CN108899468A - 一种负极极片补锂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种负极极片补锂的方法，具体步骤包括：依次设置相邻的第一压延辊、第一复合辊、第二复合辊和第二压延辊，并在第一压延辊、第一复合辊、第二复合辊和第二压延辊的辊面涂覆硅油；将两条锂带分别放卷进入第一压延辊与第一复合辊之间的间隙以及第二压延辊与第二复合辊之间的间隙，进行压延，使得锂带附着在第一复合辊和第二复合辊的辊面；将负极极片放卷进入第一复合辊与第二复合辊之间的间隙，将锂带从第一复合辊和第二复合辊的辊面向负极极片转印，得到补锂负极极片；本发明无需采用基带来保护锂带，极大的简化了传统生产工艺的操作流程，工艺控制难度大幅降低，节约了生产成本，同时提高了压延后锂箔的厚度精度。

Description

一种负极极片补锂的方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，特别是一种负极极片补锂的方法。
背景技术
通过在高容量低首效的负极极片（如硅负极、硅碳负极、锡碳负极）表面补充锂元素，可以有效地提升含有该负极的锂离子电池首次效率并改善循环性能。
从电池设计的角度来说，所需的锂量非常之少，通过纯锂箔与负极复合的方式补锂，往往要求纯锂箔仅仅只有几个微米，无法连续生产。而现有的极片补锂方法也存在诸多不足，如现有的专利CN 105489846 A中，采用基带保护锂带的方式，将锂带压延至基带上，再从基带转印至电池极片上，该过程工艺较为复杂，难以控制精度，同时还存在以下问题：1）需要多重基带的收放卷，且基带在过辊压辊进行压延时，由于弹性变形的不一致，导致基带受力变形褶皱；2）基带本身存在厚度的偏差，间接的扩大了压延锂箔的厚度公差；3）基带本身的成本也较高；4）对于锂带来料要求较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种负极极片补锂的方法，克服现有技术的不足，降低补锂工艺方法的难度，简化操作，并提高锂箔的厚度精度。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种负极极片补锂的方法，包括以下步骤：
S1、依次设置相邻的第一压延辊、第一复合辊、第二复合辊和第二压延辊，并在第一压延辊、第一复合辊、第二复合辊和第二压延辊的辊面涂覆硅油；
S2、将两条锂带分别放卷进入第一压延辊与第一复合辊之间的间隙以及第二压延辊与第二复合辊之间的间隙，进行压延，使得锂带附着在第一复合辊和第二复合辊的辊面；
S3、将负极极片放卷进入第一复合辊与第二复合辊之间的间隙，将锂带从第一复合辊和第二复合辊的辊面向负极极片转印，得到补锂负极极片。
进一步，所述硅油的黏度为50-5000cps。
进一步，所述第一压延辊和第二压延辊的硅油涂覆的面密度为0.01-1g/m2；所述第一复合辊和第二复合辊的硅油涂覆的面密度为0.05-2g/m2。
进一步，所述锂带在压延前的厚度为100-1600μm。
进一步，所述第一压延辊与第一复合辊之间的间隙和第二压延辊与第二复合辊之间的间隙均为3-10μm。
进一步，所述第一复合辊与第二复合辊之间的间隙为负极极片厚度的85%。
进一步，在进行S2操作前，通过在间隙检测传感器检测第一复合辊和第二复合辊之间的间隙，第一压延辊与第一复合辊之间的间隙以及第二压延辊与第二复合辊之间的间隙。
进一步，所述第一复合辊与第二复合辊的转动线速度相等，第一压延辊与第一复合辊的转动线速度比值和第二压延辊与第二复合辊的转动线速度比值均为1：2-10。
进一步，所述第一压延辊、第一复合辊、第二压延辊和第二复合辊的辊面具有高硬度涂层，所述高硬度涂层为铬、类金刚石碳、碳化钨、陶瓷中的一种。
进一步，所述第一压延辊、第一复合辊、第二压延辊和第二复合辊的内部均通过冷却液体循环，保持辊面的温度恒定。
本发明具有的有益效果如下：本发明依次设置相邻的第一压延辊、第一复合辊、第二复合辊和第二压延辊来进行压延操作，两条锂带分别通过两个压延辊与复合辊之间的间隙，由于金属锂质地较软，在压延过程中，弹性变形很小，压延辊与复合辊之间的间隙即为压延后锂箔的目标厚度，锂带被压延附着在第一复合辊和第二复合辊的辊面上形成锂箔；再将负极极片放卷穿入两个复合辊之间的间隙，由于在第一压延辊、第一复合辊、第二复合辊和第二压延辊的辊面涂覆硅油，而负极极片表面是粗糙的多孔形貌，锂箔将极易从复合辊上转移到负极极片上，制成补锂负极极片；相较于现有的负极极片补锂方法，本发明无需采用基带来保护锂带，极大的简化了传统生产工艺的操作流程，工艺控制难度大幅降低，节约了生产成本，同时提高了压延后锂箔的厚度精度。
