撒粉装置及补锂装置的制作方法

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种撒粉装置及补锂装置。

背景技术：

提高锂离子电池能量密度是满足锂离子电池轻量化、提升续航里程的关键，目前，提高锂离子电池能量密度常规且有效的方法主要是提高锂离子电池正、负极材料克容量。硅碳复合材料作为锂离子电池负极，可以大大提升电芯的容量。但由于硅碳负极首次充放电效率偏低，为了提高电池首效，并更好地发挥正极材料容量，通常借助补锂工艺对负极基材进行补锂，以补充充放电过程中不可逆容量的损失。目前采用的补锂方法存在较多问题，例如，在制备电极浆料过程中添加锂粉的方法，将金属锂、负极材料和非水溶剂混合形成浆料，再涂覆到集流体上，然后进行干燥，该方法虽然能够提高电池首效，但锂粉分散不均匀，且工序复杂，制作成本高。

技术实现要素：

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种撒粉装置及具有该撒粉装置的补锂装置，能将锂粉均匀撒在负极极片基材上，结构简单，易于实现。

根据本申请的第一方面实施例的撒粉装置，包括：

撒粉盘，开设有凹槽和下料口，所述凹槽开设于所述撒粉盘的表面，所述下料口开设于所述撒粉盘的一侧边沿，所述凹槽连通于所述下料口；

分隔件，沿凹槽的长度方向设置于所述凹槽内并连接于所述撒粉盘，所述分隔件沿凹槽的宽度方向均匀分布，所述分隔件将所述凹槽分隔成多个条形槽，各所述条形槽连通于所述下料口。

本申请第一方面实施例的撒粉装置，至少具有如下有益效果：可将待撒锂粉送入凹槽中，凹槽内的锂粉被分隔于多个条形槽中，通过振动撒粉盘可以使锂粉沿条形槽移动而从下料口掉落。分隔件将凹槽分隔成多个条形槽能够有效避免锂粉堆积和团聚，从而有助于锂粉均匀地从下料口处撒落。

根据本申请的一些实施例，所述条形槽相对于所述下料口的远端设有进料区域；所述撒粉装置还包括挡料件，所述挡料件可拆卸地连接于所述撒粉盘，所述挡料件沿所述撒粉盘的宽度方向横跨于所述条形槽的上方，并位于所述进料区域和所述下料口之间。

根据本申请的一些实施例，所述挡料件朝向所述凹槽的一侧设置有导向面，沿所述进料区域向所述下料口的方向，所述导向面与所述撒粉盘的上表面之间的距离逐渐减小。

根据本申请的一些实施例，所述导向面呈相对所述撒粉盘的表面倾斜的斜面，或者，所述导向面呈朝向所述撒粉盘一侧凸出的弧面。

根据本申请的一些实施例，各所述分隔件的上侧边沿与所述撒粉盘的上表面平齐。

根据本申请的一些实施例，所述撒粉盘位于所述下料口的一侧还设有下料斜坡，所述下料斜坡自所述凹槽的底面向下倾斜设定角度。

根据本申请的一些实施例，所述分隔件延及所述下料斜坡的表面。

根据本申请的一些实施例，所述下料斜坡、所述凹槽和所述分隔件的其中之一或任意组合由具备自润滑、低摩擦系数的耐磨材料制成；或者，所述下料斜坡、所述凹槽和所述分隔件的其中之一或任意组合的表面设置有自润滑、低摩擦系数的耐磨材料制涂层。

根据本申请的第二方面实施例的补锂装置，用于对负极极片基材进行补锂，包括振荡器和上述实施例的撒粉装置，所述撒粉装置连接于所述振荡器。

本申请第二方面实施例的补锂装置，至少具有如下有益效果：通过振荡器振动撒粉装置使凹槽内的锂粉沿条形槽移动，从而自下料口均匀撒落。相比于上述在制备电极浆料过程中添加锂粉的补锂方式，采用本申请的撒粉装置进行补锂，在保证均匀撒粉的同时，结构更简单，易于实现。

