CN108878779A - 一种锂电池电极片预掺杂锂装置及其掺杂方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂电池电极片预掺杂锂装置，包括掺杂筒、固定安装在所述掺杂筒下端的立柱和扣接在所述掺杂筒上端的筒盖，所述掺杂筒底部设置有出料斗，所述掺杂筒两侧壁上滚动安装有转轴，所述掺杂筒内设置有与两根所述转轴固定连接的蒸发板，所述蒸发板内镶嵌有电加热片，两根所述转轴上通过绝缘柱固定套装有导电环，所述导电环通过导线与所述电加热片电连接，所述导电环外壁上滑动安装有导电刷。有益效果在于：本发明所述的一种锂电池电极片预掺杂锂装置及其掺杂方法能够实现快速对锂电池极片进行预掺杂锂作业，无需长时间浸泡，也不用清洗和烘干，操作简便，有效提升预掺杂锂作业的效率，实用性好。

Description

一种锂电池电极片预掺杂锂装置及其掺杂方法

技术领域

本发明涉及锂电池电极片领域，具体涉及一种锂电池电极片预掺杂锂装置及其掺杂方法。

背景技术

目前商业化应用的锂离子二次电池，主要使用LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4等为代表的金属氧化物正极材料和石墨类负极材料。

随着社会经济的发展，传统正极氧化物和负极石墨类材料的比容量已经越来越难以满足高能量密度电池的需求。为解决该问题，除了开发新的正负极材料外，在正负极中预掺杂锂，提高电池的首次效率和放电电压，也是可行的解决方法之一。

目前，在锂电池电极片预掺杂锂作业过程中，一把采用将锂电池极片在含有锂源的有机溶剂中浸泡一段时间，然后将锂电池极片清洗烘干，由于浸泡时间较长，加之后续还要对锂电池极片进行清洗和烘干，因此整个预掺杂锂作业耗时较长，导致预掺杂锂作业效率长期维持在较低水平。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种锂电池电极片预掺杂锂装置及其掺杂方法，以解决现有技术中传统的锂电池电极片预掺杂锂作业耗时较长，生产作业效率较低等问题。本发明提供的诸多技术方案中优选的技术方案能够实现快速对锂电池极片进行预掺杂锂作业，无需长时间浸泡，也不用清洗和烘干，操作简便，有效提升预掺杂锂作业的效率，实用性好等技术效果，详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种锂电池电极片预掺杂锂装置，包括掺杂筒、固定安装在所述掺杂筒下端的立柱和扣接在所述掺杂筒上端的筒盖，所述掺杂筒底部设置有出料斗，所述掺杂筒两侧壁上滚动安装有转轴，所述掺杂筒内设置有与两根所述转轴固定连接的蒸发板，所述蒸发板内镶嵌有电加热片，两根所述转轴上通过绝缘柱固定套装有导电环，所述导电环通过导线与所述电加热片电连接，所述导电环外壁上滑动安装有导电刷，所述导电刷通过所述导线与安装在所述掺杂筒外壁上的电流调节器、电池箱串联；

所述蒸发板表面设置有多个温度传感器，所述掺杂筒外壁上设置有与多个所述温度传感器电连接的处理器和与所述处理器电连接的显示屏；

所述掺杂筒外壁上固定安装有冷凝器、储液箱和与所述转轴传动连接的翻滚电机，所述冷凝器通过排气管与所述掺杂箱内部连通，所述储液箱内设置有输液泵；所述蒸发板上方的所述掺杂箱内壁上固定安装有喷嘴，所述掺杂箱内壁内设置有与所述喷嘴连通的储液腔，所述储液腔通过注液管与所述输液泵连通；

所述筒盖上竖直滚动安装有推杆电机，所述推杆电机下端推杆头上固定安装有摊平杆，所述摊平杆下表面布满与所述蒸发板上表面接触的刷丝；所述筒盖上表面设置有进料斗和用于带动所述推杆电机转动的旋转电机，所述进料斗下端安装有控制阀。

