CN105374985A - 电极片制备装置以及电极片制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电极片制备装置，包括：放卷机构，包括放卷设有贯通孔集电体的第一放卷装置和放卷支撑基材的第二放卷装置；涂布机构，包括相切的支撑辊和涂布装置，集电体和支撑基材贴合后穿过支撑辊和涂布装置中间；烘干机构，包括烘干装置，集流体和支撑基材经过烘干装置；压紧机构，包括相切的第一压紧辊和第二压紧辊，集电体和支撑基材穿过第一压紧辊和第二压紧辊之间；以及收卷机构，包括收卷集电体的第一收卷装置和收卷支撑基材的第二收卷装置。这种电极片制备装置，通过支撑辊使得集电体和支撑基材相互贴合，集电体和支撑基材相互贴合后极大的提升了整体的抗拉强度。本发明还公开了一种电极片制备方法。

Description

电极片制备装置以及电极片制备方法

技术领域

本发明涉及储能器件制备领域，特别是涉及一种电极片制备装置以及采用该电极片制备装置的电极片制备方法。

背景技术

近年来，随着环保低碳理念的逐步推广，清洁能源技术再度成为科技创新的热点。其中，锂离子电池、超级电容器及锂离子电容器等储能器件被认为是满足人们在工业和生活中能量需求的有效解决方案。

为了提升锂离子电池、超级电容器及锂离子电容器等储能器件的能量密度，需要更高的电压。为了提升储能器件的工作电压，优选利用预掺杂技术来降低负极电位。而为了有效的向层叠的多个负极均匀地进行预掺杂，一般会在各电极的集电体上形成有利于电解质离子或电解液通过的贯通孔。

但是，在具有贯通孔的集电体材料上涂覆电极浆料时，电极浆料会通过贯通孔而漏至集电体材料的背面，转入到背面的电极浆料不均匀地残留于支撑辊上，进而导致背面上形成斑点状、不连续的电极膜，从而难以形成平面性良好的电极。

此外，具有贯通孔的集电体因其垂直表面方向设置有大量的孔洞结构，这样必然会导致集电体的抗拉伸强度大幅减低。在制备电极片时，由于集电体强度随着贯通孔的形成而降低，将活性物质浆料涂覆于集电体的操作中，集电体容易被拉断，从而导致电极片的生产效率较低。

发明内容

基于此，有必要提供一种电极片的生产效率较高的电极片制备装置。

此外，还有必要提供一种采用该电极片制备装置的电极片制备方法。

一种电极片制备装置，包括：

放卷机构，包括第一放卷装置和第二放卷装置，所述第一放卷装置放卷集电体，所述第二放卷装置放卷支撑基材，所述集电体设有贯通孔；

涂布机构，包括相切的支撑辊和涂布装置，所述支撑辊使得所述集电体和所述支撑基材相互贴合，相互贴合后的所述集电体和所述支撑基材穿过所述支撑辊和所述涂布装置中间，所述集电体与所述涂布装置直接接触，完成涂布后所述集电体表面形成活性浆料层；

烘干机构，包括烘干装置，形成有所述活性浆料层的所述集流体和所述支撑基材经过所述烘干装置，所述活性浆料层烘干后形成活性层；

压紧机构，包括相切的第一压紧辊和第二压紧辊，形成有所述活性层的所述集电体和所述支撑基材穿过所述第一压紧辊和所述第二压紧辊之间，所述活性层被压紧后形成活性电极层；以及

收卷机构，包括第一收卷装置和第二收卷装置，所述第一收卷装置收卷形成有活性电极层的所述集电体，所述第二收卷装置收卷所述支撑基材，形成有活性电极层的所述集电体即为所述电极片。