根据本申请的一些实施例，补锂装置还包括：

喂料仓，开设有送料口，所述送料口用于将锂粉送料至所述条形槽中；

输送装置，用于输送所述负极极片基材，所述撒粉装置对应设置于所述输送装置的上方，所述输送装置能够将所述负极极片基材沿所述撒粉盘的所述下料口的下方输送；

辊压装置，设置于所述补锂装置的下游，用于辊压撒有锂粉的所述负极极片基材。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请做进一步的说明，其中：

图1为本申请一个实施例的撒粉装置的结构示意图；

图2为本申请另一个实施例的撒粉装置的结构示意图；

图3为本申请另一个实施例的撒粉装置的结构示意图；

图4为本申请一个实施例的撒粉装置中的挡料件的结构示意图；

图5为本申请一个实施例的撒粉装置的结构示意图；

图6为本申请另一个实施例的撒粉装置的结构示意图；

图7为本申请另一个实施例的撒粉装置的结构示意图；

图8为本申请一个实施例的补锂装置中的喂料仓的结构示意图；

图9为本申请一个实施例的补锂装置的结构示意图；

图10为本申请另一个实施例的补锂装置的结构示意图；

图11为本申请另一个实施例的补锂装置的结构示意图。

为便于说明，上述附图中引入xyz坐标做为参考坐标，其中x轴表示长度方向、y轴表示宽度方向、z轴表示上下方向。

附图标记：

喂料仓100，送料口110，撒粉装置200，撒粉盘210，下料口211，下料斜坡212，螺纹孔213，凹槽220，条形槽221，分隔件230，挡料件240，导向面241，安装孔242，振荡器300，输送装置400，辊压装置500，负极极片基材600。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，若干的含义是一个以上，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二等，只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

锂离子电池具有能量密度高，循环寿命长，绿色环保等优点，被广泛应用于3c数码、电动汽车及储能等领域。随着便携式电子设备的不断发展，以及电动汽车、高能量设备的研发与应用，人们对电池的轻量化和续航里程提出了越来越高的要求，因此提升锂离子电池能量密度成为解决问题的关键。

目前借助补锂工艺补充充放电过程中不可逆容量的损失，从而提高锂离子电池能量密度，例如，一些补锂工艺中，将金属锂、负极材料和非水溶剂混合形成浆料，再涂覆到集流体上，然后进行干燥，该方法虽然能够提高电池首效，但因金属锂反应活性较高，对环境要求苛刻，且工序复杂，制作成本高。再如，有些工艺采用真空蒸镀的方法在负极表面形成一层金属锂层，虽然该方法能获得较薄的锂层，但金属锂层的厚度较难控制，且蒸发效率低，耗费成本高。

而本申请提供了一种撒粉装置，能够使撒粉更均匀，并且结构简单易于实现，本申请还提供了具有该撒粉装置的补锂装置，能够将锂粉均匀地撒在负极极片基材表面，该锂离子补锂装置成本低廉、易操作，可指导高能量密度锂离子电池负极极片基材补锂工艺。

图1为本申请一个实施例的撒粉装置的结构示意图，参考图1，本申请实施例的撒粉装置200包括撒粉盘210和分隔件230，撒粉盘210开设有凹槽220和下料口211，凹槽220开设于撒粉盘210的表面，下料口211开设于撒粉盘210的一侧边沿且凹槽220连通于下料口211，凹槽220用于容纳待撒的锂粉，凹槽220内的锂粉能够通过下料口211向下撒落。分隔件230沿凹槽200的长度方向(即x方向)设置于凹槽220内并连接于撒粉盘210，分隔件230沿凹槽200的宽度方向(即y方向)均匀分布，由此，分隔件230将凹槽220分隔成多个条形槽221，各条形槽221连通于下料口211。由此，锂粉被分隔于多个条形槽221中，并且可以通过振动撒粉盘210使锂粉沿条形槽221移动而从下料口211掉落。分隔件230将凹槽220分隔成多个条形槽221能够有效避免锂粉堆积和团聚，从而有助于锂粉均匀地从下料口211处撒落。