作为优选，所述排气管与所述掺杂箱内壁上端连通。

作为优选，所述蒸发板为圆形板；

其中，所述蒸发板的直径与所述掺杂筒的内径相等。

作为优选，所述转轴与所述掺杂筒以及所述推杆电机与所述筒盖均密封滚动连接。

作为优选，所述喷嘴数量有多个，且在所述掺杂箱内壁上呈环形阵列分布。

作为优选，所述摊平杆的长度与所述蒸发板的半径相等。

一种锂电池电极片预掺杂锂方法，采用权利要求1-6任意一项所述的锂电池电极片预掺杂锂装置执行以下步骤：

步骤一：先将电极片倒入进料斗内，然后将含有锂源的溶液倒入储液箱内，之后接通电加热片的电路连接，操作电流调节器调节流经所述电加热片的电流大小；

步骤二：观察显示屏上显示的温度传感器检测到的温度数据，当温度达到预设温度后，操作控制阀打开所述进料斗，同时控制推杆电机转动推动摊平杆下降，直至刷丝与蒸发板上表面接触；

步骤三：关闭所述控制阀，启动旋转电机带动所述摊平杆绕所述推杆电机旋转将所述蒸发板上表面的电极片摊平；

步骤四：关闭所述旋转电机，控制所述推杆电机带动所述摊平杆上升；然后启动输液泵通过喷嘴向电极片表面喷洒含有锂源的溶液；含有锂源的溶液落到电极片表面后受热蒸发，有机溶剂蒸发形成蒸汽通过排气管进入冷凝器内液化回收而锂源留在电极片表面；

步骤五：关闭所述输液泵，打开翻滚电机带动蒸发板绕转轴旋转180度将电极片倒入出料斗内，然后继续旋转180度返回原位进行下一次预掺杂锂作业。

作为优选，步骤一中含有锂源的溶液采用锂源和有机溶剂混合而成；

其中，所述锂源包括锂粉、锂片和锂纤维；

其中，所述有机溶剂包括甲基丁基醚或其衍生物。

作为优选，步骤三中当电极片铺满所述蒸发板时立即关闭所述控制阀。

有益效果在于：本发明所述的一种锂电池电极片预掺杂锂装置及其掺杂方法能够实现快速对锂电池极片进行预掺杂锂作业，无需长时间浸泡，也不用清洗和烘干，操作简便，有效提升预掺杂锂作业的效率，实用性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的图1的内部结构图；

图3是本发明的图2的局部放大图；

图4是本发明的图3的局部放大图；

图5是本发明的图1的局部放大图。

附图标记说明如下：

1、掺杂筒；2、立柱；3、出料斗；4、刷丝；5、筒盖；6、转轴；7、蒸发板；8、电加热片；9、温度传感器；10、导线；11、绝缘柱；12、导电环；13、导电刷；14、电流调节器；15、显示屏；16、处理器；17、电池箱；18、进料斗；19、摊平杆；20、翻滚电机；21、储液箱；22、输液泵；23、注液管；24、储液腔；25、喷嘴；26、推杆电机；27、旋转电机；28、控制阀；29、冷凝器；30、排气管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

参见图1-图5所示，本发明提供的一种锂电池电极片预掺杂锂装置，包括掺杂筒1、固定安装在掺杂筒1下端的立柱2和扣接在掺杂筒1上端的筒盖5，掺杂筒1底部设置有出料斗3，掺杂筒1两侧壁上滚动安装有转轴6，转轴6用于带动掺杂筒1旋转将预掺杂锂完毕的电极片倒入出料斗3内，掺杂筒1内设置有与两根转轴6固定连接的蒸发板7，蒸发板7用于加热电极片，使含有锂源的溶液喷洒到电极片上后能够立即蒸发，同时锂源能够与热的电极片粘连为一体，加快预掺杂锂作业的速度，蒸发板7内镶嵌有电加热片8，电加热片8用于加热蒸发板7，两根转轴6上通过绝缘柱11固定套装有导电环12，导电环12通过导线10与电加热片8电连接，导电环12外壁上滑动安装有导电刷13，导电刷13通过导线10与安装在掺杂筒1外壁上的电流调节器14、电池箱17串联，电流调节器14用于调节流经电加热片8的电流，从而调节电加热片8的发热功率；

蒸发板7表面设置有多个温度传感器9，温度传感器9用于检测蒸发板7表面的温度并将检测数据传递给处理器16，经处理器16处理后通过显示屏15显示出来供作业人员查看，掺杂筒1外壁上设置有与多个温度传感器9电连接的处理器16和与处理器16电连接的显示屏15；

