一种电极补锂装置的制作方法

本实用新型涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种电极补锂装置。

背景技术：

随着现代社会的发展，锂离子电池广泛应用于高级便携式电子设备和更高续航能力的电动汽车等领域。锂离子电池具有高能量密度和高循环性，高容量的硅基负极在实现高能量密度的锂离子电池方面发挥着关键的作用，然而为了解决硅基负极材料电池首次充放电效率低、循环性不好等问题，实现更高的锂电池能量密度，电极补锂工艺成为其中的一个关键技术。

现有的电极补锂工艺大多仍是使用锂粉或锂带作为锂源，补锂效果明显，大致可分为两种方式，一种是将锂带压延至超薄的厚度，然后覆合在电极片的表面，或将极片润湿后与锂带直接接触组成半电池使其自放电对极片进行补锂；另一种是将锂粉或锂粉的悬浊液喷洒于负极片表面，然后对其辊压完成补锂。然而，第一种方式对锂带压延设备和工艺的要求很高，而且存在一定的误差，另外锂带与极片直接接触的补锂工艺可控性不高；另一种方式中锂粉喷洒会造成锂粉粉尘的悬浮或锂粉悬浊液的喷溅，存在安全隐患。

技术实现要素：

针对现有技术中锂带、锂粉作为锂源的补锂工艺实际实施中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种电极补锂装置，其可有效可控的为锂离子电池极片补锂，并实现连续化生产。

为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种电极补锂装置，包括依次布置的极片输送机构、第一处理机构、补锂机构、第二处理机构和收卷机构；其中，补锂机构包括第一补锂装置和第二补锂装置；

第一补锂装置包括第一上压模块和第一下压模块，第一上压模块和第一下压模块之间设置有补锂通道，第一下压模块朝向第一上压模块一侧设置有金属锂板，金属锂板表面覆盖有隔膜；

第二补锂装置包括第二上压模块、第二下压模块，第二上压模块和第二下压模块之间设置有补锂通道，第二上压模块朝向第二下压模块一侧设置有金属锂板，金属锂板表面覆盖有隔膜。

本实用新型进一步的改进在于，第一上压模块和第一下压模块材质均为导电材料；第一上压模块和第一下压模块之间采用导线连接；第一上压模块与第一下压模块通过导线连接有智能变阻箱；第一上压模块与第一下压模块通过导线连接电压表，电压表与智能变阻箱通过信号线相连；第一补锂装置一侧设置有第二辊轮，第二辊轮与第一处理机构之间设置有极片纠偏器。

本实用新型进一步的改进在于，第二上压模块和第二下压模块材质均为导电材料；第二上压模块和第二下压模块之间采用导线连接；第二上压模块和第二下压模块通过导线连接有智能变阻箱；第二上压模块与第二下压模块通过导线连接电压表，电压表与智能变阻箱通过信号线相连；第二补锂装置一侧设置有第六辊轮。

本实用新型进一步的改进在于，第一上压模块与第一下压模块之间的补锂通道和第二上压模块与第二下压模块之间的补锂通道位于同一水平线上。

本实用新型进一步的改进在于，第一上压模块与第一下压模块连接有压力表，第二上压模块与第二下压模块连接有压力表。

本实用新型进一步的改进在于，极片输送机构包括依次布置的基材放卷辊和第一基材张力调节辊。

本实用新型进一步的改进在于，第一处理机构包括第一辊轮、第一溶剂槽和第二基材张力调节辊；第一辊轮设置在第一溶剂槽内，第一溶剂槽上方设置第二基材张力调节辊。

本实用新型进一步的改进在于，第二处理机构包括第三基材张力调节辊、第三辊轮、第四辊轮、第二溶剂槽和干燥箱；第三辊轮设置在第二溶剂槽内，第三基材张力调节辊位于第二溶剂槽一侧上方，第四辊轮位于第二溶剂槽另一侧上方，干燥箱位于第四辊轮一侧。