在一个实施例中，所述支撑基材的与所述集电体贴合的表面为憎水性，所述集电体与所述涂布装置的接触角为80°～150°。

在一个实施例中，所述活性浆料层的材料为质量比为80～92：3～10：5～10的活性材料、导电材料和粘合材料形成的混合物，所述活性材料为活性炭、天然石墨、人造石墨、硬碳、软碳、中间相碳微球、聚并苯、锰酸锂、钛酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂中的至少一种，所述导电材料为炭黑、碳纤维、炭晶须、碳纳米管和石墨烯中的至少一种，所述粘合材料为氟聚合物、二烯聚合物、丙烯酸酯聚合物、聚酰亚胺、聚酰胺和聚氨酯聚合物中的至少一种；

所述活性浆料层的厚度为50μm～300μm。

在一个实施例中，所述支撑辊的外径为100mm～300mm。

在一个实施例中，所述集电体设有的贯通孔的孔径为0.03mm～1.2mm。

在一个实施例中，所述第一放卷装置的放卷速度与所述第二放卷装置的放卷速度相同，所述第一放卷装置的放卷速度为1m/min～10m/min；

所述第一收卷装置的收卷速度与所述第二收卷装置的收卷速度相同，所述第一收卷装置的收卷速度为1m/min～10m/min。

在一个实施例中，所述涂布装置为逗号涂布器、转移涂布器或狭缝式挤出涂布器。

在一个实施例中，所述烘干装置为热辐射加热器、蒸汽加热器或红外加热器，所述烘干装置烘干的温度为30℃～150℃。

在一个实施例中，所述第一压紧辊和所述第二压紧辊之间的线压力为2×10⁴N/m～10×10⁴N/m。

一种电极片制备方法，采用上述的电极片制备装置，包括如下步骤：

所述第一放卷装置放卷设有贯通孔的所述集电体，所述第二放卷装置放卷所述支撑基材；

所述支撑辊使得所述集电体和所述支撑基材相互贴合，相互贴合后的所述集电体和所述支撑基材穿过所述支撑辊和所述涂布装置中间，所述集电体与所述涂布装置直接接触，所述涂布装置在所述集电体表面涂布形成活性浆料层；

形成有所述活性浆料层的所述集流体和所述支撑基材经过所述烘干装置后被烘干，所述活性浆料层烘干后形成活性层；

形成有所述活性层的所述集电体和所述支撑基材穿过所述第一压紧辊和所述第二压紧辊之间，所述活性层被压紧后形成活性电极层；以及

所述第一收卷装置收卷形成有活性电极层的所述集电体，所述第二收卷装置收卷所述支撑基材，形成有活性电极层的所述集电体即为所述电极片。

这种电极片制备装置，通过支撑辊使得集电体和支撑基材相互贴合，集电体和支撑基材相互贴合后极大的提升了整体的抗拉强度，避免了传统的设有贯通孔的集电体由于抗拉强度降低而导致的容易断裂的问题。这种电极片制备装置，在制备电极片时集电体不容易被拉断，相对于传统的电极片制备装置，这种电极片制备装置的电极片的生产效率较高。

附图说明

图1为一实施方式的电极片制备装置的结构示意图；

图2为一实施方式的电极片制备方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

如图1所示的一实施方式的电极片制备装置，包括放卷机构、涂布机构、烘干机构、压紧机构和收卷机构。

放卷机构包括第一放卷装置12和第二放卷装置14。第一放卷装置12放卷集电体16，第二放卷装置14放卷支撑基材18，集电体16设有贯通孔。

设有贯通孔的集电体16可以为膨胀合金、冲孔金属箔、金属网、发泡体、化学蚀刻金属箔或用压花辊赋予突起和贯通孔带有突起的集电体。

在一个较优的实施例中，集电体16设有的贯通孔的孔径为0.03mm～1.2mm。

涂布机构包括相切的支撑辊22和涂布装置24，支撑辊22使得集电体16和支撑基材18相互贴合，相互贴合后的集电体16和支撑基材18穿过支撑辊22和涂布装置24中间，集电体16与涂布装置24直接接触，完成涂布后集电体16表面形成活性浆料层26。

