一种极片补锂系统及补锂方法技术方案

本发明专利技术涉及电池生产技术领域，尤其涉及一种极片补锂系统及补锂方法，该极片补锂系统包括极片放卷装置、极片收卷装置、锂液供应装置、锂液冷却装置和锂液转移装置；极片放卷装置用于放卷极片，极片收卷装置用于收卷补锂后的极片；锂液供应装置用于供应锂液并将锂液涂覆到锂液转移装置；锂液冷却装置用于冷却经锂液供应装置涂覆到锂液转移装置上的锂液；锂液转移装置包括两个相对设置的转移辊，两个转移辊辊压配合且能够将涂覆在转移辊上的锂液转移至极片上。相比于现有技术，本发明专利技术提供的补锂系统能够通过转移辊直接将锂液转移至极片上，而无需再通过单独的隔膜基材进行中转，因此节约了隔膜基材的使用量，降低了生产成本，同时提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种极片补锂系统及补锂方法
本专利技术涉及电池生产
，尤其涉及一种极片补锂系统及补锂方法。
技术介绍
锂离子电池因其具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、无记忆效应等诸多优点，而迅速在便携式移动电源、移动电话、便携式电脑、照相机和摄像机等便携式电子产品领域推广应用，随着我国《节能与新能源汽车产业发展规划》的确立以及储能等新能源产业的进一步推广，动力和储能型锂离子电池的需求将显著增长。其中，随着新能源汽车的发展，现有市场对电动汽车的续航里程及使用寿命要求越来越高，而电动车的续航里程和使用寿命绝大部分是由锂离子电池决定，而现有锂离子电池的能量密度和循环寿命已经无法满足市场日益增长的需求。对于现有的负极材料而言，在首次充电过程中不仅会因形成固体电解质膜(SEI膜)而消耗一部分来自正极材料中的锂离子，而且还因一部分锂离子在负极材料中的不可逆脱出，使得锂离子电池的首次库伦效率不能达到100％，例如石墨材料的首次库伦效率在90％左右，其它的负极材料如硅负极材料，虽然比容量较高，但其首次库伦效率仅在65～85％之间。因此如果能额外补充在负极材料中损耗的正极材料中的锂离子，就能够大幅度提高锂离子电池的能量密度。额外补锂的一种方法是在制备电芯前提前将一部分金属锂加入到极片中去，例如申请号为201210237240的中国专利申请将价格昂贵的金属锂粉通过加电压及震动来使金属锂粉附于极片上，然后通过冷压制得补锂的极片。该申请中将金属锂粉附于极片上的补锂过程需要高精度的设备，而且，该方法主要是通过静电震动来实现的，比较难保证均匀性，补锂量监测困难，同时该方法对于环境的要求极高，需要将飞散的金属锂粉置于特殊设备中进行处理，而且效率较低。另外，还有采用的是将锂带放置在第一基材和第二基材中间，通过辊压粘合装置，将锂带粘合在第二基材表面。再通过剥离装置，将第二基材从辊压后的第一基材、锂带、第二基材中剥离出来。剥离后的第一基材与锂带再通过复合装置，将第一基材表面的锂带层转移到最终的载体(例如集流体)表面。该工艺必须将薄锂带粘附在第一基材表面，再转移到阳极表面，因此第一基材的消耗量巨大，成本也较高。此外，因在目前的技术条件下较难制得连续的薄的金属锂带，同时因为金属锂的机械性能较差也很难实现将薄的金属锂附于极片上，如果采用真空蒸镀的方法将金属锂附于极片上，则该机构设备生产效率很低比较难满足大量生产的要求，同时蒸镀的方法要求很高的控制精度而且对金属锂的浪费比较严重。