本实用新型进一步的改进在于，收卷机构包括依次布置的第五辊轮、第四基材张力调节辊和收卷辊；第四基材张力调节辊和收卷辊之间设置有补锂极片纠偏器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：本实用新型的整个工序过程简单，可通过监测压力控制补锂装置上下压模块之间的压力，监测两极的电压值变化智能反馈性动态调节补锂过程中电阻值，从而达到均匀、有效可控补锂的目的，并且可很好的控制各机构的运行，从而实现连续化生产；本实用新型补锂装置采用三明治结构，即金属锂板、隔膜和极片，避免了锂金属与极片表面直接接触形成镀层，提高了安全性。

附图说明

图1为本实用新型的电极补锂装置的示意图；

图2为本实用新型的第一补锂装置的示意图；

图中，101为基材放卷辊，102为第一基材张力调节辊；

201为第一溶剂槽，202为第一辊轮，203为第二基材张力调节辊；

31为第一补锂装置，32为第二补锂装置，301为第二辊轮，302为第六辊轮，303为极片纠偏器，304为第一下压模块，305为第一上压模块，306为第二上压模块，307为第二下压模块；

401为第三基材张力调节辊，402为第三辊轮，403为第二溶剂槽，404为第四辊轮，405为干燥箱；

501为第四基材张力调节辊，502为第五辊轮，503为补锂极片纠偏器，504为收卷辊；

1为金属锂板，2为隔膜，3为极片。

具体实施方式

下面参照附图并结合具体实施例对本实用新型的电极补锂装置做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

参照图1和图2，根据本实用新型的电极补锂装置包括依次布置的极片输送机构、第一处理机构、补锂机构、第二处理机构和收卷机构。当工作状态时，极片3经极片输送机构、第一处理机构、补锂机构和第二处理机构后进入收卷机构。

其中，极片输送机构包括基材放卷辊101和第一基材张力调节辊102；极片输送机构用于将待补锂极片输送至第一处理机构，具体的，当工作状态时，卷绕在基材放卷辊101上的待补锂负极极片经第一基材张力调节辊102进入第一处理机构。

第一处理机构包括第一辊轮202、第一溶剂槽201和第二基材张力调节辊203；第一辊轮202设置在第一溶剂槽201内，第一溶剂槽201一侧上方设置第一基材张力调节辊102，第一溶剂槽201另一侧上方设置第二基材张力调节辊203；极片经第一辊轮202和第二基材张力调节辊203进入补锂机构。第一溶剂槽填充有电解液，第一辊轮202用于支撑极片3在第一溶剂槽电解液中传输。

补锂机构包括依次布置的极片纠偏器303、第二辊轮301、第六辊轮302、第一补锂装置31和第二补锂装置32。

第一补锂装置31用于对极片上表面补锂，第一补锂装置31包括第一上压模块305和第一下压模块304，第一上压模块305和第一下压模块304之间有补锂通道，第一下压模块304朝向第一上压模块305一侧设置有金属锂板1，金属锂板1表面覆盖有隔膜2，第一上压模块305和第一下压模块304之间采用导线连接。

第二补锂装置32用于对极片下表面补锂，第二补锂装置32包括第二上压模块306、第二下压模块307，第二上压模块306和第二下压模块307之间有补锂通道，第二上压模块306朝向第二下压模块307一侧设置有金属锂板1，金属锂板1表面覆盖有隔膜2，第二上压模块306和第二下压模块307之间采用导线连接。

参见图2，本实用新型补锂装置采用三明治结构，即金属锂板1、隔膜2和极片3，避免了锂金属与极片3表面直接接触形成镀层，提高了安全性。

极片经第二辊轮301、第一上压模块305和第一下压模块304之间的补锂通道、第二上压模块306和第二下压模块307之间的补锂通道以及第六辊轮302后进入第二处理机构。第二基材张力调节辊203与第二辊轮301之间设置有极片纠偏器303。极片纠偏器303用于纠正使极片处于第一补锂装置和第二补锂装置的补锂通道；第二辊轮301和第六辊轮302用于将极片3输送通过第一补锂装置和第二补锂装置的补锂通道，并且保持极片水平通过补锂通道。

