一种锂电池隔膜涂覆装置及方法

1.本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种锂电池隔膜涂覆装置及方法。


背景技术：

2.能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础。但是现有的传统化石能源不可再生，其使用过程会带来环境污染、气候变化等影响人类生存发展的问题，因此对于新能源开发与利用的研究成为了必然趋势。储能是新能源开发利用过程中必不可少的一环，人们需要清洁、高效的储能设备，因而锂电池作为一种能量密度高、使用寿命长的储能设备引起了广泛的关注。
3.锂电池由正极、负极、隔膜、电解液等四大部件组成。其中，隔膜在正负极之间起电子绝缘、提供锂离子迁移微孔通道的作用。尽管隔膜不直接参与电极反应，但它影响着电池的充放电、循环寿命、倍率等特性，是保证电池体系安全、影响电池性能的关键材料。因隔膜失效导致的一系列安全问题制约了锂电池储能设备的进一步发展，如锂枝晶的生长刺穿隔膜造成电池正负极相连而短路；电池热失控时隔膜发生收缩导致短路，进而引发爆炸、火灾等。在传统的聚烯烃类隔膜上加工一层高安全性涂层已是业界公认的能够有效增强锂电池隔膜安全性的方法之一。使用不同的浆料通过涂覆提升锂电池隔膜综合性能如改善隔膜的热稳定性、改善其机械强度、赋予隔膜抑制锂枝晶生长的能力，从而延长电池循环寿命。因此，设计新型隔膜涂覆装置助力高安全性涂覆隔膜的快速生产具有重要意义。等离子体是物质的第四态，是一种呈电中性的导电流体，常规的产生等离子体的方法主要有辉光放电、射频放电、介质阻挡放电等。经过等离子体处理后，锂离子以更加均匀的方式进行沉积，从根本上抑制锂枝晶的产生，进而并有助于形成稳定的隔膜/负极界面。
4.现有的锂电池隔膜涂覆装置具有储料装置和运料装置和涂抹装置，能够将不同材料的浆料通过运料装置将其从储料装置运送到涂抹装置上，通过滚轮等装置进行均匀涂抹，但现有锂电池隔膜涂覆装置仅能实现浆料的涂抹，无法对浆料进行等离子体处理，不能保证锂枝晶的生长刺穿隔膜造成电池正负极相连而短路，所形成的隔膜界面并不稳定。