掺杂筒1外壁上固定安装有冷凝器29、储液箱21和与转轴6传动连接的翻滚电机20，冷凝器29用于冷却液化有机溶剂蒸汽，从而对其进行回收二次利用，节约生产成本，冷凝器29通过排气管30与掺杂箱内部连通，储液箱21内设置有输液泵22；蒸发板7上方的掺杂箱内壁上固定安装有喷嘴25，喷嘴25用于向电极片表面喷洒含有锂源的溶液，掺杂箱内壁内设置有与喷嘴25连通的储液腔24，储液腔24通过注液管23与输液泵22连通；

筒盖5上竖直滚动安装有推杆电机26，推杆电机26用于推动摊平杆19上下移动，推杆电机26下端推杆头上固定安装有摊平杆19，摊平杆19用于绕推杆电机26旋转将电极片均匀铺平在蒸发板7上，摊平杆19下表面布满与蒸发板7上表面接触的刷丝4，刷丝4方便摊平板旋转过程中拨动电极片；筒盖5上表面设置有进料斗18和用于带动推杆电机26转动的旋转电机27，旋转电机27用于带动推杆电机26绕自身轴线旋转，进料斗18下端安装有控制阀28，控制阀28用于控制进料斗18下料。

作为可选的实施方式，排气管30与掺杂箱内壁上端连通，由于有机溶剂蒸汽受热蒸发后上升，因此这样设计方便有机溶剂蒸汽进入排气管30内。

蒸发板7为圆形板；

其中，蒸发板7的直径与掺杂筒1的内径相等，这样设计，可有效防止电极片从蒸发板7上滚落入出料斗3内。

转轴6与掺杂筒1以及推杆电机26与筒盖5均密封滚动连接，这样设计，防止转轴6与掺杂筒1以及推杆电机26与筒盖5的连接处漏气。

喷嘴25数量有多个，且在掺杂箱内壁上呈环形阵列分布，这样设计，保证电极片喷涂均匀。

摊平杆19的长度与蒸发板7的半径相等，这样设计，保证蒸发板7上的电极片能够被摊平均匀。

一种锂电池电极片预掺杂锂方法，采用权利要求1-6任意一项的锂电池电极片预掺杂锂装置执行以下步骤：

步骤一：先将电极片倒入进料斗18内，然后将含有锂源的溶液倒入储液箱21内，之后接通电加热片8的电路连接，操作电流调节器14调节流经电加热片8的电流大小，这样设计，保证了蒸发板7温度升高后再将电极片落到蒸发板7上；

步骤二：观察显示屏15上显示的温度传感器9检测到的温度数据，当温度达到预设温度后，操作控制阀28打开进料斗18，同时控制推杆电机26转动推动摊平杆19下降，直至刷丝4与蒸发板7上表面接触，通过刷丝4拨动将电极片均匀摊平在蒸发板7上；

步骤三：关闭控制阀28，启动旋转电机27带动摊平杆19绕推杆电机26旋转将蒸发板7上表面的电极片摊平；

步骤四：关闭旋转电机27，控制推杆电机26带动摊平杆19上升；然后启动输液泵22通过喷嘴25向电极片表面喷洒含有锂源的溶液；含有锂源的溶液落到电极片表面后受热蒸发，有机溶剂蒸发形成蒸汽通过排气管30进入冷凝器29内液化回收而锂源留在电极片表面；

步骤五：关闭输液泵22，打开翻滚电机20带动蒸发板7绕转轴6旋转180度将电极片倒入出料斗3内，然后继续旋转180度返回原位进行下一次预掺杂锂作业。

作为可选的实施方式，步骤一中含有锂源的溶液采用锂源和有机溶剂混合而成；

其中，锂源包括锂粉、锂片和锂纤维；

其中，有机溶剂包括甲基丁基醚或其衍生物。

步骤三中当电极片铺满蒸发板7时立即关闭控制阀28。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种锂电池电极片预掺杂锂装置，包括掺杂筒（1）、固定安装在所述掺杂筒（1）下端的立柱（2）和扣接在所述掺杂筒（1）上端的筒盖（5），其特征在于：所述掺杂筒（1）底部设置有出料斗（3），所述掺杂筒（1）两侧壁上滚动安装有转轴（6），所述掺杂筒（1）内设置有与两根所述转轴（6）固定连接的蒸发板（7），所述蒸发板（7）内镶嵌有电加热片（8），两根所述转轴（6）上通过绝缘柱（11）固定套装有导电环（12），所述导电环（12）通过导线（10）与所述电加热片（8）电连接，所述导电环（12）外壁上滑动安装有导电刷（13），所述导电刷（13）通过所述导线（10）与安装在所述掺杂筒（1）外壁上的电流调节器（14）、电池箱（17）串联；

