一种锂电池极片模具成型压铸系统及压铸工艺技术方案

一种锂电池极片模具成型压铸系统及压铸工艺，该系统包括传送带和驱动轮，传送带上固定安装有若干压铸装置，压铸装置包括相互匹配的下模具和上模具，下模具用于装入集流体和浆料，上模具用于挤压位于下模具内的浆料和集流体；压铸装置沿传送带移动的过程中，至少完成一个压铸循环，在压铸循环内，下模具和上模具在升温至烘干温度后开始降温，在降温过程中上模具持续浆料和集流体施加压力直至锂电池极片成型。本发明专利技术的压铸装置在传送带上移动的过程中，均独立完成至少一个压铸循环，在一个压铸循环内，上模具不持续向下模具内的物料施加压力，有效地防止集流体在受压过程中出现反弹，显著提高了压铸工序的压铸效果和质量。显著提高了压铸工序的压铸效果和质量。显著提高了压铸工序的压铸效果和质量。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池极片模具成型压铸系统及压铸工艺


[0001]本专利技术涉及锂电池极片加工领域，具体涉及一种锂电池极片模具成型压铸系统及压铸工艺。

技术介绍

[0002]随着锂离子电池技术发展，锂离子电池应用范围也越来越广泛，除便携式电子产品外，还广泛应用于电动交通工具，大型动力电源以及储能领域。锂离子电池由于其具有高比能量、高电压、自放电小、环保并且安全性好等特点受到广大消费者的青睐。
[0003]锂电池极片是构成锂电池的重要组成部分。锂电池极片的缺陷会严重影响锂电池的质量，甚至产生安全隐患。电池极片的制造属于锂电池工艺的前段工序，可进一步细分为浆料制备、浆料涂覆、极片辊压、极片分切、极片干燥五道工艺。专利CN112886068A公开了一种锂电池的制作方法，该方法在制备负极浆料或正极浆料后，将负极浆料或正极浆料涂覆于铜箔或铝箔上再进行辊压，辊压后裁剪得到负极片或正极片。
[0004]但是，传统的电池极片制造工艺中，电池极片在辊压后会产生一定程度的反弹，且料区中应力集中的区域反弹也越大，造成极片厚度不均、压实密度不一致的问题，虽然有部分工艺通过多道次辊压分散压缩变形量，但辊压工序更加繁冗复杂，且仍无法从根源上解决辊压后的极片反弹问题；此外，在辊压之前，为了节省活性物质的用量，通常涂布的宽度会小于箔带的宽度，即箔带边缘会有数毫米宽的区域未覆盖活性物质，因此，在辊压时这部分未覆盖活性物质的区域不会与辊压机的双辊接触，以致没有发生继发性的延展，而铜箔、铝箔都具有继续延展性，从而导致箔带上没有附着活性物质的区域与箔带中间大面积已附着活性物质的区域的延展度不同，在箔带的边缘形成波浪形的褶皱，严重时易造成整个极片报废，降低成品率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种锂电池极片模具成型压铸系统及压铸工艺，以解决现有技术中锂电池极片生产工艺采用辊压工序所导致的极片反弹、各区域延展性不一致的问题。
[0006]上述目的通过下述技术方案实现：
[0007]一种锂电池极片模具成型压铸系统，包括传送带、以及用于驱动传送带移动的驱动轮，所述传送带上固定安装有若干压铸装置，所述压铸装置包括相互匹配的下模具和上模具，所述下模具用于装入集流体、以及铺设于集流体上表面的浆料，所述上模具用于挤压位于下模具内的浆料和集流体；所述压铸装置沿传送带移动的过程中，至少完成一个压铸循环，在所述压铸循环内，下模具和上模具在升温至烘干温度后开始降温，在降温过程中，所述上模具持续向下模具内的浆料和集流体施加压力直至锂电池极片成型。
[0008]本技术方案所采用的压铸装置用于完成压铸工序，以替代传统的锂电池极片工艺中的辊压工序，从根源上杜绝辊压工序所导致的容易出现极片反弹等一系列问题。
[0009]具体地，驱动轮和传送带可以采用现有的装置，在驱动轮的驱动下，传送带持续移动，固定安装于传送带上的若干压铸装置随传送带同步移动。每个压铸装置均包括上模具、下模具，上下模具相互匹配是指上下模具的位置、尺寸相匹配，以使得上模具能够向下移动并挤压位于下模具内的物料，从而将电池极片压至所需的压实密度。所述下模具内用于放入已裁切成所需规格的集流体，并在集流体上方倒入浆料，使得浆料在集流体的上表面展开。优选地，下模具的型腔的形状、尺寸与所放入的集流体匹配，以使得集流体放至型腔底面上时，集流体的上方形成用于容纳浆料的空间，且上方的浆料不会与集流体的下表面接触。因此，在部分实施例中，上下模具可拆卸地安装于底座或者传送带上，以便于根据集流体的所需规格更换上下模具的规格。
[0010]每个压铸装置在沿传送带移动的过程中，均需完成至少一个压铸循环。在一个压铸循环内，压铸装置的上下模具先升温再降温，并在降温的过程中，上模具开始向下移动并持续向下模具内的物料施加压力，最终将集流体、浆料压铸成具有特定压实密度的锂电池极片。
[0011]在部分实施例中，压铸装置的上模具、下模具的加热通过外部设备实现。例如，压铸装置的上、下模具位于加热腔内，压铸装置的驱动装置位于加热腔外防止过热，通过控制加热腔的温度以将上模具、下模具升至指定的烘干温度。在部分实施例中，压铸装置的上模具、下模具的加热也可以通过压铸装置自带的加热装置例如电阻加热丝来实现，提高加热效率。
