CN107732143B - 干粉热复合直接涂布方法及系统 - Google Patents

干粉热复合直接涂布方法及系统 Download PDF

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Abstract

一种干粉热复合直接涂布方法及系统，其中，系统包括粉末涂布装置，将混合物粉末直接涂布在集电体上，所述混合物粉末至少包含电池正电极活性材料或电池负电极活性材料，以及固体粘胶材料；粉末定位装置，将与集电体行进方向垂直的方向上的混合物粉末进行定位；加热装置，并对所述混合物粉末进行加热，使所述固本粘胶材料连同所述混合物粉末中的其它材料固化成一体，并粘附所述集电体上形成混合物层。本发明具有混合物粉末不会流散，所形成的混合物层厚度均匀的优点，本发明不需要任何溶剂，从而可以减少溶剂对环境的污染，以及节省溶剂及对溶剂进行干燥的成本。

Description

干粉热复合直接涂布方法及系统
技术领域
本发明涉及一种干粉热复合直接涂布方法及系统，尤其是一种锂电池电极干粉热复合直接涂布方法及系统。
背景技术
现有的锂离子电极的涂布，均采用的是湿法涂布，这种湿法涂布是将锂离子电池的活性材料与相应的有机溶剂混合后，再通过直接涂布或挤压涂布的方式，涂布到基材上。这种涂布方式在涂布后，需要很长的烘烤装置对涂布后的电极进行燥烤，以除去电极活性物质中的有机溶剂和水份。这种被烘烤出来的有机溶剂，如果不加以回收，直接排放到空气中，则会造成对空气的污染，如果加以回收利用，则会增加使用者的固定资产投入和营动成本。
为解决上述问题，人们提出了直接用粉末涂布的方法，以达到不需要采用有机溶剂，从而不需要后续的烘烤过程，同时也避免了有机溶剂对大气的污染的目的；如中国专利文献CN103825050A公开的一种锂离子二次电池的制造方法，该方法包括：在所述集电体的表面上进行所述第二粘合剂的图案化涂布，并且规则地形成粘合剂涂布部分和未涂布部分；以及在所述粘合剂涂布部分和所述未涂布部分上馈送混合物粉末以在所述集电体上形成所述混合物层。这种制造方法虽然采用了无有机溶剂的粉末涂布，可以不用烘烤设备对电机进行烘烤，也可以避免有机溶剂对大气的污染，但是，这种制造方法是先将第二粘合剂在集电体表面涂成预定图案，如点状或柱状等，再在预定图案内的集电体表面上馈送带有第一粘合剂的混合物粉末，被压紧而形成混合物层。这种制造方法，在利用对辊对包含有第一粘合剂的混合物粉末进行辗压时，所述混合物粉末很容易向四周流散，而造成所形成的混合物层不规则，且造成混合物层厚度不均匀。
发明内容
为了克服上述问题，本发明向社会提供一种混合物粉末不会流散，所形成的混合物层厚度均匀的干粉热复合直接涂布方法及系统。
本发明的技术方案是：提供一种干粉热复合直接涂布方法，包括，
S1、用粉末涂布装置将混合物粉末直接涂布在集电体上，所述混合物粉末至少包含电池正电极活性材料或电池负电极活性材料，以及固体粘胶材料；
S2、用粉末定位装置将与集电体行进方向垂直的方向上的混合物粉末进行定位，并对所述混合物粉末进行加热，使所述固体粘胶材料连同所述混合物粉末中的其它材料固化成一体，并粘附所述集电体上形成混合物层。
作为对本发明的改进，在所述S1步之前还存在S0步，在集电体的表面上进行导电胶水的涂布或规则地形成导电胶水矩形涂布部分和未涂布部分的图案化涂布。
作为对本发明的改进，所述粉末涂布装置包括粉末料斗，在粉末料斗的出口处设有定量下料辊，定量下料辊上设有下料凹槽、下料凹网或下料盲孔，调节定量下料辊的转速，可以调节粉末涂布装置的粉末输出量。
作为对本发明的改进，在所述粉末定位装置内设有加热装置，利用所述加热装置对所述粘胶材料进行加热。
本发明还提供一种干粉热复合直接涂布系统，包括，
粉末涂布装置，将混合物粉末直接涂布在集电体上，所述混合物粉末至少包含电池正电极活性材料或电池负电极活性材料，以及固体粘胶材料；
