装置可以实现惰气室中气体的回收，避免了惰气的浪费。
[0043]在使用的时候，惰气气源时时向惰气室中补充惰气以实现对隔膜沉积层的吹扫；为了保证惰性室中的气压，抽气风机在工作时也是打开的，其可以使得惰性室中的带有杂质的气体，在抽气风机的作用下经过出气管道进入回收箱，通过这种方式保证了惰气室中惰气的纯净度，从而提高了生产出的隔膜的质量。
[0044]在惰性室5内部设置有两个呈矩形状的反应室，两个反应室分别为第一反应室A和第二反应室B。在反应室内部设置有反应气体，其中第一反应室A的反应气体为三甲基铝，第二反应室B中的反应气体为水蒸气，当然，反应气体也可为三甲基铝、四氯化钛、四氢化硅、二乙基锌等，反应气体为成熟的现有技术。
[0045]为了保证隔膜在反应室和惰性室之间的穿梭，在反应室的侧壁上设置有数个穿孔11，第一反应室A和第二反应室B中分别设置有反应室导向辊9，设置的反应室导向辊9需要配合穿孔11设置，使得经过反应室导向辊9导向的隔膜3可以从穿孔11中穿过。在实施的时候，如果反应室的数量大于2个，则反应室导向辊9只需在两个位于惰性室5端部的反应室中设置即可。
[0046]首先，隔膜在反应室导向辊9和穿孔11的作用下，从惰性室5进入第一反应室A;随后隔膜3通过穿孔11从第一反应室A进入惰性室5;随后，隔膜通过穿孔11从惰性室进入第二反应室B;依次循环实现隔膜在第一反应室A、惰性室5和第二反应室B之间循环穿梭。
[0047]为了避免反应室中的气体从穿孔11中穿出，将反应室内部的气压设置成小于惰性室5内部的气压即可。
[0048]为了保证反应室中反应气体的供应，同时去除反应气体中的杂质，在反应室的两个相对的侧壁上分别设置有反应气进气口和反应气出气口。反应气进气口和反应气出气口均没有在图中显示，反应气进气口连接反应气气源，通过反应气气源可以时时向反应室中补充反应气体，以保证反应气体的反应。反应气出气口上也连接有回收装置，此处的回收装置与惰气出气口连接的回收装置结构相同、工作原理也相同，可以对反应室中的带有杂质的反应气体进行回收，保证反应气体的纯度，在此不再赘述。
[0049]为了加强反应气体的作用效果，反应气出气口和反应气进气口的连线与隔膜3在反应室中的穿梭路径垂直，从而使得反应气体可以快速接触到隔膜3，提高反应气体的有效利用率。
[0050]为了提高反应室中反应气体的作用速度，在反应室内部设置有通过挡板12隔开的高温区81和低温区82。为了实现隔膜在高温区81和低温区82之间的传输，挡板12上也对应隔膜设置有挡板孔121，隔膜从挡板孔121中穿过。高温区81和低温区82在隔膜3的穿梭方向上依次设置，即隔膜在穿梭的时候会先后到达高温区81和低温区82。在实施的时候，高温区81和低温区82的相对大小不限。在高温区81和低温区82内部分别设置有加热装置和控制温度的控制单元。
[0051]控制单元包括温度采集模块和处理模块，温度采集装置的信号输出端连接处理模块的信号输入端，处理模块输出信号控制加热装置的工作。温度采集模块采集高温区/低温区的温度信息，并将采集到的温度传输到处理模块，处理模块根据接收到的温度控制加热装置运行或者停止，从而使得高温区和低温区的温度处于合适的水平，以保证反应气体的充分反应。
[0052]为了进一步使得反应气体充分反应，反应室内部设置有发生器10。发生器10为等离子体发生器/电子射线发生器/电晕发生器/紫外发生器/臭氧发生器。其中，发生器10设置在高温区还是低温区可以根据工作需要选择，也可以根据需要不选用发生器10。在工作的时候，发生器10根据类型可以产生等离子/电子射线/电晕/紫外线/臭氧等物质，这些物质与沉积层相互作用，可以对隔膜3上的沉积层进行加固。
[0053]在工作的时候:
[0054]首先，隔膜经过酸洗、碱洗、水洗、干燥后进入惰性室，隔膜通过惰性室进入第一反应室A，在第一反应室A中，隔膜表面及隔膜的孔隙中吸附的水与第一反应室中的三甲基铝发生反应，并吸附反应气体，在隔膜表面及隔膜的孔道内形成三甲基铝的分子层；
[0055]然后，隔膜进入惰性室，通过惰性气体除去隔膜表面不需要的残余气体；
[0056]随后，隔膜进入第二反应室B，与第二反应室B中的水蒸气接触，隔膜中已经吸附的三甲基铝与第二反应室中的水蒸气反应，在隔膜表面及隔膜的孔隙中形成沉积层，并在沉积层表面水蒸气用于下一次与三甲基铝反应；