[0012]在部分实施例中，所述烘干温度为140～160℃，优选地，所述烘干温度为145～155℃，进一步优选地，所述烘干温度为150℃。达到烘干温度后，下模具内的浆料加热升温，被烘干浆料表面始终保持着湿润水分进行蒸发，此时烘干速率保持稳定，呈现恒速烘干状态，通过将烘干温度设置在140～160℃，有利于浆料内的粘接剂聚偏氟乙烯(PVDF)结晶，PVDF在此温度区间内结晶度高，故具有较好的粘结力，对于制成的电池内阻和循环性能有积极作用。
[0013]恒速烘干状态持续一段时间后，上模具和下模具停止加热，此时可以自然降温，也可以通过温控系统控制主动降温，上模具在降温过程中向下模具移动并挤压下模具型腔内的浆料和集流体，最终压铸得到电池极片。
[0014]在一个或多个实施例中，所述传送带为环形传送带，使得压铸装置中的锂电池极片取出后，压铸装置可以由取料状态切换至装料状态，两个压铸循环之间无缝衔接，再次利用机械臂将已裁切至所需规格的集流体放入下模具中，并向集流体上倒入浆料，实现快速、高效、循环、自动化的电池极片生产。
[0015]运行前，先对铜箔或者铝箔进行切割，得到具有所需规格的集流体。优选地，所述铝箔、铜箔采用激光切割加工成为所需规格的集流体成品，以减少或避免集流体边缘产生的毛刺或波浪边。此外，由于切割工序前置于压铸工序之前，避免了在集流体在涂覆浆料后再分切所造成的浆料浪费。
[0016]运行时，在下模具中放入切割完毕的集流体后，向集流体的上表面上倒入提前准备的正极浆料或负极浆料，之后通过外部或内部加热装置加热上模具和/或下模具，待升温至烘干温度后停止加热，浆料、集流体主动降温或自然降温，在降温过程中，上模具压入下模具，上模具施加的压力逐渐增大，集流体的压实密度逐渐增加，最终达到预期的厚度后停
止下压，升起上模具，取出成型的锂电池极片。
[0017]本技术方案中，采用压铸工序代替了传统生产工艺中采用辊压工序，上模具持续下压挤压集流体、浆料，随着上模具的压力逐渐增大，集流体的压实密度逐渐增加，在外力卸除后集流体的不会出现反弹，并且集流体各处所受压力一致，亦不会出现各区域延展性不一致的情况，因此通过压铸工序制得的电池极片的厚度、压实密度能够保持高度一致，显著地提高了电池极片的加工质量、精度和成品率；同时，压铸装置在传送带上移动的过程中，均独立完成至少一个压铸循环，在一个压铸循环内，上模具不中断地持续向下模具内的物料施加压力，从而有效地防止集流体在受压过程中出现的反弹，进一步提高了压铸工序的压铸效果和质量；此外，向压铸装置的下模具中倒入预定量的浆料，能够精确地控制每片集流体上浆料的用量，从而在压铸条件一致的情况下，确保每片电池极片的压实密度、厚度一致，真正意义上实现高精本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池极片模具成型压铸系统，其特征在于，包括传送带(1)、以及用于驱动传送带(1)移动的驱动轮(2)，所述传送带(1)上固定安装有若干压铸装置(3)，所述压铸装置(3)包括相互匹配的下模具(33)和上模具(34)，所述下模具(33)用于装入集流体(42)、以及铺设于集流体(42)上表面的浆料(43)，所述上模具(34)用于挤压位于下模具(33)内的浆料(43)和集流体(42)；所述压铸装置(3)沿传送带(1)移动的过程中，至少完成一个压铸循环，在所述压铸循环内，下模具(33)和上模具(34)在升温至烘干温度后开始降温，在降温过程中，所述上模具(34)持续向下模具(33)内的浆料(43)和集流体(42)施加压力直至锂电池极片成型。2.根据权利要求1所述的一种锂电池极片模具成型压铸系统，其特征在于，所述压铸循环依次包括装料状态、烘干状态、压铸状态和取料状态，其中：在所述装料状态下，下模具(33)内装入集流体(42)，并在集流体(42)上倒入浆料(43)；在所述烘干状态下，上模具(34)、下模具(33)升温至烘干温度；在所述压铸状态下，所述上模具(34)、下模具(33)的温度持续降低，且上模具(34)挤压下模具(33)内的集流体(42)和浆料(43)；在所述取料状态下，卸除上模具(34)施加于锂电池极片上的压力，并从下模具(33)内取出锂电池极片；所述上模具(34)、下模具(33)在压铸状态下的温度低于上模具(34)、下模具(33)在烘干状态下的温度。3.根据权利要求2所述的一种锂电池极片模具成型压铸系统，其特征在于，所述压铸状态包括最终状态和至少一个预压状态，在所述最终状态下，上模具(34)向集流体(42)、浆料(43)施加最终压力，在所述预压状态下，上模具(34)向集流体(42)、浆料(43)施加中间压力，所述中间压力的压力值小于所述最终压力的压力值；在达到预压状态或者最终状态时，所述上模具(34)均保持当前压力一段时间。4.根据权利要求3所述的一种锂电池极片模具成型压铸系统，其特征在于，所述上模具(34)和下模具(33)的温度持续下降的过程中，当温度低于一个预设值时，所述上模具(34)施加于集流体(42)、浆料(43)上的压力增加至与所述预设值对应的中间压力或者最终压力。5.根据权利要求1所述的一种锂电池极片模具成型压铸系统，其特征在于，所述压铸装置(3)包括底座(31)，所述底座(31)上设置有下模具(33)和支柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱凤军，吴波，罗业富，
申请(专利权)人：四川无量智慧道桥科技有限公司，
类型：发明
国别省市：