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种结构简单、操作简便、制造成本低的锂离子电池极片补锂系统，该装置能够快速、高效、均匀、定量的给锂离子电池的极片附上金属锂，从而大幅度地提高电池的能量密度和循环寿命。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种极片补锂系统，包括极片放卷装置、极片收卷装置、锂液供应装置、锂液冷却装置和锂液转移装置；所述极片放卷装置用于放卷极片，所述极片收卷装置用于收卷补锂后的极片；所述锂液供应装置用于供应锂液并将锂液涂覆到锂液转移装置；所述锂液冷却装置用于冷却经锂液供应装置涂覆到锂液转移装置上的锂液；所述锂液转移装置包括两个相对设置的转移辊，两个转移辊辊压配合且能够将涂覆在转移辊上的锂液转移至所述极片上。作为本专利技术所述的极片补锂系统的优选方案，还包括防粘剂涂刷装置，所述防粘剂涂刷装置用于向所述转移辊的表面涂刷防粘剂。当锂液到达极片并冷却后，锂液固化附着在极片上，此时固态的锂膜与极片之间的粘接力远远大于锂膜与防粘剂之间的粘接力，因此，转移辊上的锂会全部转移到极片上去，而不会粘在转移辊上。作为本专利技术所述的极片补锂系统的优选方案，还包括清洁装置，所述清洁装置用于清理所述转移辊的表面。该清洁装置以刮刀的形式，实时去除异常情况下转移辊上残余的锂，以此来保证转移辊的洁净度和补锂的一致性。作为本专利技术所述的极片补锂系统的优选方案，所述锂液供应装置、所述锂液冷却装置、所述防粘剂涂刷装置、所述清洁装置的数量均设置为至少两个，且各装置平均布设在锂液转移装置的两侧。作为本专利技术所述的极片补锂系统的优选方案，还包括极片收卷冷却装置，所述极片收卷冷却装置包裹所述极片收卷装置。在极片收卷过程中，由极片收卷冷却装置喷出的干燥冷却空气进行实时冷却。作为本专利技术所述的极片补锂系统的优选方案，所述防粘剂涂刷装置包括涂覆刷以及防粘剂储料槽，所述涂覆刷与所述转移辊接触并将所述防粘剂涂刷在所述转移辊的表面。作为本专利技术所述的极片补锂系统的优选方案，所述清洁装置包括清理刮刀，所述清理刮刀的刀刃与所述转移辊的表面相贴合，且所述清理刮刀的刀刃朝向与所述转移辊的转动方向呈锐角。作为本专利技术所述的极片补锂系统的优选方案，所述锂液供应装置包括金属锂熔融罐和挤压涂头装置，所述金属锂熔融罐和挤压涂头装置之间通过输液管道连接，所述锂液通过挤压涂头装置涂覆在所述转移辊的表面。作为本专利技术所述的极片补锂系统的优选方案，所述锂液冷却装置包括风冷单元，向转移辊涂覆锂液的辊面的对应区域输送干燥冷却气体；以及测温单元，测量转移辊涂覆锂液的辊面的对应区域的温度并反馈控制风冷单元。本专利技术的目的之二在于：提供一种快速、高效、均匀、定量的极片补锂方法，包括以下步骤：S1、锂液的制备：将锂锭放置在金属锂熔融罐内，并采用100～250℃温度使锂锭加热至熔融状态，同时进行均匀搅拌，制成锂液；S2、锂液的涂覆：步骤S1中的锂液由输液管道输送到挤压涂头装置，通过挤压涂头装置将锂液挤压出来并均匀的涂覆到转移辊；其中，输液管道和挤压涂头装置均需进行保温，保温温度为100～200℃；S3、锂液的冷却：锂液冷却装置使用温度0～15℃、露点-20～-65℃的干燥冷却气体对转移辊上的锂液进行冷却，使锂液的到达极片的温度降低至50～180℃；S4、锂液的转移：极片在放卷装置和收卷装置的带动下通过两个转移辊的辊缝，使经步骤S3冷却的锂液均匀的转移到极片，并通过收卷装置对补锂后的极片进行收卷。作为本专利技术所述的极片补锂方法的优选方案，步骤S2中，涂覆到转移辊表面的锂液层的厚度为0.5～20μm。