极片镀锂组件和极片镀锂装置及负极片的制作方法

1.本实用新型涉及极片加工设备技术领域，特别涉及一种极片镀锂组件。同时，本实用新型还涉及一种具有该极片镀锂组件的极片镀锂装置，以及由所述极片镀锂装置制得的负极片。


背景技术：

2.目前，锂离子电池因具有高能量密度、长循环寿命、无记忆效应等优势，一成为电子电池与新能源汽车动力电池的首选。然而，锂离子电池的电极材料在首次充放电过程固态电解质膜(sei膜)的形成，容易造成的锂损耗，从而限制了锂离子电池能量密度的发挥。该问题在硅基负极材料体系中的表现尤为明显。另外，在循环过程中产生的副反应，也会引起活性锂损耗，从而造成循环寿命缩短。因为对极片补锂，是提升锂离子电池能量密度与循环寿命的有效手段。
3.蒸镀金属锂补锂技术在补锂效率与安全性方面具备优势，可实现负极极片的真空镀锂。但由于镀锂设备的结构设计并不合理，使得极片镀锂的效率较低，无法满足产能的要求。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种极片镀锂组件，以提高对极片的镀锂效率。
5.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
6.一种极片镀锂组件，用于向行进中极片的两个表面镀锂，所述极片镀锂组件包括冷却部和镀锂部；
7.所述冷却部包括平行且间隔布置的两个冷却辊，两所述冷却辊能够被驱使地转动，两所述冷却辊能够被驱使地转动，且所述极片的两个表面先后绕设在两所述冷却辊上；
8.所述镀锂部对应于各所述冷却辊设置，并用于向各所述冷却辊上的所述极片的表面喷涂金属锂。
9.进一步的，所述镀锂部采用镀锂发生器；
10.各所述镀锂发生器的喷出口连通有导向罩，所述导向罩的出口至少部分的包绕于所述冷却辊上的所述极片外。
11.进一步的，所述导向罩的出口至少包绕所述冷却辊外周面积的2/5。
12.进一步的，所述导向罩上设有出口的顶部和/或底部向所述冷却辊延伸的挡板。
13.进一步的，所述冷却辊内设有沿所述冷却辊的周向间隔布置的多个冷却通道。
14.进一步的，所述极片镀锂组件还包括转动设于两所述冷却辊上游和下游的两个导向辊；
15.两所述导向辊分别用于引导所述极片绕设在对应的所述冷却辊上。
16.进一步的，所述冷却辊的直径为30～100cm；
17.被所述冷却辊冷却的所述极片的温度不超过120℃；
18.所述极片的行进速度为5～80m/min。
19.相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：
20.本实用新型所述的极片镀锂组件，极片的两个表面先后绕设在两冷却辊上，能够使得极片的两个表面分别外露于冷却辊，并通过对应于冷却辊设置的镀锂部，能够向极片的两个表面先后喷涂金属锂，从而能够提高对极片的镀锂效率，同时经由冷却辊对极片上的金属锂进行冷却，利于提高金属锂在极片上的喷涂效果。
21.此外，镀锂发生器的产品成熟，易于将金属锂喷涂在极片的表面。喷出口连通的导向罩，利于提高金属锂在极片上的喷涂效果。而导向罩的出口能够至少包绕在冷却辊外周面积的2/5，利于进一步提高对极片的镀锂效率。挡板的设置，能够减少金属锂的浪费，且挡板的结构简单，便于布置实施。冷却辊的结构简单，易于结构成型，且冷却效果好。
22.另外，导向辊的设置利于提高极片在的冷却辊上的绕设效果。冷却辊的直径利于实现对极片的输送和冷却，对极片的冷却温度利于提高金属锂在极片表面的成型效果，极片的行进速度能够提高金属锂在极片表面的喷涂效果，而金属锂的厚度，利于提高极片的使用性能。
23.另外，本实用新型的另一目的在于提出一种极片镀锂装置，包括顺次连通的放卷腔体、镀锂腔体以及收卷腔体，所述放卷腔体内设有用于放卷极片的若干放卷辊，所述收卷腔体内设有用于收卷所述极片的若干收卷辊，被放卷的所述极片经由所述镀锂腔体输送至所述收卷腔内；所述镀锂腔体内设有若干如上所述的极片镀锂组件。
24.进一步的，所述放卷腔体和所述镀锂腔体之间，以及所述镀锂腔体和所述收卷腔体之间分别设有构成两者之间导通或断开的密封结构；和/或，所述收卷腔体内设有灭火部，所述灭火部用于向所述收卷腔体内喷出灭火材料；和/或，所述收卷辊内设有冷却单元，所述冷却单元用于冷却被所述收卷辊收卷的所述极片。
25.相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：
