一种用于锂离子电池极片补锂的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于锂离子电池极片补锂的装置及方法，所述装置包括锂液供应单元、锂液转移单元和锂液涂覆单元；其中，所述锂液转移单元包括第一转动辊，所述锂液供应单元的锂液出口设置于所述第一转动辊的上方；锂液涂覆单元包括第二转动辊，所述第二转动辊上搭载极片，所述第二转动辊的转动轴与第一转动辊的转动轴位于同一水平线上，且搭载极片的第二转动辊与第一转动辊相接触。本发明专利技术所述极片补锂装置结构简单，操作过程稳定可控，补锂精度高，能够高效、定量、均匀地给电池极片补锂，提高组装成的锂离子电池的能量密度和循环寿命；本发明专利技术补锂过程均可以机器完成，安全性好，有利于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种用于锂离子电池极片补锂的装置及方法
本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种用于锂离子电池极片补锂的装置及方法。
技术介绍
锂离子电池因具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、安全性能好等诸多优点，成为应用最广泛的二次电池之一，目前已经占领便携式电子产品电源市场，并逐渐被电动汽车等大型移动设备选为动力电池。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，而这些性能主要是由锂离子电池决定的，因此，人们对锂离子电池的能量密度也提出了更高的要求。在现有的化学体系的基础上，通过减少非活性物质的质量而提高能量密度的办法已经到达了当前制造工艺的瓶颈，但是，通过电池极片补锂的方法可以进一步提高锂离子电池的能量密度，提高其首次充放电效率。通过锂金属来补锂不会引入其他杂质，可作为优选地锂源。目前，常用的补锂方法是锂带贴合或锂粉撒在极片表面。锂带贴合的方法所需设备一般较为复杂，而且锂的机械性能较差，连续锂带的制备较为困难，造成成本较高。CN203282824U公开了一种向锂离子电池负极片双面连续补充锂粉的装置，包括依次设置的放卷机构、第一补锂系统、保护膜系统、第一辊压系统、张力调节翻转机构、第二补锂系统、第二辊压系统和收卷机构，使锂粉能够均匀的分散在负极片上下表面，但该装置的结构较为复杂，同时仍存在锂粉补充方法的安全隐患：锂粉活泼性强，在空气中极易被氧化或者与空气中的水分反应而造成失效或者起火；锂粉重量轻，易漂浮，易被吸入而造成伤害。基于上述方法的存在的不足，目前也有采用熔融锂来给极片补锂的方法，可以有效避免锂带或锂粉补充存在的一些问题，而且锂的熔点较低，使得该方法相对较易实施。CN108598372A公开了一种极片补锂系统及方法，所述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，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，采用该系统能够简化补锂的过程，但涂覆里层的厚度不易调节，容易造成极片表面不均匀。综上所述，目前急需一种操作简单、稳定可控、安全性好的极片补锂方法，同时能够有效调节补充锂层的厚度，提高补锂的精度。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种用于锂离子电池极片补锂的装置及方法，本专利技术中金属锂以熔融锂液的形式涂覆后，快速、定量转移到极片上，实现电池极片的补锂，大幅度提高电池的能量密度和循环寿命；同时，该操作过程简单、稳定可控，机械化程度高。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一方面，本专利技术提供了一种用于锂离子电池极片补锂的装置，所述装置包括锂液供应单元、锂液转移单元和锂液涂覆单元；其中，所述锂液转移单元包括第一转动辊，所述锂液供应单元的锂液出口设置于所述第一转动辊的上方；锂液涂覆单元包括第二转动辊，所述第二转动辊上搭载极片，所述第二转动辊的转动轴与第一转动辊的转动轴位于同一水平线上，且搭载极片的第二转动辊与第一转动辊相接触。本专利技术中，所述装置可实现极片的补锂过程，为了实现定量补锂，提高补锂的精度，锂液先涂覆到锂液转移单元，再转移到极片上，在转移过程中，通过第一转动辊与第二转动辊的配合，可控制附着锂层的厚度，从而实现电池极片的定量补锂；该补锂过程操作步骤少，均可以机器完成，利于工业化生产，也可以减少人为操作可能带来的安全事故。本专利技术中，转动辊前的“第一”和“第二”，并不是对转动辊的限制，只是方便对不同位置及功能的转动辊进行区分。以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。作为本专利技术优选的技术方案，所述极片包括阳极极片。优选地，所述锂液供应单元包括锂熔融装置，所述锂熔融装置的下部出口处设有阀门。作为本专利技术优选的技术方案，所述第一转动辊内部设有加热部件，可以避免熔融锂液在第一转动辊表面直接凝固而影响后续涂覆过程。优选地，所述第一转动辊和第二转动辊独立地为陶瓷辊或表面涂有陶瓷层的金属辊。优选地，所述第一转动辊和第二转动辊的转动方向相同。作为本专利技术优选的技术方案，所述装置还包括锂液厚度调节单元，所述锂液厚度调节单元包括位于第一转动辊上方的逗号辊。优选地，所述逗号辊的中心轴、逗号辊的尖角以及第一转动辊的转动轴位于同一竖直线上。优选地，所述逗号辊的位置可上下调节，不与所述第一转动辊相接触。本专利技术中，涂覆到第一转动辊上的锂液存在厚度不均匀的问题，通过调节逗号辊与第一转动辊的间隙，其尖角部分与锂层接触可以有效调节锂层的厚度，并使其分布均匀。