支撑辊22的外径可以为100mm～300mm。

支撑基材18的与集电体16贴合的表面为憎水性，从而避免了具有贯通孔的集电体16在涂布工序时，电极浆料通过表面孔洞而漏至集电体16背面的问题，提高了具有贯通孔的集电体16制备得到的电极片的平整性。

支撑基材18可以为格拉辛离型纸、淋膜纸、硅基离型膜、氟素离型膜等表面憎水基材。

一般的，集电体16与涂布装置24的接触角为80°～150°。

在一个较优的实施例中，集电体16与涂布装置24的接触角为100°～120°。

涂布装置24可以为逗号涂布器、转移涂布器或狭缝式挤出涂布器。

活性浆料层26的材料为质量比为80～92：3～10：5～10的活性材料、导电材料和粘合材料形成的混合物。

活性材料为活性炭、天然石墨、人造石墨、硬碳、软碳、中间相碳微球、聚并苯、锰酸锂、钛酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂中的至少一种。

导电材料为炭黑、碳纤维、炭晶须、碳纳米管和石墨烯中的至少一种。

粘合材料为氟聚合物、二烯聚合物、丙烯酸酯聚合物、聚酰亚胺、聚酰胺和聚氨酯聚合物中的至少一种。

活性浆料层26的厚度可以为50μm～300μm。

烘干机构包括烘干装置32和若干个传动轴34。形成有活性浆料层26的集流体16和支撑基材18在多个传动轴34的带动下经过烘干装置，活性浆料层26烘干后形成活性层36。

本实施方式中，传动轴34为三个，在其他的实施例中，传动轴34也可以为一个、二个、四个或者更多，特别的，传动轴34也可以省略。

烘干装置32为热辐射加热器、蒸汽加热器或红外加热器，烘干装置32烘干的温度为30℃～150℃。

压紧机构包括相切的第一压紧辊42和第二压紧辊44，形成有活性层36的集电体16和支撑基材18穿过第一压紧辊42和第二压紧辊44，活性层被压紧后形成活性电极层46。

在一个较优的实施例中，第一压紧辊42和第二压紧辊44之间的线压力为2×10⁴N/m～10×10⁴N/m。

收卷机构包括第一收卷装置52和第二收卷装置54，第一收卷装置52收卷形成有活性电极层46的集电体16，第二收卷装置54收卷支撑基材18，形成有活性电极层46的集电体16即为电极片。

第一放卷装置12的放卷速度与第二放卷装置24的放卷速度相同，第一放卷装置12的放卷速度为1m/min。

第一收卷装置52的收卷速度与第二收卷装置54的收卷速度相同，第一收卷装置52的收卷速度为1m/min。

这种电极片制备装置制备得到的电极片为单面形成有活性电极层的电极片，可以将得到的单面电极片进行公知的常规涂布，形成双面涂布的电极片。

这种电极片制备装置，通过支撑辊22使得集电体16和支撑基材18相互贴合，集电体16和支撑基材18相互贴合后极大的提升了整体的抗拉强度，避免了传统的设有贯通孔的集电体由于抗拉强度降低而导致的容易断裂的问题。

这种电极片制备装置，在制备电极片时集电体16不容易被拉断，相对于传统的电极片制备装置，这种电极片制备装置的电极片的生产效率较高。

此外，因为采用了表面为憎水性的支撑基材18，避免了具有贯通孔的集电体16在涂布工序时，电极浆料通过表面孔洞而漏至集电体16背面的问题，提高了具有贯通孔的集电体16制备得到的电极片的平整性。

一实施方式的电极片制备方法，采用上述的电极片制备装置，包括如下步骤：

S10、第一放卷装置12放卷设有贯通孔的集电体16，第二放卷装置14放卷支撑基材18。

设有贯通孔的集电体16可以为膨胀合金、冲孔金属箔、金属网、发泡体、化学蚀刻金属箔或用压花辊赋予突起和贯通孔带有突起的集电体。

在一个较优的实施例中，集电体16设有的贯通孔的孔径为0.03mm～1.2mm。

S20、支撑辊22使得集电体16和支撑基材18相互贴合，相互贴合后的集电体16和支撑基材18穿过支撑辊22和涂布装置24中间，集电体16与涂布装置24直接接触，涂布装置24在集电体16表面涂布形成活性浆料层26。