技术实现要素：

5.为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种锂电池隔膜涂覆装置，从而能够将等离子体处理后的浆料涂覆在锂电池隔膜上，形成稳定的隔膜界面。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
7.第一方面，本发明提供一种锂电池隔膜涂覆装置，包括放电装置、预处理腔体和覆膜装置，其中，所述放电装置设置在所述预处理腔体的内部，所述覆膜装置与所述预处理腔体内部连通，所述预处理腔体设置有进气口。
8.进一步地，本发明放电装置包括放电电极和放电阻挡介质，所述放电阻挡介质固定在所述预处理腔体的内部，所述放电电极设置在所述放电阻挡介质内部。
9.进一步地，本发明放电装置还包括高压电源，所述高压电源通过正极与所述放电
电极连接，所述预处理腔体外侧连接有地线。
10.进一步地，本发明覆膜装置包括储液仓和滚轮，所述滚轮设置在储液仓的下方，所述储液仓与所述预处理腔体内部连通，所述储液仓的底部设置有出液孔，所述出液孔的上设置有滤膜。
11.进一步地，本发明出液孔的数量多于一个，所述出液孔在所述储液仓的底部均匀分布。
12.进一步地，本发明还包括螺纹中空置液槽，所述预处理腔体底部设置有螺孔，所述螺纹中空置液槽安装在所述螺孔中。
13.进一步地，本发明还包括导管，所述导管一端插入所述螺纹中空置液槽中，另一端与所述覆膜装置连接。
14.进一步地，本发明预处理腔体的底部安装有搅拌器，所述预处理腔体设置有出气口。
15.进一步地，本发明还包括储气罐、气体流量计和导气管，所述预处理腔体上设置有进气口，所述储气罐通过导气管与进气口连接，所述导气管上设置有气体流量计。
16.第二方面，本发明提供一种锂电池隔膜涂覆方法，包括以下步骤：
17.1)将待加工涂料与溶剂置于所述预处理腔体中；
18.2)将反应气体通过进气口通入所述预处理腔体内部；
19.3)启动放电装置；
20.4)关闭所述放电装置，使处理后的液体进入所述覆膜装置进行涂覆。
21.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
22.本发明的锂电池隔膜涂覆装置，在预处理腔体上设置了进气口并在预处理腔体内部设置了放电装置，能够将气体通入预处理腔体中与待加工涂料进行等离子体处理；经过等离子体处理后，锂离子能够以更加均匀的方式进行沉积，从根本上抑制锂枝晶的产生，形成稳定的隔膜界面。同时，本发明将预处理腔体与覆膜装置连通，能够对待涂覆基膜进行涂覆工作，实现了待加工涂料的等离子体处理与处理液涂覆的一体化。
23.进一步，本发明在放电电极外设置了放电阻挡介质，既能保护放电电极不受气体影响，又能实现无声放电。
24.进一步，本发明设置了螺纹中空置液槽，能够实现置液槽的升降，调整与放电区域间的距离，实现放电区域能量密度、能量梯度的动态调整。
25.进一步，本发明储气罐的导气管上设置有气体流量计，能够在输气过程中控制气体流量。
26.进一步，本发明在预处理腔体底部设置了搅拌器，能够实现涂覆剂的均匀混合并与等离子气体充分接触充分反应。
27.进一步，本发明的覆膜装置设置有滤膜，能够在加工时对颗粒物进行筛选，从而控制涂层厚度，使本装置既能用于等离子体处理涂覆剂，又能用于已经涂覆剂涂覆隔膜的加工。
附图说明
28.为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附
图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
29.图1为本发明的锂电池隔膜涂覆装置的示意图。
30.其中：1-储气罐，2-气体流量计，3-进气口，4-放电阻挡介质，5-搅拌器，6-地线，7-导管，8-滤膜，9-出液孔，10-滚轮，11-放电电极，12-正极，13-高压电源，14-螺纹中空置液槽，15-出气口，16-预处理腔体。
具体实施方式
31.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
32.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。
33.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
34.下面结合附图对本发明进行详细说明。
35.参见图1，本发明实施例公开了一种锂电池隔膜涂覆装置，包括预处理腔体16、放电装置、覆膜装置、储气罐1、气体流量计2、导气管、螺纹中空置液槽14、搅拌器5和导管7；其中，
36.所述放电装置包括：高压电源13、正极12、放电电极11和放电阻挡介质4；所述预处理腔体16设置有出气口15和进气口3；
37.所述覆膜装置包括：储液仓和滚轮10，所述储液仓包括滤膜8和出液孔9。
38.所述进气口3设置在所述预处理腔体16的顶部，所述进气口3内部卡接有载气限流装置，所述储气罐1通过导气管与进气口3连接，所述导气管上设置有气体流量计2，所述气体流量计2能够在输气过程中控制气体流量。所述放电阻挡介质4固定在所述预处理腔体16的内部。所述高压电源13通过正极与所述放电阻挡介质4中的放电电极11连接。
39.所述预处理腔体16的侧面开设有出气口15，所述出气口15的位置低于所述预处理腔体16的中线，所述出气口15能够在气体反应后将其及时排出。所述预处理腔体16的底部设置有底板，所述底板上搭载有搅拌器5，用于保证出液溶质分布均匀并使涂覆剂溶液内部溶质分散均匀与等离子体充分接触。
40.所述预处理腔体16的底板中央具有螺孔，所述螺纹中空置液槽14安装在所述螺孔中，所述螺纹中空置液槽14一端插入所述预处理腔体16中，另一端从所述底板中伸出，所述
螺纹中空置液槽14能够调节待加工涂料与所述放电电极11间的距离。
41.所述储液仓中央设置有插入孔，所述插入孔连通所述储液仓的顶部和底部。所述螺纹中空置液槽14的伸出端与地线6连接，所述导管7的一端与所述螺纹中空置液槽14的底部中央连接，所述导管7的另一端插入所述储液仓顶部的插入孔中，所述储液仓的底部设置有滤膜8，所述滤膜8下方设置有多个出液孔9，所述出液孔9在所述储液仓的底部均匀分布，从而保证出液均匀。通过调节所述滤膜8的孔径大小，能够在加工时对颗粒物进行筛选并控制涂层厚度。所述覆膜装置还包括外壳，所述储液仓固定在所述外壳的顶部，所述外壳底部安装有动力装置，所述滚轮10安装在所述动力装置的顶部，所述动力装置能够调节滚轮10与待涂覆基膜之间的距离。
42.实施例
43.下面结合图1对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
44.本实施例中，所述预处理腔体16为空心圆柱体，所述滚轮10为圆柱体。
45.本实施例中，所述涂覆材料采用粉末或可溶于特定溶剂的块状、片状物。
46.本实施例中，所述储气瓶1中的气体采用稀有气体氮、氧、氢、六氟化硫、氩或氦；或有机气体甲烷或乙烷。
47.本实施例中，所述气体流量计2上的载气限流装置为气体流量阀，能够调节进气口和出气口的流量大小，控制预处理腔体16内的空气流速。
48.本实施例中，所述滤膜8根据所选涂料性质进行可进行更换或省略。
49.本发明的一种锂电池隔膜涂覆装置，使用时：
50.首先，将待加工涂料与溶剂放置于所述螺旋中空置液槽14中，利用螺纹旋转调节待加工涂料与所述放电电极11的距离。
51.随后，开启所述搅拌器5使涂覆剂溶液混合均匀。
52.将储气瓶1中的气体由进气口3通入预处理腔体16内部，调节预处理腔体16内部的气氛。
53.启动高压电源13，使第一放电电极11与螺旋中空置液槽14之间产生放电区域，根据鼓入载气的种类不同，产生对应的等离子体活性物质直接作用于腔体中涂覆剂溶液，例如氧等离子体、氮等离子体、氩等离子体等。
54.最后，关闭高压电源13，打开螺旋中空置液槽14下部出液孔，使处理后的液体经导管7流至滚轮涂覆装置。经滤膜8过滤筛选不溶性粉末颗粒大小，经均匀出液孔9流至滚轮10表面，利用动力装置调节滚轮10与待涂覆基膜之间的距离并进行滚动涂覆，滚轮涂覆过程中可以采用热压或者冷压的涂覆方式。
55.在以上实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件，所涉及的结构设置方式、工作方式或控制方式如无特别说明，均为本领域常规的设置方式、工作方式或控制方式。
56.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。