粉末定位装置，将与集电体行进方向垂直的方向上的混合物粉末进行定位；
加热装置，并对所述混合物粉末进行加热，使所述固体粘胶材料连同所述混合物粉末中的其它材料固化成一体，并粘附所述集电体上形成混合物层。
作为对本发明的改进，还包括导电胶水涂布装置，在集电体的表面上进行导电胶水的涂布或规则地形成热电胶水矩形涂布部分和未涂布部分的图案化涂布。
作为对本发明的改进，所述粉末涂布装置包括粉末料斗，在粉末料斗的出口处设有定量下料辊，定量下料辊上设有下料凹槽、下料凹网或下料盲孔，调节定量下料辊的转速，可以调节粉末涂布装置的粉末输出量。
作为对本发明的改进，在所述粉末定位装置内设有加热装置，利用所述加热装置对所述粘胶材料进行加热。
作为对本发明的改进，所述加热装置是加热辊。
作为对本发明的改进，本发明还包括第二粉末涂布装置，将混合物粉末直接涂布在集电体的另一面上，所述混合物粉末至少包含电池正电极活性材料或电池负电极活性材料，以及固体粘胶材料；
第二粉末定位装置，将与集电体行进方向垂直的方向上的混合物粉末进行定位；
第二加热装置，并对所述混合物粉末进行加热，使所述固体粘胶材料连同所述混合物粉末中的其它材料固化成一体，并粘附所述集电体上形成第二混合物层。实现双面涂布。
本发明由于采用了先对混合物粉末进行定位，防止混合物粉末流散，然后，再对混合物粉末进行加热固化，使其在集电体上形成混合物层。因此，本发明具有混合物粉末不会流散，所形成的混合物层厚度均匀的优点，本发明不需要任何溶剂，从而可以减少溶剂对环境的污染，以及节省溶剂及对溶剂进行干燥的成本。
附图说明
图1是本发明方法的方框结构示意图。
图2是本发明的一种实施例的结构示意图。
图3本发明涂布导电胶水后的集电体的平面结构示意图。
图4是图2中A向的平面剖视结构示意图。
图5是图2中的粉末涂布装置的放大结构示意图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。
请参见图1，图1揭示的是一种干粉热复合直接涂布方法，包括，
S0、在集电体的表面上进行导电胶水的涂布或规则地形成导电胶水矩形涂布部分和未涂布部分的图案化涂布；
S1、用粉末涂布装置将混合物粉末直接涂布在集电体上，所述混合物粉末至少包含电池正电极活性材料或电池负电极活性材料，以及固体粘胶材料；所谓连续涂布就是在集电体的一面或两面进行整面的不间断涂布；或规则地形成导电胶水矩形涂布部分42和未涂布部分43的图案化涂布，见图3，也叫间歇式涂布，导电胶水矩形涂布部分42部分用于后续的粘合混合物粉末11，而未涂布部分43用于极片分切；
S2、用粉末定位装置将与集电体行进方向垂直的方向上的混合物粉末进行定位，一般来讲，与集电体行进方向垂直的方向是指集电体的宽度方向，对所述混合物粉末11进行加热，使所述固体粘胶材料连同所述混合物粉末中的其它材料固化成一体，并粘附所述集电体上形成混合物层。
本发明采用先粉末涂布，再对涂布的混合物粉末进行定位，防止混合物粉末流散，最后，对混合物粉末进行热固化，使其粘附所述集电体上形成混合物层，这样，本发明具有混合物粉末不会流散，所形成的混合物层厚度均匀的优点，本发明不需要任何溶剂，从而可以减少溶剂对环境的污染，以及节省溶剂及对溶剂进行干燥的成本。
优选的，所述粉末涂布装置包括粉末料斗，在粉末料斗的出口处设有定量下料辊，定量下料辊上设有下料凹槽、下料凹网或下料盲孔，调节定量下料辊的转速，可以调节粉末涂布装置的粉末输出量。见图5，图5中只示出了下料凹槽151的结构；而下料凹网是由多条下料凹槽交叉而成，下料盲孔就是在定量下料辊15上钻出许多盲孔，未画图，定量下料辊15转入粉末料斗14内时，在所述的下料凹槽、下料凹网或下料盲孔内可以装入混合物粉末11，当定量下料辊15转出粉末料斗14时，所述混合物粉末11可以从所述的下料凹槽、下料凹网或下料盲孔内掉出来，而落在集电体12上。