支撑基材18的与集电体16贴合的表面为憎水性，从而避免了具有贯通孔的集电体16在涂布工序时，电极浆料通过表面孔洞而漏至集电体16背面的问题，提高了具有贯通孔的集电体16制备得到的电极片的平整性。

支撑基材18可以为格拉辛离型纸、淋膜纸、硅基离型膜、氟素离型膜等表面憎水基材。

一般的，集电体16与涂布装置24的接触角为80°～150°。

在一个较优的实施例中，集电体16与涂布装置24的接触角为100°～120°。

涂布装置24可以为逗号涂布器、转移涂布器或狭缝式挤出涂布器。

S20中，具体的涂布方式可以为逗号涂布、转移涂布、挤压涂布、喷涂或刷涂。

活性浆料层26的材料为质量比为80～92：3～10：5～10的活性材料、导电材料和粘合材料形成的混合物。

活性材料为活性炭、天然石墨、人造石墨、硬碳、软碳、中间相碳微球、聚并苯、锰酸锂、钛酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂中的至少一种。

导电材料为炭黑、碳纤维、炭晶须、碳纳米管和石墨烯中的至少一种。

粘合材料为氟聚合物、二烯聚合物、丙烯酸酯聚合物、聚酰亚胺、聚酰胺和聚氨酯聚合物中的至少一种。

活性浆料层26的厚度可以为50μm～300μm。

S30、形成有活性浆料层26的集流体16和支撑基材26经过烘干装置32后被烘干，活性浆料层26烘干后形成活性层36。

烘干装置32为热辐射加热器、蒸汽加热器或红外加热器，烘干装置32烘干的温度为30℃～150℃。

S40、形成有活性层36的集电体16和支撑基材18穿过第一压紧辊42和第二压紧辊44之间，活性层36被压紧后形成活性电极层46。

在一个较优的实施例中，第一压紧辊42和第二压紧辊44之间的线压力为2×10⁴N/m～10×10⁴N/m。

S50、第一收卷装置52收卷形成有活性电极层46的集电体16，第二收卷装置54收卷支撑基材18，形成有活性电极层46的集电体16即为电极片。

第一放卷装置12的放卷速度与第二放卷装置24的放卷速度相同，第一放卷装置12的放卷速度为1m/min。

第一收卷装置52的收卷速度与第二收卷装置54的收卷速度相同，第一收卷装置52的收卷速度为1m/min。

这种电极片制备方法制备得到的电极片为单面形成有活性电极层的电极片，可以将得到的单面电极片进行公知的常规涂布，形成双面涂布的电极片。

这种电极片制备装置，通过支撑辊22使得集电体16和支撑基材18相互贴合，集电体16和支撑基材18相互贴合后极大的提升了整体的抗拉强度，避免了传统的设有贯通孔的集电体由于抗拉强度降低而导致的容易断裂的问题。

这种电极片制备装置，在制备电极片时集电体16不容易被拉断，相对于传统的电极片制备装置，这种电极片制备装置的电极片的生产效率较高。

此外，因为采用了表面为憎水性的支撑基材18，避免了具有贯通孔的集电体16在涂布工序时，电极浆料通过表面孔洞而漏至集电体16背面的问题，提高了具有贯通孔的集电体16制备得到的电极片的平整性。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电极片制备装置，其特征在于，包括：

放卷机构，包括第一放卷装置和第二放卷装置，所述第一放卷装置放卷集电体，所述第二放卷装置放卷支撑基材，所述集电体设有贯通孔；

涂布机构，包括相切的支撑辊和涂布装置，所述支撑辊使得所述集电体和所述支撑基材相互贴合，相互贴合后的所述集电体和所述支撑基材穿过所述支撑辊和所述涂布装置中间，所述集电体与所述涂布装置直接接触，完成涂布后所述集电体表面形成活性浆料层；

