锂离子电池三维多孔集流体制备设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种锂离子电池三维多孔集流体制备设备，包括真空腔体、抽真空装置、放卷辊、收卷辊、放卷驱动装置、收卷驱动装置、镀膜主辊、蒸发坩锅和控制系统，放卷辊、收卷辊和镀膜主辊分别能转动的安装于真空腔体内，放卷驱动装置和收卷驱动装置分别驱动放卷辊和收卷辊同步旋转，放卷辊上引出的纤维织品绕过镀膜主辊表面后缠绕于收卷辊表面，蒸发坩埚固定于真空腔体内，蒸发坩埚开口与镀膜主辊表面上的纤维织品正对，蒸发坩埚设有加热装置，所述加热装置能够对蒸发坩埚内的镀膜材料加热，抽真空装置能给真空腔体抽真空，控制系统控制各机构运行，本实用新型专利技术获得的集流体既保持了纤维织品的柔韧性、抗拉伸性和网孔特征，又具有导电性。有导电性。有导电性。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池三维多孔集流体制备设备


[0001]本技术涉及一种集流体制备设备，特别涉及一种锂离子电池三维多孔集流体制备设备。

技术介绍

[0002]锂电子电池主要正极材料、负极材料、隔离膜和电解液。其正负极材料采用集流体来存放，对于锂离子电池来说，通常使用的正极集流体是铝箔，负极集流体是铜箔，铝箔和铜箔的表面光滑平整，其有效反映面积有限，电池在充电发热过程中会热胀，充电结束后悔冷缩，由于铜箔和铝箔本身不具有弹性，其拉伸性能较差，很容易在热胀冷缩过程中损坏，锂离子电池充电过程中还容易在铜箔和铝箔表面生产枝晶，导致电池内短路。

