一种去除极片部分涂层的方法及装置与流程

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种去除极片部分涂层的方法及装置。

背景技术：

如今，各国都在大力发展绿色、高效二次电池。锂离子电池作为一种新型二次电池，具有能量密度和功率密度大、工作电压高、重量轻、体积小、循环寿命长、安全性好、绿色环保等优点，在便携式电器、电动工具、大型贮能、电动交通动力电源等方面具有广阔的应用前景。

随着对充电速度和提升电芯综合性能的需求，极耳中置的电芯应运而生。极耳中置的极片的制备方法为：在常规涂布的基础上，在活性物质层的中间留出用于焊接极耳的集流体小槽位。目前常用方法为发泡胶工艺、激光清洗、刮片工艺和间隙涂布。但是对于阴极极片，由于铝箔质软、延展性好，激光清洗及刮片工艺都难以去除干净铝箔表面浆料，而小间隙涂布会造成电芯能量密度的损失，贴胶工艺中胶纸的常规剥离也十分困难。

鉴于此，确有必要提供一种技术方案以解决上述技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种去除极片部分涂层的方法，能够完全去除极片表面的部分涂层，裸露出干净的集流体。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种去除极片部分涂层的方法，包括以下操作：

预先在集流体表面需要去除涂层的区域粘结有机聚合物胶带；

在所述集流体和所述有机聚合物胶带的表面涂覆涂层，得到极片；

利用激光将所述有机聚合物胶带清洗去除，得到去除部分涂层的极片。

激光表面清除处理可除去被加工对象表面上的一层材料，其原理是：由于被除去的材料与基底材料不同，利用被清洗物质的物理化学性能差别及其对激光波长与能量密度的清洗阈值不同，可实现选择性清洗，即在不损伤被清洗物质本体的前提下，将所希望清洗的物质去掉，激光清洗属于非接触性加工方法，其清洗表面的清洁度高、可长期使用、运行成本低、“绿色”以及其具有可消除物质和适用基材范围广泛的优点。

对材料进行激光清除处理的主要原理为热冲击与热震动诱导涂层剥落机理和激光烧蚀机理，前者由于激光产生的热冲击和热震动，使清洗物质吸收光子能量后发生热膨胀，导致直接剥落，后者是采用高峰值功率的激光束使固体物质瞬间气化、消融而实现清洗的过程。

作为本发明所述的去除极片部分涂层的方法的一种改进，所述有机聚合物胶带的材质包括聚酰亚胺或聚四氟乙烯，所述有机聚合物胶带的厚度为10～1000μm，所述有机聚合物胶带的邵氏硬度小于60hb。有机聚合物胶带的硬度不能过硬，防止在收卷和去除胶带的过程中损伤集流体箔材。

作为本发明所述的去除极片部分涂层的方法的一种改进，在所述有机聚合物胶带清洗去除后，还包括用可挥发性溶剂擦拭所述有机聚合物胶带覆盖的所述集流体。其中，可挥发性溶剂包括乙醇，乙醇能够擦拭掉有机聚合物胶带表面的粘性物质；乙醇性质稳定，不会和集流体以及活性物质涂层发生反应；乙醇易挥发，不会残留在集流体的表面，从而不会和电解液发生反应。

本发明的目的之二在于：提供一种去除极片部分涂层的装置，包括激光发射器、激光整形机构、会聚透镜、反射镜和视觉检测组件，所述激光发射器、所述激光整形机构、所述会聚透镜和所述反射镜设置于同一水平线上，所述激光发射器发射的激光束经由所述激光整形机构均化、所述会聚透镜聚集和所述反射镜反射后传播至涂布后的极片上以去除部分涂层，所述视觉检测组件设置于所述极片的上方。该装置用于实现说明书前文所述的方法。

本发明提供的去除极片部分涂层的装置，激光发射器发射的激光束经激光整形机构均化，再通过会聚透镜和反射镜将一定大小和形状的激光束作用在有机聚合物胶带的表面，能完全去除有机聚合物胶带，而不会对有机聚合物胶带周围的活性物质涂层产生影响，其原理是蚀除介质材料的能量一般低于蚀除金属层所需的能量，因此激光处理能够从金属基底上去除聚合物胶，而集流体金属基底不受影响。

作为本发明所述的去除极片部分涂层的装置的一种改进，所述激光发射器包括稀有气体卤化物准分子激光发射器。准分子激光器适用于有机聚合物绝缘材料进行激光表面清除处理，可输出308nm(xecl)、248nm(krf)、193nm(arf)等波长的紫外激光。

作为本发明所述的去除极片部分涂层的装置的一种改进，所述准分子激光发射器发射的准分子激光束的光斑<2mm，频率>100hz，krf光子能量>5ev，arf光子能量>6.4ev。准分子激光还具有激光峰值功率高、加工分辨率高、转换效率高，调谐范围宽等特点，特别适合处理有机聚合物胶带等软质材料。

作为本发明所述的去除极片部分涂层的装置的一种改进，所述反射镜与所述会聚透镜成45°角度设置。

作为本发明所述的去除极片部分涂层的装置的一种改进，还包括抽真空组件，所述抽真空组件包括相互连接的抽真空管道和真空泵，所述抽真空管道与涂布后的所述极片相对应设置。采用抽真空组件能够吸附有机聚合物胶带被激光清除而挥发的碎片或者整块贴胶，防止挥发性碎片落入到极片涂层区域。

作为本发明所述的去除极片部分涂层的装置的一种改进，还包括擦拭组件，所述擦拭组件包括擦拭机械手以及与所述擦拭机械手连接的溶剂存储罐，所述擦拭机械手与涂布后的所述极片相对应设置。溶剂可设置为乙醇，乙醇能够去除有机聚合物胶带表面的胶，而且，乙醇易挥发，不会残留在集流体的表面，也不会和电解液发生反应。

