一种清除极片涂层的工艺及装置的制作方法

本发明属于锂离子电池制造技术领域，尤其涉及一种极片涂层清除工艺及清除装置。

背景技术：

锂离子电池因能量密度高、自放电小、对环境友好而广泛应用于数码产品中，并且近年来随着无人机、电动汽车的发展，锂离子电池也获得更多的关注，如今使用设备对电池的能量密度、内阻、循环寿命等电化学性能方面提出了更高的要求。目前，在正、负极活性物质材料克容量都发挥到极致的情况下，如何进一步提高电芯容量成了锂电池领域的一个技术瓶颈。

现锂电行业内为了满足大电流快速充电要求，通常采用将极耳中置的设计，也就是在极片中间预留一道空白区域来焊接极耳。具体来说，现有极片中间留白的方式有以下几种。

1)采用双间隙涂布工艺，即在涂布极片涂层时采用非连续涂布，从而在极片两面中间预留空白，如申请号为cn201010267179.9的中国申请专利公开了一种电池极片的间歇式涂布方法。然而，采用双间隙涂布工艺会存在如下问题：极片两面对齐难控制，涂布拖尾不稳定，小间隙留白处存在涂布削薄问题，导致电池充放电时易出现析锂不良情况。

2)采用发泡胶移除涂层的方式，即在极片涂布前设计好需要预留的范围尺寸，先将发泡胶涂在需要移除涂层的位置，涂布结束后发泡胶经过高温烘烤后发泡剂膨胀脱离箔材再使用吸附装置吸除，如专利申请号为cn201510171828.8的中国申请专利公开了一种锂离子电池极片制备方法。然而，采用发泡胶清除法清除极片上的涂层时，需要在每一个极耳焊接区域都贴上一片胶纸，工序较多，生产成本过高；且发泡胶胶系不太稳定，在烘烤时很容易将边缘浆料带走，造成浆料损失；并且负极浆料水性，与胶纸难以相溶，胶纸表面上的浆料会游离到胶纸四周，导致其四周的涂层面密度增厚，从而影响到电芯性能和厚度。

3)采用激光清洗涂层的方式，即在涂好的极片设计好需要清洗的尺寸范围，采用激光高温去除涂层。如申请号为cn201410464606.0的中国申请专利公开了一种激光移除极片涂层的方法，该方法将极片上待移除涂层区域用真空吸附的方式固定，然后采用平顶式激光束移除该待移除区域的涂层。但该方法也存在一些不足：首先，采用真空吸附固定极片的方式，需要在清洗平台上开孔，从而实现真空吸附极片，但采用真空吸附固定极片时极片与真空孔嘴对应的区域及涂层在真空作用下会向内凹陷，使待清洗区域偏离激光束焦点，容易存在清洗不干净的风险，导致极片焊接虚焊；而且如果真空孔嘴孔径过小，极片清洗产生的粉尘容易堵塞孔洞，从而无法产生吸附效果；其次，激光灼烧极片所产生的热量会不断传递到清洗平台，在批量生产过程中，平台的温度会不断升高，甚至超出极片清洗时的温度，极片加工时热量得不到有效转移，会导致清洗后的箔材表面氧化严重，从而影响到电芯性能；再次，激光清洗面积受限，当清除较大面积时，时间较慢，效率较低。

有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种清除效率高、清除效果好的清除极片涂层的工艺及装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种清除极片涂层的工艺，极片包括集流体和涂覆在集流体的至少一个表面上的涂层，包括以下步骤：

s1、采用隔离装置将极片上需要清除的涂层区域进行隔离；

s2、采用液氮喷头对待清除区域的涂层喷洒液氮，以使极片上的该待清除区域的涂层受到低温液氮的处理下产生液化导致粘性失效，从而使涂层脱离集流体；

s3、立即清除在步骤s2中已脱离集流体的涂层。

作为本发明所述的清除极片涂层的工艺的优选方案，步骤s3中，使用清除装置进行清除，清除装置可为毛刷或刮板，且此操作需要在1～3秒内完成，避免时间过长，液氮挥发后极片涂层内的sbr胶恢复粘性。

作为本发明所述的清除极片涂层的工艺的优选方案，步骤s2中，所述液氮的温度为-190℃～-210℃。

作为本发明所述的清除极片涂层的工艺的优选方案，步骤s2中，喷洒液氮的时间为1～5秒，具体时间根据涂层厚度进行设定。

作为本发明所述的清除极片涂层的工艺的优选方案，步骤s3之后还包括步骤：采用负压吸除、气流吹扫中的至少一种方式清除涂层残留物，以保证极片及设备上不残留废料；所述负压吸除的负压为-5kpa～-50kpa。

作为本发明所述的清除极片涂层的工艺的优选方案，步骤s1中，所述隔离装置为不为不锈钢板或防氧化板；采用隔离装置避免需要清除以外的涂层被破坏。

此外，本发明还提供一种清除极片涂层的装置，包括极片传送机构、液氮喷头、隔离装置、清除装置和吸尘装置；

所述极片传送机构用于传送极片，所述液氮喷头位于极片待清除的涂层区域的上方或下方；

所述隔离装置，设置于极片待清除区域并与液氮喷头相对应，用于隔离极片上待清除的涂层区域；

所述清除装置，用于清除液氮喷洒后脱离极片的涂层；所述吸尘装置，用于吸除极片涂层残留物。

作为本发明所述的清除极片涂层的装置的优选方案，所述隔离装置为不锈钢板或防氧化板。

作为本发明所述的清除极片涂层的装置的优选方案，所述清除装置为毛刷或刮板。

作为本发明所述的清除极片涂层的装置的优选方案，所述吸尘装置为负压吸尘器或气流吹扫器。

作为本发明所述的清除极片涂层的装置的优选方案，所述液氮喷头的数量设置为至少两个，具体数量根据需要清除的涂层区域数量进行设置。

相比于现有技术，本发明至少具有以下有益效果：

1)、相比激光清洗工艺需要受清除面积大小的限制，即清洗面积越大用时越长，而本发明采用液氮喷洒清除涂层不受面积影响，无论面积大小均可在短时内完成，大大提高涂层清除效率。

