一种锂离子电池用微孔铝箔成孔设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池用微孔铝箔成孔设备及方法，该设备包括放卷辊，用以释放待穿孔的铝箔；收卷辊，用以卷绕已穿孔的铝箔；以及成孔模具，所述成孔模具设置于所述放卷辊和所述收卷辊之间，且具有驱动所述成孔模具上下往复运动的驱动机构，所述成孔模具的顶面均匀设置有若干钢针，所述钢针具有朝向所述铝箔的针尖部。本发明专利技术避免涂布漏料与辊压断带现象，得到的产品倍率性能、‑20℃低温放电性能、循环性能均有很大的提升。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池用微孔铝箔成孔设备及方法
本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种锂离子电池用微孔铝箔成孔设备及方法。
技术介绍
动力电池对于能量密度的要求越来越高，主流电池厂均采用三元+石墨或者三元+硅碳的化学体系，其能量密度已达到极限。而目前，提升能量密度的方法无非就是：高镍、高电压、硅碳。此外，微孔箔材的开发也浮出水面，但目前没有电池厂批量应用。近年，动力电池用铝箔从20μm过渡到16μm，目前申请人已实现12μm铝箔批量生产，随着制造水平的提高，铝箔轻量化也会是提升电芯能量密度的一个方向，但超薄铝箔的延展性与强度会急剧下降，将不适用于电芯制造的辊压工序，微孔铝箔的短板也是强度与延展性较差。微孔铝箔的应用不仅可以小幅提升能量密度，还可以极大的提升电池的倍率性能、低温性能以及循环性能，关于目前开发的微孔铝箔，存在以下两个问题难以解决：目前微孔铝箔的制备工艺是首先将铝箔进行穿孔，然后涂布，这会导致涂布漏料的问题出现，穿孔后的铝箔进行辊压，经常出现断带。因此，开发一种新的锂离子电池用微孔铝箔成孔设备及方法，不但具有迫切的研究价值，也具有良好的经济效益和工业应用潜力，这正是本专利技术得以完成的动力所在和基础。
技术实现思路
为了克服上述所指出的现有技术的缺陷，本专利技术人对此进行了深入研究，在付出了大量创造性劳动后，从而完成了本专利技术。具体而言，本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种锂离子电池用微孔铝箔成孔设备及方法，以减少涂布漏料和辊压断带的问题。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：第一方面，本专利技术提供了一种锂离子电池用微孔铝箔成孔设备，包括放卷辊，用以释放待穿孔的铝箔；收卷辊，用以卷绕已穿孔的铝箔；以及成孔模具，所述成孔模具设置于所述放卷辊和所述收卷辊之间，且具有驱动所述成孔模具上下往复运动的驱动机构，所述成孔模具的顶面均匀设置有若干钢针，所述钢针具有朝向所述铝箔的针尖部。在本专利技术中，作为一种改进，所述驱动机构采用气缸。在本专利技术中，作为一种改进，所述钢针的外径为50μm-200μm。在本专利技术中，作为一种改进，所述放卷辊和所述收卷辊均连接有驱动电机作为动力源。第二方面，本专利技术提供了锂离子电池用微孔铝箔成孔方法，首先将待穿孔的铝箔进行涂布、辊压，卷绕到放卷辊上，然后利用如上所述的锂离子电池用微孔铝箔成孔设备进行穿孔。在本专利技术中，作为一种改进，所述铝箔作为正极极片使用，正极极片的涂布面密度：100g/m2-280g/m2。在本专利技术中，作为一种改进，正极极片的涂布详细步骤如下：将铝箔由放卷装置进入涂布机；基片的首尾在接片后连接成连续带；连续带由拉片装置送入张力控制和自动纠偏装置，然后进入涂布装置；涂布阶段：极片浆料在涂布装置按预定涂布量和空白长度分段进行涂布；干燥：涂布后的湿极片送入干燥道进行干燥，干燥温度根据涂布速度和厚度而设定；成型：干极片再经过张力控制和自动纠偏后成型、收卷。在本专利技术中，作为一种改进，极片浆料采用如下方法制备得到：将制备的多孔竹碳载硫复合正极材料、导电剂乙炔黑和粘结剂PVDF按一定的质量比进行混合研磨，混合均匀后再边滴加N-甲基吡咯烷酮(NMP)进行溶解分散，继续研磨直至成泥浆的膏体状。所述多孔竹碳载硫复合正极材料、导电剂乙炔黑和粘结剂PVDF的质量比为7:2:1。其中，多孔竹碳载硫复合正极材料采用包括如下步骤的方法制备得到：(1)将天然竹子纤维材料用去离子水清洗，去掉表面污渍，并在85℃烘箱中干燥24h，直至材料表面自由水去除；(2)将干燥的竹子纤维材料置于碱性溶液中密封浸泡，碱性溶液为KOH溶液，浓度为1.5mol/L，竹子纤维材料浸泡时间为5天；(3)将浸泡后产物进行干燥，并放入管式炉中以5℃/min的速度升温至850℃，恒温3h；(4)将步骤3中煅烧后的竹碳产物用酸性溶液清洗，去掉材料表面的残碱及碳酸盐；(5)将步骤4中酸洗后的竹碳产物充分研磨，称取一定量的竹碳材料先分散在蒸馏水中，加入少量乙醇溶液并通过磁力搅拌使碳材料均匀分散在溶液中。