所述蒸发板（7）表面设置有多个温度传感器（9），所述掺杂筒（1）外壁上设置有与多个所述温度传感器（9）电连接的处理器（16）和与所述处理器（16）电连接的显示屏（15）；

所述掺杂筒（1）外壁上固定安装有冷凝器（29）、储液箱（21）和与所述转轴（6）传动连接的翻滚电机（20），所述冷凝器（29）通过排气管（30）与所述掺杂箱内部连通，所述储液箱（21）内设置有输液泵（22）；所述蒸发板（7）上方的所述掺杂箱内壁上固定安装有喷嘴（25），所述掺杂箱内壁内设置有与所述喷嘴（25）连通的储液腔（24），所述储液腔（24）通过注液管（23）与所述输液泵（22）连通；

所述筒盖（5）上竖直滚动安装有推杆电机（26），所述推杆电机（26）下端推杆头上固定安装有摊平杆（19），所述摊平杆（19）下表面布满与所述蒸发板（7）上表面接触的刷丝（4）；所述筒盖（5）上表面设置有进料斗（18）和用于带动所述推杆电机（26）转动的旋转电机（27），所述进料斗（18）下端安装有控制阀（28）。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池电极片预掺杂锂装置，其特征在于：所述排气管（30）与所述掺杂箱内壁上端连通。

3.根据权利要求1所述的一种锂电池电极片预掺杂锂装置，其特征在于：所述蒸发板（7）为圆形板；

其中，所述蒸发板（7）的直径与所述掺杂筒（1）的内径相等。

4.根据权利要求1所述的一种锂电池电极片预掺杂锂装置，其特征在于：所述转轴（6）与所述掺杂筒（1）以及所述推杆电机（26）与所述筒盖（5）均密封滚动连接。

5.根据权利要求1所述的一种锂电池电极片预掺杂锂装置，其特征在于：所述喷嘴（25）数量有多个，且在所述掺杂箱内壁上呈环形阵列分布。

6.根据权利要求1所述的一种锂电池电极片预掺杂锂装置，其特征在于：所述摊平杆（19）的长度与所述蒸发板（7）的半径相等。

7.一种锂电池电极片预掺杂锂方法，其特征在于，采用权利要求1-6任意一项所述的锂电池电极片预掺杂锂装置执行以下步骤：

步骤一：先将电极片倒入进料斗（18）内，然后将含有锂源的溶液倒入储液箱（21）内，之后接通电加热片（8）的电路连接，操作电流调节器（14）调节流经所述电加热片（8）的电流大小；

步骤二：观察显示屏（15）上显示的温度传感器（9）检测到的温度数据，当温度达到预设温度后，操作控制阀（28）打开所述进料斗（18），同时控制推杆电机（26）转动推动摊平杆（19）下降，直至刷丝（4）与蒸发板（7）上表面接触；

步骤三：关闭所述控制阀（28），启动旋转电机（27）带动所述摊平杆（19）绕所述推杆电机（26）旋转将所述蒸发板（7）上表面的电极片摊平；

步骤四：关闭所述旋转电机（27），控制所述推杆电机（26）带动所述摊平杆（19）上升；然后启动输液泵（22）通过喷嘴（25）向电极片表面喷洒含有锂源的溶液；含有锂源的溶液落到电极片表面后受热蒸发，有机溶剂蒸发形成蒸汽通过排气管（30）进入冷凝器（29）内液化回收而锂源留在电极片表面；

步骤五：关闭所述输液泵（22），打开翻滚电机（20）带动蒸发板（7）绕转轴（6）旋转180度将电极片倒入出料斗（3）内，然后继续旋转（180）度返回原位进行下一次预掺杂锂作业。

8.根据权利要求7所述的一种锂电池电极片预掺杂锂方法，其特征在于：步骤一中含有锂源的溶液采用锂源和有机溶剂混合而成；

其中，所述锂源包括锂粉、锂片和锂纤维；

其中，所述有机溶剂包括甲基丁基醚或其衍生物。

9.根据权利要求7所述的一种锂电池电极片预掺杂锂方法，其特征在于：步骤三中当电极片铺满所述蒸发板（7）时立即关闭所述控制阀（28）。