[0057]之后，隔膜进入惰性室，惰性气体除去多余的反应物、副反应物等不需要的残余气体；
[0058]最后，隔膜进入第一反应室A，沉积层上吸附的水蒸气与三甲基铝继续反应，在沉积层表面再次生成沉积层。如此，多次循环往复，直至达到工艺所需的沉积层厚度。
[0059]实施例2:本实施例与实施例1的不同之处在于，如图3所示，反应室的数量为3个，3个反应室分别为第一反应室A、第二反应室B和第三反应室C。第一反应室A和第三反应室B分别位于惰性室的两个端部，在第一反应室A和第三反应室B中分别设置有数个反应室导向辊9，反应室导向辊9配合穿孔11设置。隔膜在反应室导向辊9的作用下在第一反应室A、惰性室
5、第二反应室B、惰性室5、第三反应室C、惰性室5之间循环穿梭，并最终从惰性室5中穿出。
[0060]本实用新型结构新颖，通过设置惰性室和反应室，并使得隔膜在惰性室和反应室之间循环穿梭，实现了在隔膜表面形成沉积层的目的，该沉积层厚度可控，且使用起来效果好，同时使用的时候可以根据需要选择反应室的数量，使用起来比较灵活，制造出的隔膜质量好。
【主权项】
1.一种锂电池隔膜沉积层生成装置，其特征在于:包括惰性室和位于惰性室内部的数个呈矩形状的反应室； 反应室侧壁上设置有数个穿孔，隔膜通过穿孔在反应室和惰性室之间循环穿梭，最后从惰性室穿出； 反应室两个相对的侧壁上分别设置有反应气进气口和反应气出气口，反应气进气口连接反应气气源;惰性室两个相对的侧壁上分别设置有惰气进气口和惰气出气口，惰气进气口连接惰气气源； 惰性室中充设有惰性气体，反应室中充设有反应气体，惰性室内部的气压大于反应室内部的气压。2.如权利要求1所述的锂电池隔膜沉积层生成装置，其特征在于:还包括酸洗槽、碱洗槽、纯水槽和烘箱，隔膜依次穿过酸洗槽、碱洗槽、纯水槽、烘箱，最终从烘箱穿出后进入惰性室。3.如权利要求2所述的锂电池隔膜沉积层生成装置，其特征在于:还包括动力装置、牵引条、放卷辊、收卷辊和设于放卷辊和收卷辊之间的数个导向辊;隔膜一端绕设于放置在酸洗槽进入端的放卷辊上，另一端与牵引条固连，牵引条的末端与放置在惰性室输出端的收卷辊固连;动力装置为收卷辊的转动提供动能。4.如权利要求3所述的锂电池隔膜沉积层生成装置，其特征在于:导向辊包括预处理导向棍、反应室导向棍和收卷导向棍； 预处理导向辊分别设置于酸洗槽内部、碱洗槽内部、纯水槽内部、酸洗槽和碱洗槽之间、碱洗槽和纯水槽之间、纯水槽和烘箱之间； 反应室导向辊配合穿孔设置，隔膜在反应室导向辊的作用下在惰性室和反应室之间穿梭； 收卷导向辊设置于收卷辊前方，隔膜与收卷导向辊下部贴合。5.如权利要求1至4任意一项所述的锂电池隔膜沉积层生成装置，其特征在于:反应室反应气进气口和反应气出气口的连线与隔膜在反应室中的穿梭路径垂直。6.如权利要求5所述的锂电池隔膜沉积层生成装置，其特征在于:反应室内部沿隔膜的穿梭方向设置有通过挡板隔开的高温区和低温区，挡板上设置有隔膜从中穿过的挡板孔，高温区和低温区内分别设置有加热装置和控制温度的控制单元。7.如权利要求6所述的锂电池隔膜沉积层生成装置，其特征在于:控制单元包括温度采集模块和处理模块，温度采集模块将采集到的高温区/低温区的温度传输到处理模块，处理模块根据接收到的温度控制加热装置的工作。8.如权利要求7所述的锂电池隔膜沉积层生成装置，其特征在于:反应室内部设置有等离子体发生器/电子射线发生器/电晕发生器/紫外发生器/臭氧发生器。9.如权利要求1或8所述的锂电池隔膜沉积层生成装置，其特征在于:反应气出气口和惰气出气口上均连接有出气管道，出气管道上设置有抽气风机，出气管道末端连接回收箱。10.如权利要求1所述的锂电池隔膜沉积层生成装置，其特征在于:反应室的数量为两个，两个反应室分别为第一反应室和第二反应室;第一反应室中的反应气体为三甲基铝，第二反应室中的反应气体为水蒸气。
【文档编号】H01M2/14GK205542996SQ201620082588
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月28日
【发明人】张茹, 王向东, 荆正军, 申向宇, 宋四超, 王德民, 褚鹏杰
【申请人】新乡市中科科技有限公司