26.本实用新型所述的极片镀锂装置，通过放卷腔体内的放卷辊对极片的放卷，镀锂腔体内设置如上所述的极片镀锂组件对极片的两个表面进行镀锂，以及收卷腔体内收卷辊对极片的收卷，利于提高极片的镀锂效率。
27.此外，通过设置密封结构，利于放卷腔体与镀锂腔体之间的断开，以及收卷腔体与镀锂腔体之间的断开，放卷腔体和收卷腔体内破真空时，不会影响镀锂腔体内的真空环境。灭火部的设置能够对收卷腔体内进行灭火，从而利于提高极片镀锂装置的安全性；冷却部利于对镀锂后的极片进行冷却，而利于进一步提高极片的性能。
28.另外，本实用新型的另一目的在于提出一种负极片，所述负极片由如上所述的极片镀锂装置制得，所述负极片的两个表面上的镀锂层的厚度为0.5～10μm。
29.本实用新型所述的负极片，通过上述的极片镀锂装置制得后，负极片两表面的镀锂层厚度的设置，利于提高负极片的性能。
附图说明
30.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
31.图1为本实用新型实施例一所述的极片镀锂组件的结构示意图；
32.图2为本实用新型实施例二所述的极片镀锂装置的结构示意图；
33.图3为本实用新型实施例二所述的负极片的结构示意图。
34.附图标记说明：
35.1、极片；2、第一导向辊；3、第一冷却辊；4、第一镀锂发生器；5、第二镀锂发生器；6、第二冷却辊；7、第二导向辊；8、放卷辊；9、第一密封结构；10、第二密封结构；11、收卷辊；301、第一冷却通道；
36.401、第一导向罩；402、第一挡板；
37.501、第二导向罩；502、第二挡板；
38.601、第二冷却通道；
39.101、镀锂层；
40.100、放卷腔体；200、镀锂腔体；300、收卷腔体；400、消防仓。
具体实施方式
41.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
42.在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“背”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
43.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
44.实施例一
45.本实施例涉及一种极片镀锂组件，用于向行进中极片1的两个表面镀锂。整体构成上，该极片镀锂组件包括冷却部和镀锂部。其中，冷却部包括平行且间隔布置的两个冷却辊，两冷却辊能够被驱使地转动，且极片1的两个表面先后绕设在两冷却辊上。镀锂部对应于各冷却辊设置，并用于向各冷却辊上的极片1的表面喷涂金属锂。
46.基于如上整体介绍，本实施例中所述的极片镀锂组件的一种示例性结构如图1中所示。极片1沿着从左向右的方向行进，两冷却辊一左一右的，且于高度方向上交错设置。为便于描述，将靠左设置的冷却辊称为第一冷却辊3，将靠右设置的冷却辊称为第二冷却辊6。由极片1先向下绕经第一冷却辊3后再向上绕经第二冷却辊6，从而使得极片1的第一表面能够抵接于第一冷却辊3，而与第一表面相对的第二表面能够抵接于第二冷却辊6，且极片1因绕经两个冷却辊而成横卧的“s”形。
47.如此设置，可使得极片1的第二表面位于第一冷却辊3外，而第一表面位于第二冷却辊6外，从而便于镀锂部向极片1的第二表面和第一表面分别喷涂金属锂，并利于喷涂在极片1上的金属锂在冷却辊上的成型效果。
48.作为一种优选的实施方式，本实施例中极片1的行进速度为5～80m/min。极片1的行进速度可为5m/min、10m/min、20m/min、30m/min、40m/min、50m/min、60m/min、70m/min或80m/min。具体实施时，极片1的行进速度均可根据极片1的规格，金属锂所形成的镀锂层101
的厚度，以及镀锂部对金属锂的喷涂效率等进行确定。本实施例中的冷却辊顾名思义是具有冷却功能的辊体，具体来讲，第一冷却辊3内设有沿第一冷却辊3的周向间隔布置的多个第一冷却通道301，第二冷却辊6内设有沿第二冷却辊6的周向间隔布置的多个第二冷却通道601，且第一冷却通道301和第二冷却通道601均沿冷却辊的轴向延伸设置。通过在第一冷却通道301和第二冷却通道601内设置循环的冷却介质，即可在转动的同时带走极片1上的热量，从而起到冷却极片1的效果。该冷却辊的结构简单，便于布置实施，且冷却效果好。
