一种锂离子电池负极极片双面补锂装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种锂离子电池负极极片双面补锂装置。包括极片收、放卷机构、两套电解质收、放卷机构、两套锂源收、放卷机构，带状待补锂负极极片的两侧由内而外依次为带状固体电解质和带状锂源，补锂装置还包括将带状锂源、固体电解质和待补锂负极极片贴合的贴合辊，补锂装置还包括与带状锂源电连接的正极供电件以及与待补锂负极极片电连接的负极供电件。本实用新型专利技术提供一种锂离子电池负极极片双面补锂的新技术，通过电池原理实现对负极极片补锂，相对于容易断带的超薄锂带压合补锂、需要解决烘干问题的使用电解液补锂、对颗粒均匀性要求较高的锂粉补锂等三种技术而言，工序简单高效，而且加工出的产品的质量较高，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池负极极片双面补锂装置
本技术涉及一种锂离子电池负极极片双面补锂装置。
技术介绍
硅用作锂离子电池负极材料时具有很大的理论比容量，远大于石墨材料的理论比容量，开发硅基负极材料对于提高锂离子电池能量密度具有重要意义。但单质硅储锂后体积膨胀严重，导致硅负极涂层粉化、从集流体上脱落，循环寿命极差，不具有实用价值。而硅氧材料作锂离子电池负极材料时，可以大大改善了储锂后体积膨胀问题，但是硅氧材料的首次效率只有约70％，远低于石墨材料的首次效率(约90％)。为了改进首次效率偏低的问题，在硅氧负极上补充金属锂作为一种思路，受到了广泛认同。对于在负极上补锂的实现方法，国内外专家展开了大量的探索和实践，以下为几种常见的方式：申请公布号为CN102779975A的专利：在待补锂负极极片上方设置储存锂粉的喂料槽，实施补锂时，锂粉在电场作用下吸附在负极片表面，然后经过辊压使锂粉牢固的粘附在负极片表面，从而实现补锂。这种方法能实现在电极表面均匀补锂的前提条件是锂粉颗粒要小且均匀、压辊的表面平整度极高、压辊应尽可能少粘附锂粉。申请公布号为CN105489846A的专利：通过辊压复合锂带与待补锂电极，将锂带粘附到待补锂电极上，从而形成补锂电极，同时作为复合锂带基体的第一基材剥离、收卷。这种方法实用化的前提条件是能获得超薄的锂带(厚度一般小于10μm)、压辊的表面平整度应极高(以避免不均匀)。申请公布号为CN105702943A的专利：先制备负极材料与导电剂的混合粉末，将混合粉末装入导电料槽，滴加电解液至混合粉末浸润，采用不锈钢垫片将滴加了电解液的混合粉末压实，在不锈钢垫片上设置隔膜，在隔膜上设置垫片，在垫片上再设置锂片，通过装置将所有部件密封在一起，然后采用电池测试系统对密封装置化成，从而实现负极材料预嵌锂。申请公布号为CN204966620U的专利：供锂装置和待补锂负极极片保持接触、共同浸没在电解液中，由于供锂装置和待补锂负极极片接触，因此具备电子通道，又由于二者共同浸没在电解液中，二者之间也具有离子通道，其补锂机理相当于一个内短路的半电池，锂离子从供锂装置脱出，在待补锂负极极片上得电子还原，因此可实现补锂。上面列举了常见的几种补锂方式，总结起来，有以下问题：采用锂粉进行补锂的方式对锂粉颗粒的均匀度要求极高，且要求压辊的表面平整度极高，在实际使用过程中很难保证该苛刻的条件，从而导致补锂质量不高；采用超薄锂带压接方式，超薄金属锂带目前并不容易获得，特别是要求厚度误差极小的超薄锂带，假设要补一层3μm的锂，如果某个点多出0.1μm，那该点即比平均值大3.33％，采用超薄锂带补锂的难点在于首先要获取超薄锂带，即使解决了超薄锂带获取的问题，也还要面临超薄锂带易褶皱、极易断裂的问题；补锂需要用到电解液的，要解决好预嵌锂粉末干燥或者补锂后电极干燥的问题。在此背景下，开发新的补锂技术十分必要。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种简单有效、补锂均匀且效率高的锂离子电池负极极片双面补锂装置。为实现上述目的，本技术的锂离子电池负极极片双面补锂装置采用如下的技术方案：技术方案1：锂离子电池负极极片双面补锂装置包括用于对带状待补锂负极极片收、放卷的极片收、放卷机构，包括用于对两卷带状固体电解质分别进行收、放卷的两套电解质收、放卷机构，包括用于对两卷带状锂源分别进行收、放卷的两套锂源收、放卷机构，两套电解质收、放卷机构和两套锂源收、放卷机构顺次布置在极片收、放卷机构两侧，以便带状待补锂负极极片的两侧由内而外依次为带状固体电解质和带状锂源，补锂装置还包括用于将带状锂源、固体电解质和待补锂负极极片贴合的贴合辊，补锂装置还包括用于与带状锂源电连接的正极供电件以及与待补锂负极极片电连接的负极供电件。本技术提供一种锂离子电池负极极片补锂的新技术，通过电池原理同时实现对负极极片两面补锂，相对于容易断带的超薄锂带压合补锂、需要解决烘干问题的使用电解液补锂、对颗粒均匀性要求较高的锂粉补锂等三种技术而言，本技术不仅工序简单高效，而且加工出的产品的质量较高，具有广阔的应用前景。