烘干机构，包括烘干装置，形成有所述活性浆料层的所述集流体和所述支撑基材经过所述烘干装置，所述活性浆料层烘干后形成活性层；

压紧机构，包括相切的第一压紧辊和第二压紧辊，形成有所述活性层的所述集电体和所述支撑基材穿过所述第一压紧辊和所述第二压紧辊之间，所述活性层被压紧后形成活性电极层；以及

收卷机构，包括第一收卷装置和第二收卷装置，所述第一收卷装置收卷形成有活性电极层的所述集电体，所述第二收卷装置收卷所述支撑基材，形成有活性电极层的所述集电体即为所述电极片。

2.根据权利要求1所述的电极片制备装置，其特征在于，所述支撑基材的与所述集电体贴合的表面为憎水性，所述集电体与所述涂布装置的接触角为80°～150°。

3.根据权利要求1所述的电极片制备装置，其特征在于，所述活性浆料层的材料为质量比为80～92：3～10：5～10的活性材料、导电材料和粘合材料形成的混合物，所述活性材料为活性炭、天然石墨、人造石墨、硬碳、软碳、中间相碳微球、聚并苯、锰酸锂、钛酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂中的至少一种，所述导电材料为炭黑、碳纤维、炭晶须、碳纳米管和石墨烯中的至少一种，所述粘合材料为氟聚合物、二烯聚合物、丙烯酸酯聚合物、聚酰亚胺、聚酰胺和聚氨酯聚合物中的至少一种；

所述活性浆料层的厚度为50μm～300μm。

4.根据权利要求1所述的电极片制备装置，其特征在于，所述支撑辊的外径为100mm～300mm。

5.根据权利要求1所述的电极片制备装置，其特征在于，所述集电体设有的贯通孔的孔径为0.03mm～1.2mm。

6.根据权利要求1所述的电极片制备装置，其特征在于，所述第一放卷装置的放卷速度与所述第二放卷装置的放卷速度相同，所述第一放卷装置的放卷速度为1m/min～10m/min；

所述第一收卷装置的收卷速度与所述第二收卷装置的收卷速度相同，所述第一收卷装置的收卷速度为1m/min～10m/min。

7.根据权利要求1所述的电极片制备装置，其特征在于，所述涂布装置为逗号涂布器、转移涂布器或狭缝式挤出涂布器。

8.根据权利要求1所述的电极片制备装置，其特征在于，所述烘干装置为热辐射加热器、蒸汽加热器或红外加热器，所述烘干装置烘干的温度为30℃～150℃。

9.根据权利要求1所述的电极片制备装置，其特征在于，所述第一压紧辊和所述第二压紧辊之间的线压力为2×10⁴N/m～10×10⁴N/m。

10.一种电极片制备方法，采用如权利要求1～9中任一项所述的电极片制备装置，其特征在于，包括如下步骤：

所述第一放卷装置放卷设有贯通孔的所述集电体，所述第二放卷装置放卷所述支撑基材；

所述支撑辊使得所述集电体和所述支撑基材相互贴合，相互贴合后的所述集电体和所述支撑基材穿过所述支撑辊和所述涂布装置中间，所述集电体与所述涂布装置直接接触，所述涂布装置在所述集电体表面涂布形成活性浆料层；

形成有所述活性浆料层的所述集流体和所述支撑基材经过所述烘干装置后被烘干，所述活性浆料层烘干后形成活性层；

形成有所述活性层的所述集电体和所述支撑基材穿过所述第一压紧辊和所述第二压紧辊之间，所述活性层被压紧后形成活性电极层；以及

所述第一收卷装置收卷形成有活性电极层的所述集电体，所述第二收卷装置收卷所述支撑基材，形成有活性电极层的所述集电体即为所述电极片。