优选的，在所述粉末定位装置内设有加热装置，利用所述加热装置对所述粘胶材料进行加热。本实施例中，所述加热装置是加热辊，加热辊可以是一根，也可以多根。
请参见图2至图5，本发明还提供一种干粉热复合直接涂布系统，包括，
粉末涂布装置1，将混合物粉末11直接涂布在集电体12上，所述混合物粉末11至少包含电池正电极活性材料或电池负电极活性材料，以及固体粘胶材料；
粉末定位装置2，将与集电体12行进方向垂直的方向上的混合物粉末11进行定位；一般来讲，与集电体行进方向垂直的方向是指集电体的宽度方向；
加热装置3，并对所述混合物粉末11进行加热，使所述固体粘胶材料连同所述混合物粉末11中的其它材料固化成一体，并粘附所述集电体12上形成混合物层13。图2中的F表示集电体12的行进方向。所述集电体12可以是铝箔或铜箔。
本发明采用先粉末涂布，再对涂布的混合物粉末进行定位，防止混合物粉末流散，最后，对混合物粉末进行热固化，使其粘附所述集电体上形成混合物层，这样，本发明具有混合物粉末不会流散，所形成的混合物层厚度均匀的优点，本发明不需要任何溶剂，从而可以减少溶剂对环境的污染，以及节省溶剂及对溶剂进行干燥的成本。
优选的，本发明还包括导电胶水涂布装置4，在集电体12的表面上进行导电胶水41的涂布或规则地形成热电胶水矩形涂布部分42和未涂布部分43的图案化涂布。所谓连续涂布就是在集电体的一面或两面进行整面的不间断涂布；或规则地形成导电胶水矩形涂布部分42和未涂布部分43的图案化涂布，见图3，也叫间歇式涂布，导电胶水矩形涂布部分42部分用于后续的粘合混合物粉末11，而未涂布部分43用于极片分切。
优选的，所述粉末涂布装置1包括粉末料斗14，在粉末料斗14的出口处设有定量下料辊15，定量下料辊15上设有下料凹槽151、下料凹网或下料盲孔，调节定量下料辊15的转速，可以调节粉末涂布装置1的粉末输出量。
优选的，在所述粉末定位装置2内设有加热装置3，利用所述加热装置3对所述粘胶材料进行加热；所述加热装置3可以是加热辊，所述加热辊可以一根也可以多根。所述加热辊内设有加热源，所述加热源可以是电热红外线发生器，或是油热加热源，电热红外线发生器和油热加热源用加热后的油作为热源是现有技术，这里不再赘述。
请参见图4，图4是图2中粉末定位装置的A向平面剖视结构示意图。从图可知，所述粉末定位装置2包括位于集电体12上方的两块宽度定位板21和位于集电体12下方的托板22两个部分，位于集电体12上方的宽度定位板21保证混合物粉末11宽度方向的尺寸，位于两块宽度定位板21之间的加热装置3对混合物粉末11加热，并使混合物粉末11固化形成混合物层13。当然，对下述的第二粉末定位装置20的结构，及工作原理与粉末定位装置2的结构及原理完全一样。
优选的，本发明还包括第二粉末涂布装置10，将混合物粉末11直接涂布在集电体12的另一面上，所述混合物粉末11至少包含电池正电极活性材料或电池负电极活性材料，以及固体粘胶材料；
第二粉末定位装置20，将与集电体12行进方向垂直的方向上的混合物粉末11进行定位；
第二加热装置30，并对所述混合物粉末11进行加热，使所述固体粘胶材料连同所述混合物粉末11中的其它材料固化成一体，并粘附所述集电体12上形成第二混合物层130；
第二导电胶水涂布装置40，在集电体12的表面上进行导电胶水41的涂布或规则地形成热电胶水矩形涂布部分42和未涂布部分43的图案化涂布。
用于形成第二混合物层130的设备与用于形成混合物层13的设备完全相同，所以，这里不再赘述。
本发明中的导电胶水41主要由树脂基体、导电粒子和分散添加剂和助剂等组成。其中的树脂基体，常用为环氧树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、聚氨酯或丙烯酸树脂等。这些树脂基体在固化后形成了导电胶水的分子骨架结构，提供了力学性能和粘接性能保障，并使导电粒子形成通道；本发明中的导电粒子可以是金、银、铜、铝、锌、铁、镍的粉末和/或石墨及一些导电化合物。