技术方案2：在技术方案1的基础上，所述贴合辊有两套，分别位于放卷机构传动路径的下游和收卷机构传动路径的上游，两套贴合辊之间设有多根过渡辊，过渡辊与电源正极相连，构成所述正极供电件。带状锂源、带状固体电解质、带状待补锂负极极片汇集到贴合辊，在贴合辊和过渡辊上紧密贴合。技术方案3：在技术方案2的基础上，所述过渡辊能够自转。技术方案4：在技术方案2或3的基础上，负极供电件至少有两对，一对布置在极片放卷机构与第一套贴合辊之间、另一对布置在极片收卷机构与第二套贴合辊之间。待补锂负极极片通过负极供电件实现与电源负极连接，带状锂源通过正极供电件实现与电源正极连接，当带状锂源、带状固体电解质和带状复合锂带基体在过渡辊上贴合缠绕时，补锂回路形成。技术方案5：在技术方案4的基础上，两排过渡辊中的一排过渡辊的直径大于另一排过渡辊的直径。技术方案6：在技术方案1-3任意一项的基础上，锂源收、放卷机构，电解质收、放卷机构以及极片收、放卷机构均包括：用于收、放卷的收卷轴和放卷轴、用于导向的导辊、用于张紧的浮辊。技术方案7：在技术方案6的基础上，所述贴合辊包括贴合辊，在使用时，带状锂源、固体电解质和待补锂负极极片同时汇集到贴合辊上，并在贴合辊和过渡辊处实现五者的贴合。附图说明图1为本技术的锂离子电池负极极片双面补锂装置的实施例1的结构示意图；图2为图1中电源与五层带状物料的连接示意图；图3为图2的原理图；图4为实施例6中的带状锂源的结构示意图；图中：1-带状锂源，2-固体电解质，3-待补锂负极极片，4-放卷轴，5-导辊，6-浮辊，7-贴合辊，8-正极导电辊，9-负极导电辊，10-收卷轴，11-直流恒流源，20-锂覆层，21-铜基体，A-放卷，B-补锂，C-收卷。具体实施方式下面结合附图对本技术的实施方式作进一步说明。本技术的锂离子电池负极极片双面补锂装置的实施例1：如图1所示，本申请提供一种锂离子电池负极极片双面连续补锂的装置，除控制系统外，还包括放卷机构、补锂机构和收卷机构。控制系统总体控制装置运行。放卷机构和收卷机构用于放置并以恰当的张力牵引带状锂源1、固体电解质2和待补锂负极极片3。放卷机构包括两套带状锂源放卷机构、两套带状固体电解质放卷机构以及一套待补锂负极极片放卷机构，放卷机构至少是由放卷轴4、导辊5、浮辊6等部件构成；收卷机构包括两套带状锂源收卷机构、两套固体电解质收卷机构以及一套已补锂负极极片收卷机构，收卷机构至少是由导辊5、浮辊6、收卷轴10等部件构成。补锂机构是由负极导电辊9、正极导电辊8、直流恒流电源11及补锂回路等构成，其中正极导电辊8与直流恒流源的正极相连，负极导电辊9与直流恒流源的负极相连。负极导电辊9设置在第一个正极导电辊8之前和最后一个正极导电辊8之后，也即是在带状锂源1、固体电解质2、待补锂负极极片3汇集之前和分离之后。带状锂源1、固体电解质2、待补锂负极极片3经过各自的放卷机构后，在贴合辊7处汇集到一起，进入补锂机构，经过补锂机构后进入收卷机构各自收卷。在恰当的收放卷张力下，两套带状锂源1、两套固体电解质2、一套待补锂负极极片3紧密的贴合在本文档来自技高网...

【技术保护点】
锂离子电池负极极片双面补锂装置，其特征是，包括用于对带状待补锂负极极片收、放卷的极片收、放卷机构，包括用于对两卷带状固体电解质分别进行收、放卷的两套电解质收、放卷机构，包括用于对两卷带状锂源分别进行收、放卷的两套锂源收、放卷机构，两套电解质收、放卷机构和两套锂源收、放卷机构顺次布置在极片收、放卷机构两侧，以便带状待补锂负极极片的两侧由内而外依次为带状固体电解质和带状锂源，补锂装置还包括用于将带状锂源、固体电解质和待补锂负极极片贴合的贴合辊，补锂装置还包括用于与带状锂源电连接的正极供电件以及与待补锂负极极片电连接的负极供电件。

【技术特征摘要】
1.锂离子电池负极极片双面补锂装置，其特征是，包括用于对带状待补锂负极极片收、放卷的极片收、放卷机构，包括用于对两卷带状固体电解质分别进行收、放卷的两套电解质收、放卷机构，包括用于对两卷带状锂源分别进行收、放卷的两套锂源收、放卷机构，两套电解质收、放卷机构和两套锂源收、放卷机构顺次布置在极片收、放卷机构两侧，以便带状待补锂负极极片的两侧由内而外依次为带状固体电解质和带状锂源，补锂装置还包括用于将带状锂源、固体电解质和待补锂负极极片贴合的贴合辊，补锂装置还包括用于与带状锂源电连接的正极供电件以及与待补锂负极极片电连接的负极供电件。2.根据权利要求1所述的锂离子电池负极极片双面补锂装置，其特征是，所述贴合辊有两套，分别位于放卷机构传动路径的下游和收卷机构传动路径的上游，两套贴合辊之间设有多根过渡辊，过渡辊与电源正极相连而构成所述正极供电件。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国华，于申军，殷久山，陈海峰，
申请(专利权)人：中航锂电技术研究院有限公司，中航锂电洛阳有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32