上述实施例中，分隔件230可以通过连接件连接于撒粉盘210，或者通过焊接、粘接等方式固定连接于撒粉盘210，或者分隔件230与撒粉盘210可以为一体式结构，可以是采用切削加工的方式或者一体成型的方式制成。分隔件230将凹槽220均匀分隔形成多个条形槽221，因此，能够将送入凹槽220中的锂粉分成多个部分进入各条形槽221，可以避免锂粉堆积、结块。各条形槽221中移动的锂粉互不干扰，从而能够较为均匀地输送和撒落。

参考图2，在一些实施例中，撒粉盘210位于下料口211的一侧还设有下料斜坡212，下料斜坡212自凹槽220的底面向下倾斜设定角度，该设定角度可以为15～45°，例如15°、30°、45°等等，也可以根据实际需求合理设置。锂粉沿条形槽221移动到达下料口211后，沿着下料斜坡212滑动落下，倾斜的下料斜坡212能够在一定程度上减缓锂粉掉落的速度，从而避免单位时间掉落过多的锂粉，有利于将锂粉更均匀地撒落于负极极片基材600上。

参考图3，在一些实施例中，分隔件230也可以延及下料斜坡212的表面，由此，条形槽221也延及下料斜坡212的表面，由此，下料斜坡212上的锂粉能够在减缓掉落速度的同时，被分隔于条形槽221中，从而使锂粉能更加均匀地撒落。

在上述实施例的撒粉装置200中，撒粉装置200还包括挡料件240。参考图4至图7，图4为本申请一个实施例的撒粉装置中的挡料件的结构示意图；图5为在上述图1所示实施例的撒粉装置的基础上增加上述挡料件240的结构示意图，图6为在上述图2所示实施例的撒粉装置的基础上增加上述挡料件240的结构示意图；图7为在上述图3所示实施例的撒粉装置的基础上增加上述挡料件240的结构示意图。如图所示，挡料件240可拆卸地连接于撒粉盘210，挡料件240沿撒粉盘210的宽度方向(即y方向)横跨于条形槽221的上方。条形槽221相对于下料口211的远端设有进料区域，挡料件240位于该进料区域和下料口211之间，因此，锂粉自该进料区域送入撒粉盘210的凹槽220后，向下料口211方向移动，挡料件240能够对进料区域堆积高于撒粉盘210表面的锂粉进行阻挡，能够有效避免锂粉堆积。

挡料件240可以通过螺纹紧固件连接于撒粉盘210，或者通过夹块与撒粉盘210夹紧连接。本实施例的挡料件240两端设置有安装孔242，相应地，撒粉盘210上设置有螺纹孔213，通过螺纹紧固件穿过安装孔242旋入螺纹孔213即可将挡料件240可拆卸地连接于撒粉盘210。

在一些实施例中，参考图4和图5，挡料件240朝向凹槽220的一侧设置有导向面241，沿进料区域向下料口211的方向(如图5中的x方向)，导向面241与撒粉盘210的上表面之间的距离逐渐减小，由此，挡料件240和撒粉盘210之间形成朝向进料区域开口扩大的通道。因此，堆积于进料区域的锂粉能够沿导向面241进入该通道中，锂粉进入该通道后，能够均匀的在条形槽221内流动，避免锂粉在下料时大量堆积。导向面241的结构可以根据实际需求合理配置，例如，导向面241可以为相对撒粉盘210的表面倾斜的斜面，或者，导向面241可以为朝向撒粉盘210一侧凸出的弧面。

在上述实施例中，各分隔件230的上边沿与撒粉盘210的上表面平齐，由此，挡料件240横跨于条形槽221上方时，挡料件240的底部可以贴合于分隔件230的上边沿和撒粉盘210的上表面，避免挡料件240与分隔件230之间或挡料件240与撒粉盘210之间形成缝隙。

上述实施例中，条形槽221、分隔件230和挡料件240的相关尺寸可以根据实际操作需求进行合理配置，例如，参考图1至图7，条形槽221沿y方向的宽度可以为0.1mm～1.0mm，分隔件230沿y方向的厚度可以为50μm～200μm，挡料件240沿y方向的宽度可以为50mm～200mm。