Claims (8)

1.一种干粉热复合直接涂布方法，其特征在于：包括，
S1、用粉末涂布装置将混合物粉末直接涂布在集电体上，所述混合物粉末至少包含电池正电极活性材料或电池负电极活性材料，以及固体粘胶材料；
S2、用粉末定位装置将与集电体行进方向垂直的方向上的混合物粉末进行定位，并对所述混合物粉末进行加热，使所述固体粘胶材料连同所述混合物粉末中的其它材料固化成一体，并粘附所述集电体上形成混合物层；
所述粉末定位装置包括位于集电体上方的两块宽度定位板和位于集电体下方的托板两个部分，位于集电体上方的宽度定位板保证混合物粉末宽度方向的尺寸，位于两块宽度定位板之间的加热装置对混合物粉末加热，并使混合物粉末固化形成混合物层；
所述粉末涂布装置包括粉末料斗，在粉末料斗的出口处设有定量下料辊，定量下料辊上设有下料凹槽、下料凹网或下料盲孔，调节定量下料辊的转速，可以调节粉末涂布装置的粉末输出量。
2.根据权利要求1所述的干粉热复合直接涂布方法，其特征在于：在所述S1步之前还存在S0步，在集电体的表面上进行导电胶水的涂布或规则地形成导电胶水矩形涂布部分和未涂布部分的图案化涂布。
3.根据权利要求1或2所述的干粉热复合直接涂布方法，其特征在于：在所述粉末定位装置内设有加热装置，利用所述加热装置对所述粘胶材料进行加热。
4.一种干粉热复合直接涂布系统，其特征在于：包括，
粉末涂布装置（1），将混合物粉末（11）直接涂布在集电体（12）上，所述混合物粉末（11）至少包含电池正电极活性材料或电池负电极活性材料，以及固体粘胶材料；
粉末定位装置（2），将与集电体（12）行进方向垂直的方向上的混合物粉末（11）进行定位；
所述粉末定位装置（2）包括位于集电体（12）上方的两块宽度定位板（21）和位于集电体（12）下方的托板（22）两个部分，位于集电体（12）上方的宽度定位板（21）保证混合物粉末（11）宽度方向的尺寸；
加热装置（3），位于两块宽度定位板（21）之间，对所述混合物粉末（11）进行加热，使所述固体粘胶材料连同所述混合物粉末（11）中的其它材料固化成一体，并粘附所述集电体（12）上形成混合物层（13）；
所述粉末涂布装置（1）包括粉末料斗（14），在粉末料斗（14）的出口处设有定量下料辊（15），定量下料辊（15）上设有下料凹槽、下料凹网或下料盲孔，调节定量下料辊（15）的转速，可以调节粉末涂布装置（1）的粉末输出量。
5.根据权利要求4所述的干粉热复合直接涂布系统，其特征在于：
还包括导电胶水涂布装置（4），在集电体（12）的表面上进行导电胶水（41）的涂布或规则地形成热电胶水矩形涂布部分（42）和未涂布部分（43）的图案化涂布。
6.根据权利要求4或5所述的干粉热复合直接涂布系统，其特征在于：在所述粉末定位装置（2）内设有加热装置（3），利用所述加热装置（3）对所述粘胶材料进行加热。
7.根据权利要求6所述的干粉热复合直接涂布系统，其特征在于：所述加热装置（3）是加热辊。
8.根据权利要求4或5所述的干粉热复合直接涂布系统，其特征在于：还包括第二粉末涂布装置（10），将混合物粉末（11）直接涂布在集电体（12）的另一面上，所述混合物粉末（11）至少包含电池正电极活性材料或电池负电极活性材料，以及固体粘胶材料；
第二粉末定位装置（20），将与集电体（12）行进方向垂直的方向上的混合物粉末（11）进行定位；
第二加热装置（30），并对所述混合物粉末（11）进行加热，使所述固体粘胶材料连同所述混合物粉末（11）中的其它材料固化成一体，并粘附所述集电体（12）上形成第二混合物层（130）。
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