优选地，所述逗号辊内部设有加热部件。优选地，所述逗号辊为陶瓷辊或表面涂有陶瓷层的金属辊。作为本专利技术优选的技术方案，所述装置还包括极片冷却单元，所述极片冷却单元位于锂液涂覆单元的下游。优选地，所述极片冷却单元与锂液供应单元、锂液转移单元和锂液涂覆单元除留有极片通过的位置，其他位置均隔开。本专利技术中，所述锂液供应单元、锂液喷涂单元和极片补锂单元可以均设置于密闭工作室中，极片冷却单元设置于极片冷却室中，由于极片冷却所需温度低于极片涂覆过程的温度，两者分隔布置有助于对各自区域温度的设置，也可避免相互影响。本专利技术中，所述装置还包括气体干燥单元，所述气体干燥单元设置于密闭工作室外侧，并与密闭工作室相连，为密闭工作室和极片冷却室提供干燥的惰性气体。另一方面，本专利技术提供了一种采用上述装置进行极片补锂的方法，所述方法包括以下步骤：(1)将金属锂加热至熔融态，得到锂液；(2)将步骤(1)得到的锂液涂覆到第一转动辊上，形成锂液层；(3)将步骤(2)第一转动辊上形成的锂液层转移到第二转动辊搭载的极片上，得到补锂极片；其中，所述方法在干燥惰性气体环境下进行。作为本专利技术优选的技术方案，所述极片为阳极极片。优选地，所述极片的厚度为50～200μm，例如50μm、75μm、100μm、120μm、140μm、160μm、180μm或200μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。步骤(1)所述惰性气体包括氦气、氖气、氩气、氪气或氙气中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：氦气和氖气的组合，氩气和氪气的组合，氦气、氩气和氙气的组合，氖气、氩气、氪气和氙气的组合等。优选地，所述惰性气体的表压为3～7kPa，例如3kPa、3.5kPa、4kPa、4.5kPa、5kPa、5.5kPa、6kPa、6.5kPa或7kPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本专利技术中，由于该补锂过程需要在惰性气体环境下进行，故上述锂液供应单元、锂液转移单元和锂液涂覆单元可以设置于密闭工作室内，其中填充惰性气体，维持一定的压力，同时也需要维持干燥环境，气体先进行干燥再通入。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述金属锂加热至180℃以上，例如180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃或240℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地步骤(2)锂液涂覆前，先将所第一转动辊加热至180℃以上，例如180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃或240℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于锂离子电池极片补锂的装置，其特征在于，所述装置包括锂液供应单元、锂液转移单元和锂液涂覆单元；其中，所述锂液转移单元包括第一转动辊，所述锂液供应单元的锂液出口设置于所述第一转动辊的上方；锂液涂覆单元包括第二转动辊，所述第二转动辊上搭载极片，所述第二转动辊的转动轴与第一转动辊的转动轴位于同一水平线上，且搭载极片的第二转动辊与第一转动辊相接触。

【技术特征摘要】
1.一种用于锂离子电池极片补锂的装置，其特征在于，所述装置包括锂液供应单元、锂液转移单元和锂液涂覆单元；其中，所述锂液转移单元包括第一转动辊，所述锂液供应单元的锂液出口设置于所述第一转动辊的上方；锂液涂覆单元包括第二转动辊，所述第二转动辊上搭载极片，所述第二转动辊的转动轴与第一转动辊的转动轴位于同一水平线上，且搭载极片的第二转动辊与第一转动辊相接触。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述极片包括阳极极片；优选地，所述锂液供应单元包括锂熔融装置，所述锂熔融装置的下部出口处设有阀门。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一转动辊内部设有加热部件；优选地，所述第一转动辊和第二转动辊独立地为陶瓷辊或表面涂有陶瓷层的金属辊；优选地，所述第一转动辊和第二转动辊的转动方向相同。4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括锂液厚度调节单元，所述锂液厚度调节单元包括位于第一转动辊上方的逗号辊；优选地，所述逗号辊的中心轴、逗号辊的尖角以及第一转动辊的转动轴位于同一竖直线上；优选地，所述逗号辊的位置可上下调节，不与所述第一转动辊相接触；优选地，所述逗号辊内部设有加热部件；优选地，所述逗号辊为陶瓷辊或表面涂有陶瓷层的金属辊。5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括极片冷却单元，所述极片冷却单元位于锂液涂覆单元的下游；优选地，所述极片冷却单元与锂液供应单元、锂液转移单元和锂液涂覆单元除留有极片通过的位置，其他位置均隔开。6.一种采用权利要求1-5任一项所述装置进行极片补锂的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：许盼，於洪将，王汭，游坤，徐周，沙学蓉，
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