技术实现思路

[0003]为了克服上述缺陷，本技术提供了一种锂离子电池三维多孔集流体制备设备，采用锂离子电池三维多孔集流体制备设备生产的锂离子电池三维多孔集流体有效反应面积大，有助于减少锂离子电池充电过程中枝晶的生成，能够适应电池充电发热的热胀冷缩变化。
[0004]本技术为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种锂离子电池三维多孔集流体制备设备，包括真空腔体、抽真空装置、放卷辊、收卷辊、放卷驱动装置、收卷驱动装置、镀膜主辊、蒸发坩锅和控制系统，所述放卷辊、收卷辊和镀膜主辊分别能够转动的安装于真空腔体内，放卷驱动装置和收卷驱动装置分别驱动放卷辊和收卷辊同步旋转，放卷辊上引出的纤维织品绕过镀膜主辊一侧表面后缠绕于收卷辊表面进行收卷，蒸发坩埚固定安装于真空腔体内，蒸发坩埚开口与镀膜主辊一侧表面上的纤维织品正对，蒸发坩埚设有加热装置，所述加热装置能够对蒸发坩埚内的镀膜材料加热，抽真空装置能够给真空腔体抽真空，控制系统控制抽真空装置、放卷驱动装置、收卷驱动装置和加热装置运行。
[0005]作为本技术的进一步改进，还设有工作气体提供装置和阳极层离子源，所述阳极层离子源位于真空腔体内，工作气体提供装置能够给阳极层离子源提供惰性气体，所述阳极层离子源能够朝向镀膜主辊表面即将与蒸发坩埚正对的纤维织品表面发射阳极层离子，控制系统控制工作气体提供装置和阳极层离子源启停动作。
[0006]作为本技术的进一步改进，所述真空腔体内还固定设有水冷隔板，所述放卷辊、收卷辊和阳极层离子源位于水冷隔板一侧，蒸发坩锅位于水冷隔板另一侧，水冷隔板上形成有开口结构，镀膜主辊与蒸发坩埚正对的一侧恰经所述开口结构伸入到水冷隔板另一侧。
[0007]作为本技术的进一步改进，所述镀膜主辊包括第一面镀膜主辊和第二面镀膜主辊，蒸发坩锅包括第一面蒸发坩锅和第二面蒸发坩锅，阳极层离子源包括第一面阳极层离子源和第二面阳极层离子源，至少一个第一面镀膜主辊和至少一个第二面镀膜主辊平行间隔排列设于真空腔体内，至少一个第一面蒸发坩锅分别与各个第一面镀膜主辊正对设
置，至少一个第二面蒸发坩锅分别与各个第二面镀膜主辊正对设置，第一面阳极层离子源和第二面阳极层离子源分别与纤维织品即将进行真空沉积的两侧表面正对。
[0008]作为本技术的进一步改进，所述蒸发坩埚包括石墨坩埚、绝缘陶瓷层、钣金包裹外层、气相硅绝热层、遮挡板和遮挡驱动装置，所述石墨坩埚为上端形成开口的槽状结构，绝缘陶瓷层固定包覆于石墨坩埚外侧，加热装置为电阻钢片加热层，所述电阻钢片加热层固定包覆于绝缘陶瓷层外侧，气相硅绝热层固定包覆于电阻钢片加热层外侧，钣金包裹外层固定包覆于气相硅绝热层外侧，所述遮挡板能够打开和闭合石墨坩埚上端的开口，所述遮挡驱动装置驱动遮挡板运动实现所述开口的开闭，控制系统控制遮挡驱动装置启停动作。
[0009]作为本技术的进一步改进，还设有若干辅助辊，各个辅助辊能够转动的安装于真空腔体内，从放卷辊上引出的纤维织品经过至少一个辅助辊导向后缠绕于镀膜主辊一侧表面，从镀膜主辊上引出的纤维织品经过至少一个辅助辊导向后缠绕于收卷辊外侧，所述放卷辊和镀膜主辊之间的一个辅助辊上设有放料张力传感器，收料辊和镀膜主辊之间的一个辅助辊上设有收料张力传感器，所述放料张力传感器和收料张力传感器分别能感应从放料辊上引出的纤维织品张力和即将卷绕于收料辊上的纤维织品张力，放料张力传感器和收料张力传感器分别与控制系统电性连接通信。
[0010]作为本技术的进一步改进，所述镀膜主辊内部形成有冷却夹层，冷却夹层内通有冷媒。
[0011]本技术的有益效果是：本技术采用5～10um厚度的纤维织品作为载体，通过专用的设备在纤维织品表面真空沉积1～2um厚度的铜材或铝材，使纤维织品形成一种三维多孔结构的集流体，该种集流体既保持了纤维织品的柔韧性、抗拉伸性和纤维织品独特的网孔特征，又具有了铜材和铝材的导电性(测试电阻≦20mΩ)，本技术采用4个镀膜主辊连续镀膜方式，可以一次性在纤维织品正反两面沉积铜材或铝材，并可以穿透织品的缝隙将铜沉积到每根纤维丝的表面，采用本技术制备工艺制备的三维多孔集流体增加了电极的有效反应面积，减少了锂离子电池充电过程中枝晶的生成，提高了电池内活性物质反映效率，能够更好的适应电池充电发热的热胀冷缩变化，有效提升锂离子二次电池的性能。