相比于现有技术，本发明至少具有以下有益效果：本发明提供了一种去除极片部分涂层的方法，包括以下操作：预先在集流体表面需要去除涂层的区域粘结有机聚合物胶带；在所述集流体和所述有机聚合物胶带的表面涂覆涂层，得到极片；利用激光将所述有机聚合物胶带清洗去除，得到去除部分涂层的极片。

本发明通过预先在集流体上贴合有机聚合物胶带，涂布后再用激光清洗掉有机聚合物胶带，以去除极片表面的部分涂层，此方法能够简便高效地获得用于焊接极耳的裸露集流体，且不会对周围活性物质涂层以及集流体箔材产生损伤，而且，裸露的集流体无活性物质残留，能够确保后续中置极耳的焊接性能，从而得到具有显著优点的极耳中置结构电芯。

本发明通过去除极片表面的部分涂层，在裸露的集流体上焊接极耳制备成极耳中置的电芯，能够增加电芯的导电性能，降低内阻、减少极片的极化和温升、提高电芯的能量密度、提升倍率性能、增加放电容量比例等效果。

附图说明

图1是实施例1中去除极片部分涂层的极片的结构示意图。

图2是实施例2中去除极片部分涂层的装置的结构示意图。

其中：1-集流体，2-涂层，3-极耳，4-激光发射器、5-激光整形机构、6-会聚透镜、7-反射镜、8-视觉检测组件。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种去除极片部分涂层的方法，包括以下操作：

预先在集流体1表面需要去除涂层的区域粘结有机聚合物胶带；

在集流体1和有机聚合物胶带的表面涂覆涂层2，得到极片；

利用激光将有机聚合物胶带清洗去除，得到去除部分涂层的极片。

本发明通过预先在集流体1上贴合有机聚合物胶带，涂布后再用激光清洗掉有机聚合物胶带，以去除极片表面的部分涂层，此方法能够简便高效地获得用于焊接极耳3的裸露集流体1，且不会对周围活性物质涂层2以及集流体1箔材产生损伤，而且，裸露的集流体1无活性物质残留，能够确保后续中置极耳3的焊接性能，从而得到具有显著优点的极耳3中置结构电芯。

本发明通过去除极片表面的部分涂层2，在裸露的集流体1上焊接极耳3制备成极耳3中置的电芯，能够增加电芯的导电性能，降低内阻、减少极片的极化和温升、提高电芯的能量密度、提升倍率性能、增加放电容量比例等效果。

进一步的，有机聚合物胶带的材质包括聚酰亚胺或聚四氟乙烯，有机聚合物胶带的厚度为10～1000μm，有机聚合物胶带的邵氏硬度小于60hb。有机聚合物胶带的硬度不能过硬，防止在收卷和去除胶带的过程中损伤集流体1箔材。

进一步的，在有机聚合物胶带清洗去除后，还包括用可挥发性溶剂擦拭有机聚合物胶带覆盖的集流体1。其中，可挥发性溶剂包括乙醇，乙醇能够擦拭掉有机聚合物胶带表面的粘性物质；乙醇性质稳定，不会和集流体1以及活性物质涂层2发生反应；乙醇易挥发，不会残留在集流体1的表面，从而不会和电解液发生反应。

实施例2

如图2所示，本实施例提供一种去除极片部分涂层的装置，包括激光发射器4、激光整形机构5、会聚透镜6、反射镜7和视觉检测组件8，激光发射器4、激光整形机构5、会聚透镜6和反射镜7设置于同一水平线上，激光发射器4发射的激光束经由激光整形机构5均化、会聚透镜6聚集和反射镜7反射后传播至涂布后的极片上以去除部分涂层2，视觉检测组件8设置于极片的上方。该装置用于实现实施例1中所述的方法。

本发明提供的去除极片部分涂层2的装置，激光发射器4发射的激光束经激光整形机构5均化，再通过会聚透镜6和反射镜7将一定大小和形状的激光束作用在有机聚合物胶带的表面，能完全去除有机聚合物胶带，而不会对有机聚合物胶带周围的活性物质涂层2产生影响，其原理是蚀除介质材料的能量一般低于蚀除金属层所需的能量，因此激光处理能够从金属基底上去除聚合物胶，而集流体1金属基底不受影响；视觉检测组件8用于检测去除涂层后的极片是否满足设计要求。

进一步的，激光发射器4包括稀有气体卤化物准分子激光发射器4。准分子激光器适用于有机聚合物绝缘材料进行激光表面清除处理，可输出308nm(xecl)、248nm(krf)、193nm(arf)等波长的紫外激光。

进一步的，准分子激光发射器4发射的准分子激光束的光斑<2mm，频率>100hz，krf光子能量>5ev，arf光子能量>6.4ev。准分子激光还具有激光峰值功率高、加工分辨率高、转换效率高，调谐范围宽等特点，特别适合处理有机聚合物胶带等软质材料。

进一步的，反射镜7与会聚透镜6成45°角度设置。

进一步的，还包括抽真空组件，抽真空组件包括相互连接的抽真空管道和真空泵，抽真空管道与涂布后的极片相对应设置。采用抽真空组件能够吸附有机聚合物胶带被激光清除而挥发的碎片或者整块贴胶，防止挥发性碎片落入到极片涂层2区域。

进一步的，还包括擦拭组件，擦拭组件包括擦拭机械手以及与擦拭机械手连接的溶剂存储罐，擦拭机械手与涂布后的极片相对应设置。溶剂可设置为乙醇，乙醇能够去除有机聚合物胶带表面的胶，而且，乙醇易挥发，不会残留在集流体1的表面，也不会和电解液发生反应。

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。