撒粉盘210的下料斜坡212、凹槽220、分隔件230和挡料件240之一或者任意组合可由具备自润滑性、低摩擦系数的耐磨材料制成，可采用现有常规的金属基自润滑材料(例如铁基自润滑材料、铜基自润滑材料等)或非金属基自润滑材料(例如尼龙、pc材料等)。或者，下料斜坡212、凹槽220、分隔件230和挡料件240之一或者任意组合的表面采用喷涂、熔覆等工艺设置自润滑性、低摩擦力的耐磨材料涂层，例如石墨涂层或特氟龙涂层等。由此，能够减小撒粉盘210对锂粉的摩擦阻力，能够有效避免锂粉堆积，从而有益于均匀撒粉。

本申请的撒粉装置200能够应用于补锂设备中，通过振动该撒粉装置200即可使凹槽220内的锂粉沿条形槽221移动，从而自下料口211均匀撒落至沿下料口211下方输送的负极极片基材600的表面。相比于上述在制备电极浆料过程中添加锂粉的补锂方式，采用本申请的撒粉装置200进行补锂，在保证均匀撒粉的同时，结构更简单，易于实现。

图8为本申请一个实施例的补锂装置中的喂料仓的结构示意图，图9为本申请一个实施例的补锂装置的结构示意图，参考图8和图9，本申请实施例还提供了一种补锂装置，包括振荡器300和上述实施例的撒粉装置200，振荡器300连接于撒粉装置200，用于对撒粉装置200进行震荡，能够使撒粉盘210上的锂粉沿条形槽221移动，从而自下料口211均匀撒落。

上述实施例的补锂装置还包括喂料仓100、输送装置400和辊压装置500，喂料仓100用于放置锂粉，输送装置400用于输送待补锂的负极极片基材600，辊压装置500用于对撒有锂粉的负极极片基材600进行辊压。其中，喂料仓100开设有送料口110，送料口110用于将锂粉送料至撒粉盘210的凹槽220中，例如，在一些实施例中，撒粉盘210的凹槽220对应于送料口110的下方，打开送料口110即可使锂粉送至凹槽220中，凹槽220承接的锂粉可沿条形槽221向下料口211移动，从而实现撒粉。或者，在一些其他实施例的补锂装置中，撒粉装置200的撒粉盘210上还设置有挡料件240，条形槽221相对于下料口211的远端设有进料区域，挡料件240位于该进料区域和下料口211之间，因此，喂料仓100的送料口110对应于条形槽221进料区域的上方，由此，打开送料口110即可使锂粉送至条形槽221的进料区域，该进料区域内的锂粉沿条形槽221向下料口211移动的过程中，挡料件240起到了挡料的作用，能够有效避免锂粉堆积。

撒粉装置200对应设置于输送装置400的上方，输送装置400能够将负极极片基材600沿撒粉盘210的下料口211的下方输送，因此，从撒粉盘210下料口211处撒出的锂粉能够撒落至移动的负极极片基材600表面，实现持续撒粉。输送装置400可采用常规的放卷机构对负极极片基材600料卷进行放卷输送，通过牵引机构牵引放卷的负极极片基材600沿下料口211的下方匀速走带即可。

辊压装置500设置于补锂装置的下游，撒有锂粉的负极极片基材600送至辊压装置500处辊压，完成负极极片基材600的补锂。在整个撒粉过程中，锂粉无接触性挤压动作，实现了锂粉均匀的添加于负极极片基材600的表面，克服了现有补锂技术嵌锂不均的问题。

图10为本申请另一个实施例的补锂装置的结构示意图，图10所示实施例与图9所示实施例的补锂装置的不同之处在于，撒粉盘210位于下料口211的一侧还设有下料斜坡212(参考图2所示实施例的撒粉装置)，由此，补锂时，锂粉沿条形槽221移动到达下料口211后，沿着下料斜坡212滑动落下，倾斜的下料斜坡212能够在一定程度上减缓锂粉掉落的速度，从而避免单位时间掉落过多的锂粉，有利于将锂粉更均匀地撒落于负极极片基材600上。图11为本申请另一个实施例的补锂装置的结构示意图，图11所示实施例与图10所示实施例的补锂装置的不同之处在于，撒粉盘210的分隔件230延及下料斜坡212的表面(参考图3所示实施例)，由此，下料斜坡212上的锂粉能够在减缓掉落速度的同时，被分隔于条形槽221中，从而使锂粉能更加均匀地撒落。