2)、相比间歇涂布易出现两面对齐难控制，涂布拖尾不稳定，小间隙留白处存在涂布削薄问题，导致电池充放电时易出现析锂不良情况，而本发明采用液氮喷洒清除涂层可避免以上类似问题，大大提高产品的品质。

3)、相比发泡胶去除工艺易出现发泡胶胶系不稳定而在烘烤时很容易将边缘浆料带走，造成浆料损失，本发明采用液氮喷洒清除涂层不会造成多余浆料损失，同时不会损伤清除区域周边的涂层，清除过程也不会损伤集流体，且操作方便，提高了生产效率、优率。

附图说明

图1为本发明的清除极片涂层装置的结构示意图。

图中：1-极片传送机构；11-放卷辊；12-收卷辊；13-导向辊；2-液氮喷头；3-隔离装置；4-清除装置；5-吸尘装置；6-液氮罐；7-除尘盒。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式和说明书附图，对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，本发明提供的清除极片涂层的装置，包括极片传送机构1、液氮喷头2、隔离装置3、清除装置4和吸尘装置5；

极片传送机构1用于传送极片，极片包括集流体和涂覆在集流体的至少一个表面上的涂层；液氮喷头2位于极片待清除的涂层区域的上方或下方，液氮喷头2的一端连接有液氮罐6，其中，液氮喷头2的具体数量可以根据需要清除的涂层区域数量进行设置，优选为至少2个；

隔离装置3，设置于极片待清除区域并与液氮喷头2相对应，用于隔离极片上待清除的涂层区域；

清除装置4，用于清除液氮喷洒后脱离极片的涂层；吸尘装置5，安装在清除装置4的正下方，用于吸除极片涂层残留物，以保证极片及设备上不残留废料；

其中，极片传送机构1包括放卷辊11、收卷辊12以及设置于放卷辊11和收卷辊12之间的若干导向辊13。

其中，隔离装置3为不锈钢板或防氧化板，采用隔离装置3避免需要清除以外的涂层被破坏。液氮喷头2下方设置有除尘盒7，用来盛放清除的涂层废料。

其中，清除装置4为毛刷或刮板；吸尘装置5为负压吸尘器或气流吹扫器。

本发明的清除极片涂层的工艺，包括以下步骤：

s1、涂覆有涂层的极片在极片传送机构1的带动下进行放卷；

s2、采用隔离装置3将极片上需要清除的涂层区域进行隔离；

s3、采用液氮喷头2对待清除区域的涂层喷洒液氮，以使极片上的该待清除区域的涂层受到低温液氮(-190℃～-210℃)的处理下产生液化导致粘性失效，从而使涂层脱离集流体；

s4、立即清除在步骤s3中已脱离集流体的涂层；

s5、涂层清除完成后的极片通过极片传送机构1带动下进行收卷。

优选地，步骤s4之后还包括步骤：采用负压吸除、气流吹扫中的至少一种方式清除涂层残留物，以保证极片及设备上不残留废料；所述负压吸除的负压为-5kpa～-50kpa。

优选地，步骤s4中，使用清除装置4进行清除，清除装置4可为毛刷或刮板，且此操作需要在1～3秒内完成，避免时间过长，液氮挥发后极片涂层内的sbr胶恢复粘性而使涂层难以清除。

优选地，步骤s3中，喷洒液氮的时间为1～5秒，具体时间根据涂层厚度进行设定。

优选地，步骤s2中，所述隔离装置3为不为不锈钢板或防氧化板；采用隔离装置3避免需要清除以外的涂层被破坏。

需要说明的是，本发明工艺可对单侧涂覆有活性物质涂层的极片进行清除，也可以对双侧都涂覆有活性物质涂层的极片进行清除。极片两侧都有待清除区域时，极片两侧的待清除区域可以重叠，极片两侧的待清除区域也可以相互错开；而待清除区域的形状、位置、数量可根据实际的需求设置。

相比于现有技术，本发明具有以下优点：

1、相比激光清洗工艺需要受清除面积大小的限制，即清洗面积越大用时越长，而本发明采用液氮喷洒清除涂层不受面积影响，无论面积大小均可在短时内完成，大大提高涂层清除效率。

2、相比间歇涂布易出现两面对齐难控制，涂布拖尾不稳定，小间隙留白处存在涂布削薄问题，导致电池充放电时易出现析锂不良情况，而本发明采用液氮喷洒清除涂层可避免以上类似问题，大大提高产品的品质。

3、相比发泡胶去除工艺易出现发泡胶胶系不稳定而在烘烤时很容易将边缘浆料带走，造成浆料损失，本发明采用液氮喷洒清除涂层不会造成多余浆料损失，同时不会损伤清除区域周边的涂层，清除过程也不会损伤集流体，且操作方便，提高了生产效率、优率。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。