49.作为一种优选的实施方式，本实施例中各冷却辊的直径为30～100cm，例如，冷却辊的直径为30cm、40cm、50cm、60cm、70cm、80cm、90cm或者100cm。具体实施时，均可根据极片1的规格以及冷却效果的需求对冷却辊的直径进行选取。冷却辊冷却的极片1的温度不超过120℃，例如，经由冷却辊冷却的极片1的温度为40℃、80℃、100℃或者120℃，如此设置利于提高对极片1上镀锂层101的成型效果。
50.需要特别说明的是，本实施例中第一冷却辊3和第二冷却辊6除了采用图1中所示的布置方式外，还可采用其他的布置方式，只要能够确保极片1在先后绕经第一冷却辊3和第二冷却辊6时，与第一冷却辊3和第二冷却辊6抵接的表面不同即可，这样才能够在镀锂部的作用下实现对极片1上第一表面和第二表面的镀锂。
51.为进一步提高极片1在第一冷却辊3和第二冷却辊6上的绕设置效果，本实施例中的极片镀锂组件还包括转动设于两冷却辊上游和下游的两个导向辊，两导向辊分别用于引导极片1绕设在对应的冷却辊上。具体结构上，仍参照图1中所示，为便于描述，将位于第一冷却辊3上游的导向辊称为第一导向辊2，将位于第二冷却辊6下游的导向辊称为第二导向辊7。
52.具体结构上，参照图1中所示，第一导向辊2位于第一冷却辊3的上方，第二导向辊7位于第二导向辊7的下方。极片1先由第一导向辊2的上方绕经第一导向辊2后再经由第一冷却辊3的下方向后向上行进，接着绕经第二冷却辊6的上方后向下绕经第二导向辊7后再向后输送。
53.其中，因第一导向辊2和第二导向辊7的设置，使得极片1至少包裹在第一冷却辊3和第二冷却辊6外周面积的1/2，从而利于提高各冷却辊对于极片1上金属锂的冷却效果，而利于镀锂层101的成型。当然，具体布置时，两个导向辊的位置还可根据使用需求进行设置，只要能够利于极片1包裹在对应的冷却辊外即可。
54.如图1中所示，本实施例中的镀锂部采用镀锂发生器，各镀锂发生器的喷出口连通有导向罩，导向罩的出口至少部分的包绕于冷却辊上的极片1外。本实施例中，将用于向第一冷却辊3上极片1喷涂金属锂的镀锂发生器称为第一镀锂发生器4，设置在第一镀锂发生器4上的导向罩为第一导向罩401。而将用于向第二冷却辊6上极片1喷涂金属锂的镀锂发生器称为第二镀锂发生器5，将设于第二镀锂发生器5上的导向罩称为第二导向罩501。第一镀锂发生器4位于第一冷却辊3的下方，其上第一导向罩401的出口面向绕设在第一冷却辊3底部的极片1设置，第二镀锂发生器5位于第二冷却辊6的下方，其上第二导向罩501的出口面向绕设在第二冷却辊6顶部的极片1设置。
55.其中，各导向罩的出口均呈圆弧状，以利于包饶在对应的冷却辊外，并向极片1喷涂金属锂。此处的镀锂发生器可采用现有技术中成熟的产品，其主要包括底座、具有容置锂蒸发源的腔体。该镀锂发生器能够利用热蒸发、电子束蒸发、磁控溅射、物理气相沉积等方
式将锂蒸发源转化为蒸汽，从而喷涂在极片1的表面上形成镀锂层101。具体实施时，可通过增加锂蒸发源的方式提高金属锂的喷涂效率。
56.为进一步提高对极片1的镀锂效果，本实施例中第一导向罩401和第二导向罩501至少包绕冷却辊外周面积的2/5，例如，出口包饶各冷却辊外周面积的1/5或2/5。此时，利于进一步提高对极片1的镀锂效率。具体实施时可根据使用需求确定导向罩的出口对冷却辊外周面积的包饶比例。另外，第一导向罩401上设有由其出口的顶部和底部向第一冷却辊3延伸的两个第一挡板402。第二导向罩501上设有由其出口的顶部和底部向第二冷却辊6延伸的两个第二挡板502。通过设置挡板，利于防止金属锂蒸喷涂到极片1外的其他位置，并可利于金属锂下落至镀锂发生器，或者引导金属锂下落至极片1上，从而利于实现金属锂的重复利用，而具有较高的利用率。
57.本实施例所述的极片镀锂组件，极片1的两个表面先后绕设在两冷却辊上，能够使得极片1的两个表面分别外露于冷却辊，并通过对应于冷却辊设置的镀锂部，能够向极片1的两个表面先后喷涂金属锂，从而能够提高对极片1的镀锂效率，同时经由冷却辊对极片1上的金属锂进行冷却，利于提高金属锂在极片1上的喷涂效果。
58.实施例二