附图说明
[0012]图1为本技术的锂离子电池三维多孔集流体制备设备结构原理示意图；
[0013]图2为本技术的蒸发坩埚结构原理示意图；
[0014]图3为本技术制备的锂离子电池三维多孔集流体结构原理示意图。
具体实施方式
[0015]实施例：一种锂离子电池三维多孔集流体制备设备，包括真空腔体12、抽真空装置、放卷辊1、收卷辊2、放卷驱动装置、收卷驱动装置、镀膜主辊、蒸发坩锅和控制系统，所述放卷辊1、收卷辊2和镀膜主辊分别能够转动的安装于真空腔体 12内，放卷驱动装置和收卷驱动装置分别驱动放卷辊1和收卷辊2同步旋转，放卷辊1上引出的纤维织品绕过镀膜主辊一侧表面后缠绕于收卷辊2表面进行收卷，蒸发坩埚固定安装于真空腔体12内，蒸发坩埚开
口与镀膜主辊一侧表面上的纤维织品正对，蒸发坩埚设有加热装置，所述加热装置能够对蒸发坩埚内的镀膜材料加热，抽真空装置能够给真空腔体12抽真空，控制系统控制抽真空装置、放卷驱动装置、收卷驱动装置和加热装置运行。
[0016]纤维织品随着放卷辊1转动实现放卷，其从放卷辊1上引出后经过镀膜主辊，绕过镀膜主辊的同时与蒸发坩埚开口正对，蒸发坩埚内蒸发出来的金属材料在纤维织品表面沉积形成金属镀膜层，经过镀膜的纤维织品最终由收卷辊2收卷，该设备实现了纤维织品表面全自动真空镀金属膜，使得纤维织品最终形成三维多孔结构的集流体。
[0017]还设有工作气体提供装置和阳极层离子源，所述阳极层离子源位于真空腔体12内，工作气体提供装置能够给阳极层离子源提供惰性气体，所述阳极层离子源能够朝向镀膜主辊表面即将与蒸发坩埚正对的纤维织品表面发射阳极层离子，控制系统控制工作气体提供装置和阳极层离子源启停动作。纤维织品在进行真空镀膜前由阳极层离子源对其进行清洗，保证纤维织品表面清洁，进而确保镀膜层在纤维织品表面牢固结合，防止出现分层脱落。
[0018]所述真空腔体12内还固定设有水冷隔板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池三维多孔集流体制备设备，其特征在于：包括真空腔体(12)、抽真空装置、放卷辊(1)、收卷辊(2)、放卷驱动装置、收卷驱动装置、镀膜主辊、蒸发坩锅和控制系统，所述放卷辊、收卷辊和镀膜主辊分别能够转动的安装于真空腔体内，放卷驱动装置和收卷驱动装置分别驱动放卷辊和收卷辊同步旋转，放卷辊(1)上引出的纤维织品绕过镀膜主辊一侧表面后缠绕于收卷辊(2)表面进行收卷，蒸发坩埚固定安装于真空腔体内，蒸发坩埚开口与镀膜主辊一侧表面上的纤维织品正对，蒸发坩埚设有加热装置，所述加热装置能够对蒸发坩埚内的镀膜材料加热，抽真空装置能够给真空腔体抽真空，控制系统控制抽真空装置、放卷驱动装置、收卷驱动装置和加热装置运行。2.根据权利要求1所述的锂离子电池三维多孔集流体制备设备，其特征在于：还设有工作气体提供装置和阳极层离子源，所述阳极层离子源位于真空腔体内，工作气体提供装置能够给阳极层离子源提供惰性气体，所述阳极层离子源能够朝向镀膜主辊表面即将与蒸发坩埚正对的纤维织品表面发射阳极层离子，控制系统控制工作气体提供装置和阳极层离子源启停动作。3.根据权利要求2所述的锂离子电池三维多孔集流体制备设备，其特征在于：所述真空腔体内还固定设有水冷隔板(11)，所述放卷辊(1)、收卷辊(2)和阳极层离子源位于水冷隔板一侧，蒸发坩锅位于水冷隔板另一侧，水冷隔板上形成有开口结构，镀膜主辊与蒸发坩埚正对的一侧恰经所述开口结构伸入到水冷隔板另一侧。4.根据权利要求2所述的锂离子电池三维多孔集流体制备设备，其特征在于：所述镀膜主辊包括第一面镀膜主辊(6)和第二面镀膜主辊(7)，蒸发坩锅包括第一面蒸发坩锅(14)和第二面蒸发坩锅(15)，阳极层离子源包括第一面阳极层离子源(9)和第二面阳极层离子源(10)，至少一个第一面镀膜主辊(6)和至少一个第二面镀膜主辊(7)平行间隔排列设于真空腔体内，至少一个第一面蒸发坩...

【专利技术属性】
技术研发人员：成林，
申请(专利权)人：昆山浦元真空技术工程有限公司，
类型：新型
国别省市：