第二处理机构包括第三基材张力调节辊401、第三辊轮402、第四辊轮404、第二溶剂槽403和干燥箱405；第三辊轮402设置在第二溶剂槽403内，第三基材张力调节辊401位于第二溶剂槽403一侧上方，第四辊轮404位于第二溶剂槽403另一侧上方；当工作状态时，极片3经第三基材张力调节辊401、第三辊轮402、第四辊轮404后进入干燥箱405中。第二溶剂槽403填充有有机溶剂，第三辊轮402用于支撑极片3在第二溶剂槽有机溶剂中传输，第四辊轮404用于传输极片至干燥箱405。

收卷机构包括第五辊轮502、第四基材张力调节辊501、补锂极片纠偏器503和收卷辊504。第五辊轮502用于传输极片至收卷辊，第四基材张力调节辊501用于调节极片3收卷张力，补锂极片纠偏器503用于纠正收卷时极片出现的偏差。当工作状态时，极片经第五辊轮502、第四基材张力调节辊501后卷绕在收卷辊504上，第四基材张力调节辊501和收卷辊504之间设置有补锂极片纠偏器503。

本实用新型的锂离子电池负极极片的补锂装置的具体工作过程为：通过极片输送机构将待补锂负极极片输送至第一处理机构。第一处理机构的作用是对负极极片充分浸润预处理，第一溶剂槽201填充有电解液。根据设计极片浸润时间设置第一辊轮202的数量，第一溶剂槽201中电解液要求浸没传输的极片，目的是控制极片预处理时间使极片得到充分的浸润，这样有利于补锂过程中极片嵌锂更加均匀。

极片经第一处理机构充分浸润后输送至补锂机构，通过第一补锂装置31和第二补锂装置32分别对极片的上下表面补锂。极片纠偏器303用于纠正使极片处于第一补锂装置31和第二补锂装置32的补锂通道，第二辊轮301用于将极片输送至第一补锂装置31和第二补锂装置32的补锂通道，并且保持极片水平通过补锂通道，并要求第一上压模块305与第一下压模块304之间的补锂通道和第二上压模块306与第二下压模块307之间的补锂通道位于同一水平线上。补锂过程中，通过压力表监测两极压力控制补锂装置上下压模块之间的压力；通过智能变阻箱给定电阻值控制电流从而控制补锂速率，用电压表监测两极电压值变化并动态反馈给智能变阻箱改变电阻值，以此调整补锂速率，达到最优化补锂电流和补锂时间，实现均匀、有效可控补锂。

本实用新型中，第一上压模块305、第一下压模块304、第二上压模块306和第二下压模块307材质均为导电材料；第一上压模块305与第一下压模块304通过导线串联连接一智能变阻箱，第二上压模块306与第二下压模块307通过导线串联连接一智能变阻箱，用于控制补锂过程的补锂速率；第一上压模块305与第一下压模块304通过导线连接电压表，第二上压模块306与第二下压模块307通过导线连接电压表，用于监测补锂过程中两极电压的变化；第一上压模块305与第一下压模块304连接有压力表，第二上压模块306与第二下压模块307连接有压力表，用于监测补锂时两模块间的压力大小；第一补锂装置31和第二补锂装置32的电压表分别通过信号导线连接各自装置的智能变阻箱。

本实用新型中，第二处理机构目的在于洗涤补锂后极片表面残留电解液。第二溶剂槽403填充有有机溶剂，有机溶剂的种类优选为环状碳酸酯或链状碳酸酯类。第二溶剂槽403中有机溶剂要求浸没第二溶剂槽中传输的极片；根据设计极片洗涤时间设置第三辊轮402的数量，使极片得到充分洗涤。极片经过干燥箱405除去补锂后极片残留的有机溶剂，优选的干燥箱干燥方式采用室温风干，对风干带走的有机溶剂气体冷凝回收。

通过第五辊轮502传输极片至收卷辊504，第四基材张力调节辊501用于调节极片收卷张力，并通过补锂极片纠偏器503纠正收卷时极片出现的偏差，使收卷极片紧实整齐。

本实用新型的整个工序过程简单，可通过监测压力控制补锂装置上下压模块之间的压力，监测两极的电压值变化智能反馈性动态调节补锂过程中电阻值，从而达到均匀、有效可控补锂的目的。