59.本实施例涉及一种极片镀锂装置，整体结构上，该极片镀锂装置包括顺次连通的放卷腔体100、镀锂腔体200以及收卷腔体300。其中，放卷腔体100内设有用于放卷极片1的若干放卷辊8，收卷腔体300内设有用于收卷极片1的若干收卷辊11，被放卷的极片1经由镀锂腔体200输送至收卷腔内。镀锂腔体200内设有若干如上的极片镀锂组件。
60.具体结构上，如图2中所示，放卷腔体100位于镀锂腔体200的左侧，收卷腔体300位于镀锂腔体200的右侧。且在放卷腔体100与镀锂腔体200经由第一连通通道连通，镀锂腔体200与收卷腔体300经由第二连通通道连通，如此设置能够使得极片1由左向右行进，经过镀锂后进行极片1的收卷。可以理解的是，放卷腔体100、镀锂腔体200和收卷腔体300在使用是应当处于真空环境，作为优选的，镀锂腔体200内的真空度≤10-3
toor。当然，镀锂腔体200也可以处于惰性气体环境，此处的惰性气体可以为氦气或氩气。
61.另外，本实施例中，在第一连通通道内设有第一密封结构9，在第二连通通道内设有第二密封结构10。此处的第一密封结构9用于构成放卷腔体100和镀锂腔体200之间的导通或断开，第二密封结构10用于构成收卷腔体300和镀锂腔体200之间的导通或断开。
62.如此设置，当需要单独打开放卷腔体100或收卷腔体300时，例如需要对极片1进行接带时，通过启动第一密封结构9或第二密封结构10即可，这样不会破坏镀锂腔体200内的真空环境。而放卷腔体100和收卷腔体300需要连通前再次进行抽真空后，再开启第一密封机构和第二密封结构10即可。具体实施时，第一密封结构9和第二密封结构10均可采用现有技术中成熟的结构，例如采用密封门等只要能够实现腔体之间的导通或断开即可，如此利于极片1的接带效果。
63.本实施例中，放卷辊8被驱使地转动设于放卷腔内，以向右侧放卷极片1，极片1经由第一连接通道进入镀锂腔体200内，先后绕经第一导向辊2、第一冷却辊3、第二冷却辊6及第二导向辊7后经由第二连通通道进入收卷腔体300，从而被转动设于收卷腔体300内的收卷辊11收卷。
64.为提高收卷腔体300被收卷的极片1的性能，本实施例中还在收卷辊11内设有冷却
单元，冷却单元用于冷却被收卷辊11收卷的极片1。具体实施时，该冷却单元包括设于收卷辊11内的多个冷却管，通过在多个冷却管内循环流动的冷却液，从而条对极片1的冷却效果。
65.此外，在收卷腔体300内设有灭火部，灭火部用于向收卷腔体300内喷出灭火材料。具体来讲，如图2中所示，灭火部包括设置在收卷腔顶部的灭火仓，灭火仓内填充有灭火材料，底部设有出口。例如灭火材料为消防沙或压缩惰性气体。当发生火情时，通过控制出口的打开，即可将消防仓400内的灭火材料流出，进而起到灭火作用。具体实施时，还可在收卷腔体300内设置烟雾传感器，当烟雾传感器检测到烟雾时，即表明收卷腔体300内发生了火灾，此时，灭火部通过灭火材料进行灭火，从而提高使用中的安全性。另外，需要注意的是，本实施例中的极片镀锂装置还可不设置灭火部，收卷辊11内还可不设置冷却单元，只不过如此在使用时的性能会相应的变差。
66.本实施例中放卷辊8和收卷辊11的数量除了采用图2中所示的一个外，还可设置成多个，此时，镀锂腔体200内极片镀锂组件的数量只要与放卷辊8的数量相匹配即可，这样可使极片镀锂装置能够同时对多个极片1的镀锂，而具有更高的生产效率。
67.本实施例所述的极片镀锂装置，通过放卷腔体100内的放卷辊8对极片1的放卷，镀锂腔体200内设置如上所述的极片镀锂组件对极片1的两个表面进行镀锂，以及收卷腔体300内收卷辊11对极片1的收卷，利于提高极片1的镀锂效率。另外，该极片镀锂装置具有多种用途，可应用于负极极片1的补锂，也可用于金属锂负极的制备。
68.此外，本实施例还涉及一种负极片，该负极片由如上所述的极片镀锂装置制得。也就是说上述的极片1即为负极片。如图3中所示，负极片的两个表面上的镀锂层101的厚度为0.5～10μm。例如，镀锂层101的厚度为0.5μm、2μm、4μm、6μm、8μm或者10μm。当然，镀锂层101的厚度与负极片的规格、负极片对于性能的需求，以及镀锂部对金属锂的喷涂效率等相关，具体实施时，可根据使用需求确定各镀锂层101的厚度。
69.本实施例所述的负极片，通过上述的极片镀锂装置制得后，负极片两表面的镀锂层101厚度的设置，利于提高负极片的性能。
70.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。