同时称取适量的Na2S2O3·5H2O充当硫源溶解于蒸馏水中，充分溶解后倒入装有碳材料溶液的烧杯中，并加入F127表面活性剂，继续搅拌5h后往烧杯中逐滴加入稀盐酸，通过计算控制盐酸的加入量，以保证硫源的充分析出，烧杯中的颜色会随时间多次发生变化，再加入盐酸溶液后，烧杯中溶液的迅速变成深蓝色，连续搅拌数小时后最终变成深灰色，通过将烧杯中溶液静置24h，再通过滴管吸取上清液，离心等步骤取得所剩物质，将所剩物质在60℃下充分干燥，制得碳硫混合物样品待用；(6)将步骤5的样品放入管式炉中，通入氩气惰性气体，在155℃温度下真空处理3h，制得多孔竹碳载硫复合正极材料。在本专利技术中，作为一种改进，所述铝箔作为正极极片使用，正极极片的辊压压实密度：3.0g/cm3-3.6g/cm3。在本专利技术中，作为一种改进，辊压时的温度采用75-85℃。在本专利技术中，作为一种改进，穿孔时具体步骤如下：极片手动牵引至收卷辊处贴合卷筒，通过控制面板控制极片放卷速度，极片经过成孔模具上方时，启动气缸，成孔模具的钢针向上击穿箔材，气缸回缩时钢针弹回，放卷辊和收卷辊动作，带动极片向收卷方向移动，进行下一次成孔。在本专利技术中，作为一种改进，穿孔时，钢针穿孔速度：0.5m/s-5m/s。在本专利技术中，作为一种改进，穿孔时，箔材孔隙率10％-30％。采用了上述技术方案后，本专利技术的有益效果是：本专利技术首先将铝箔进行涂布、辊压后再均匀成孔，较之传统的锂电池正极的微孔铝箔在涂布前已经均匀成孔，同时本专利技术采用了特定的正极材料和涂布工艺进行涂布、采用特定的辊压温度进行辊压处理，可避免涂布漏料与辊压断带现象；同时，本专利技术采用专用的成孔设备，机械成孔，采用直通型空心针管击穿生成孔径可控的微孔箔材，不同于传统的针辊成孔，其微孔的边缘更加齐整，成孔更加均匀，得到的产品倍率性能、-20℃低温放电性能、循环性能均有很大的提升。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是成孔模具的结构示意图；图3是倍率放电对比图；图4是-20℃低温放电对比图；图5是循环性能对比图。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术进一步说明。但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本专利技术，并非对本专利技术的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本专利技术的保护范围局限于此。如图1和图2所示，一种锂离子电池用微孔铝箔成孔设备，包括放卷辊1，用以释放待穿孔的铝箔2；收卷辊3，用以卷绕已穿孔的铝箔4；以及成孔模具5，所述成孔模具设置于所述放卷辊和所述收卷辊之间，且具有驱动所述成孔模具上下往复运动的驱动机构，所述成孔模具的顶面均匀设置有若干钢针，所述钢针具有朝向所述铝箔的针尖部。本实施例中，所述驱动机构采用气缸(图中未示出)。所述钢针6的外径为50μm-200μm。所述放卷辊和所述收卷辊均连接有驱动电机作为动力源(图中未示出)。实施例1锂离子电池用微孔铝箔成孔方法，首先将待穿孔的铝箔进行涂布、辊压(80℃)，卷绕到放卷辊上，然后利用如上所述的锂离子电池用微孔铝箔成孔设备进行穿孔，极片手动牵引至收卷辊处贴合卷筒，通过控制面板控制极片放卷速度，极片经过成孔模具上方时，启动气缸，成孔模具的钢针向上击穿箔材，气缸回缩时钢针弹回，放卷辊和收卷辊动作，带动极片向收卷方向移本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池用微孔铝箔成孔设备，其特征在于：包括放卷辊，用以释放待穿孔的铝箔；收卷辊，用以卷绕已穿孔的铝箔；以及成孔模具，所述成孔模具设置于所述放卷辊和所述收卷辊之间，且具有驱动所述成孔模具上下往复运动的驱动机构，所述成孔模具的顶面均匀设置有若干钢针，所述钢针具有朝向所述铝箔的针尖部。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用微孔铝箔成孔设备，其特征在于：包括放卷辊，用以释放待穿孔的铝箔；收卷辊，用以卷绕已穿孔的铝箔；以及成孔模具，所述成孔模具设置于所述放卷辊和所述收卷辊之间，且具有驱动所述成孔模具上下往复运动的驱动机构，所述成孔模具的顶面均匀设置有若干钢针，所述钢针具有朝向所述铝箔的针尖部。2.如权利要求1所述的一种锂离子电池用微孔铝箔成孔设备，其特征在于：所述驱动机构采用气缸。3.如权利要求1所述的一种锂离子电池用微孔铝箔成孔设备，其特征在于：所述钢针的外径为50μm-200μm。4.如权利要求1所述的一种锂离子电池用微孔铝箔成孔设备，其特征在于：所述放卷辊和所述收卷辊均连接有驱动电机作为动力源。5.锂离子电池用微孔铝箔成孔方法，其特征在于：首先将待穿孔的铝箔进行涂布、辊压，卷绕到放卷辊上，然后利用如上所述的锂离子电池用微孔铝箔成孔设备进行穿孔。6.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁凯，陈小平，
申请(专利权)人：桑顿新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43