上述实施例的补锂装置，锂粉采用经过碳酸锂包覆后的锂粉，其反应活性远小于金属锂粉。因此，能在较低的环境要求(常温、环境湿度小于1％的环境即可)下进行补锂操作，与在制备电极浆料过程中加入锂粉的方式相比，将锂粉直接加载到干燥的负极极片基材600表面更简单易行，能够克服现有补锂技术对环境要求苛刻、制作成本高的不足。

以下是采用上述实施例的补锂装置对负极极片基材600进行补锂的方法：

准备上述实施例的补锂装置；

送料：将锂粉送至撒粉盘210的凹槽220中；

撒粉：将负极极片基材600沿撒粉盘210的下料口211的下方输送，开启振荡器300使撒粉装置200震荡以将锂粉沿条形槽221流动并自下料口211洒落于负极极片基材600上；

压片：对撒有锂粉的负极极片基材600进行辊压操作，完成负极极片基材600的补锂操作。

在上述补锂方法中，撒粉盘210与负极极片基材600的垂直距离可以为5mm～20mm，负极极片基材600均匀走带，走带速度可以为1m/min～10m/min。

由上述可知，补锂装置能够将锂粉均匀地撒落于负极极片基材600表面，因此采用上述的补锂装置，通过简单的送料、撒粉和压片，即可实现负极极片基材600的补锂，能够克服现有补锂工艺的嵌锂不均、制作成本高的不足。

其中，锂粉为表面包覆碳酸锂薄层的锂粉。经过碳酸锂包覆后的锂粉，反应活性远小于金属锂粉，因此能够在常温、环境湿度小于1％的比较容易实现的环境下进行补锂工序的操作。

以下是采用本申请补锂装置结合上述补锂方法进行补锂操作的一个具体应用，可参考图9至图11：

s10：将撒粉盘210固定，并连接振荡器300；

s20：将挡料件240固定安装在撒粉盘210上；

s30：将喂料仓100固定于撒粉盘210正上方，并将锂粉放置于喂料仓100中；

s40：将负极极片基材600放置于放卷机构上，并启动牵引系统，使负极极片基材600匀速走带；

s50：打开喂料仓100，锂粉从喂料仓100中流入撒粉盘210上；

s60：开启振荡器300，撒粉盘210上的锂粉经过挡料件240后，在条形槽221内匀速流动，然后通过撒粉盘210下料口211(或下料斜坡212)撒落在负极极片基材600上；

s70：最后进行辊压操作，从而实现补锂操作。

在实施步骤s30时，喂料仓100开设有送料口110，将撒粉盘210的凹槽220对应于送料口110的下方，打开送料口110即可使锂粉送至凹槽220中，凹槽220承接的锂粉在可沿条形槽221向下料口211移动。

或者，在一些其他实施例的补锂装置中，撒粉装置200的撒粉盘210上还设置有挡料件240，条形槽221相对于下料口211的远端设有进料区域，挡料件240位于该进料区域和下料口211之间，在实施步骤s30时，将喂料仓100的送料口110对应于条形槽221进料区域的上方，由此，打开送料口110即可使锂粉送至条形槽221的进料区域，该进料区域内的锂粉沿条形槽221向下料口211移动的过程中，挡料件240起到了挡料的作用，能够有效避免锂粉堆积。

本申请上述实施例的装置和方法，能够均匀地将锂粉分散在负极极片基材表面，从而对负极起到补锂作用，并且还能够克服现有补锂技术中的嵌锂不均、对环境要求苛刻、制作成本高的不足，从而有助于提高锂离子电池能量密度，满足电池的轻量化和续航里程的要求。

上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。