作为本专利技术所述的极片补锂方法的优选方案，步骤S2中，在锂液涂覆到转移辊之前，先采用防粘剂涂刷装置对转移辊表面涂刷防粘剂，然后再将锂液涂覆到表面带有防粘剂的转移辊。作为本专利技术所述的极片补锂方法的优选方案，步骤S4中，在锂液转移至极片后，通过清洁装置对转移辊抵达防粘剂涂刷装置之前的表面进行清理。作为本专利技术所述的极片补锂方法的优选方案，步骤S4中，极片的水含量≤200PPM。相比于现有技术，本专利技术至少具有以下优点：1)本专利技术提供的补锂系统能够通过转移辊直接将锂液转移至极片上，而无需再通过单独的隔膜基材进行中转，因此节约了隔膜基材的使用量，降低了生产成本，同时提高了生产效率。2)本专利技术补锂过程通过挤压涂头将金属锂液挤压涂覆于转移辊上，再经过干燥气冷却及转移辊的辊压转移后实现锂离子电池极片补锂过程，工艺非常简单；且本专利技术结构简单，设备制造成本低，因此极易实现工业化批量生产。3)本专利技术可以根据工艺的要求调换挤压涂头实现补锂量可控，从而达到高效、均匀和一致的极片补锂效果。4)本专利技术通过设置防粘剂涂刷装置，使锂液涂覆在表面涂刷防粘剂的转移辊上，极片经转移辊辊压转移后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极片补锂系统，其特征在于：包括极片放卷装置、极片收卷装置、锂液供应装置、锂液冷却装置和锂液转移装置；所述极片放卷装置用于放卷极片，所述极片收卷装置用于收卷补锂后的极片；所述锂液供应装置用于供应锂液并将锂液涂覆到锂液转移装置；所述锂液冷却装置用于冷却经锂液供应装置涂覆到锂液转移装置上的锂液；所述锂液转移装置包括两个相对设置的转移辊，两个转移辊辊压配合且能够将涂覆在转移辊上的锂液转移至所述极片上。

【技术特征摘要】
1.一种极片补锂系统，其特征在于：包括极片放卷装置、极片收卷装置、锂液供应装置、锂液冷却装置和锂液转移装置；所述极片放卷装置用于放卷极片，所述极片收卷装置用于收卷补锂后的极片；所述锂液供应装置用于供应锂液并将锂液涂覆到锂液转移装置；所述锂液冷却装置用于冷却经锂液供应装置涂覆到锂液转移装置上的锂液；所述锂液转移装置包括两个相对设置的转移辊，两个转移辊辊压配合且能够将涂覆在转移辊上的锂液转移至所述极片上。2.根据权利要求1所述的一种极片补锂系统，其特征在于：还包括防粘剂涂刷装置，所述防粘剂涂刷装置用于向所述转移辊的表面涂刷防粘剂。3.根据权利要求1所述的一种极片补锂系统，其特征在于：还包括清洁装置，所述清洁装置用于清理所述转移辊的表面。4.根据权利要求2所述的一种极片补锂系统，其特征在于：所述防粘剂涂刷装置包括涂覆刷以及防粘剂储料槽，所述涂覆刷与所述转移辊接触并将所述防粘剂涂刷在所述转移辊的表面。5.根据权利要求3所述的一种极片补锂系统，其特征在于：所述清洁装置包括清理刮刀，所述清理刮刀的刀刃与所述转移辊的表面相贴合，且所述清理刮刀的刀刃朝向与所述转移辊的转动方向呈锐角。6.根据权利要求1所述的一种极片补锂系统，其特征在于：所述锂液供应装置包括金属锂熔融罐和挤压涂头装置，所述金属锂熔融罐和挤压涂头装置之间通过输液管道连接，所述锂液通过挤压...

【专利技术属性】
技术研发人员：李龙，丁阳，黄禹，蔡豪，
申请(专利权)人：东莞塔菲尔新能源科技有限公司，江苏塔菲尔新能源科技股份有限公司，深圳塔菲尔新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44