附图说明
图1是实现本发明方法所采用的设备结构示意简图；
图中：10-第一锂带、11-第二锂带、20-负极极片、21-补锂负极极片、22-极卷、30-辊、31-辊、32-辊、40-第一压延辊、41-第二压延辊、50-第一复合辊、51-第二复合辊、80-间隙检测传感器、81-间隙检测传感器、82-间隙检测传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
一种负极极片补锂的方法，包括以下步骤：
参照图1所示，依次设置相邻的第一压延辊40、第一复合辊50、第二复合辊51和第二压延辊41，并在第一压延辊40、第一复合辊50、第二复合辊51和第二压延辊41的辊面涂覆硅油。
硅油的黏度选择在50-5000cps，所述第一压延辊40和第二压延辊41的硅油涂覆的面密度为0.01-1g/m2；所述第一复合辊50和第二复合辊51的硅油涂覆的面密度为0.05-2g/m2；可通过柔性刮刀保证涂覆的均匀性。
先将负极极片20放卷一部分进行穿带，经过过辊32后进入第一复合辊50与第二复合辊51之间的间隙，以此来确定该间隙的大小。作为本实施例的优选实施方式，第一复合辊50与第二复合辊51之间的间隙控制在负极极片20厚度的85%，通过间隙检测传感器81监测确定。
然后再设置设置第一压辊40与第一复合辊50之间的间隙以及第二压辊41与第二复合辊51之间的间隙，由于金属锂质地较软，在压延过程中，弹性变形很小，此间隙即为压延后锂箔的目标厚度。作为本实施例的优选实施方式，上述第一压辊40与第一复合辊50之间的间隙以及第二压辊41与第二复合辊51之间的间隙设置相同，均为3-10μm，分别通过间隙检测传感器80和间隙检测传感器82监测确定。
然后，将第一锂带21和第二锂带22分别放卷进入第一压延辊40与第一复合辊50之间的间隙以及第二压延辊41与第二复合辊51之间的间隙，一般情况下，可分别通过过辊30和辊31对第一锂带21和第二锂带22进行整平。
设置第一复合辊50和第二复合辊51的转动线速度相等；第一压延辊40与第一复合辊50的转动线速度比值和第二压延辊41与第二复合辊51的转动线速度比值均为1：2-10，各辊的转速均为独立控制。
第一锂带21和第二锂带22的初始厚度在100-1600μm，通过异步压延，第一锂带10和第二锂带11将被压至3-10μm的锂箔，同时由于复合辊的转动线速度快于压延辊，锂箔将分别附着在第一复合辊50与第二复合辊51的辊面上。
由于异步压延时，摩擦力较大，会产生大量的热，需要及时将热量带走，本实施例中通过在第一压辊40、第一复合辊50、第二压延辊41、第二复合辊51内部循环的冷却液体，来实现保持辊面的恒温。
最后，将负极极片22放卷进入第一复合辊50与第二复合辊51之间的间隙，当复合辊上的锂箔接触到负极极片22时，由于负极极片20表面是粗糙的多孔形貌，而复合辊与锂箔之间存在硅油，锂箔将极易从复合辊上转移到负极极片上，制成补锂负极极片21，随后补锂负极极片收卷为极卷22。
为了保证各辊长期使用的稳定性，在第一压延辊40、第一复合辊50、第二压延辊41和第二复合辊50的辊面均设有高硬度涂层，所述高硬度涂层可以为铬、类金刚石碳、碳化钨、陶瓷中的一种。
相较于现有的负极极片补锂方法，本发明无需采用基带来保护锂带，极大的简化了传统生产工艺的操作流程，工艺控制难度大幅降低，节约了生产成本，同时提高了压延后锂箔的厚度精度。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种负极极片补锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、依次设置相邻的第一压延辊、第一复合辊、第二复合辊和第二压延辊，并在第一压延辊、第一复合辊、第二复合辊和第二压延辊的辊面涂覆硅油；
S2、将两条锂带分别放卷进入第一压延辊与第一复合辊之间的间隙以及第二压延辊与第二复合辊之间的间隙，进行压延，使得锂带附着在第一复合辊和第二复合辊的辊面；
S3、将负极极片放卷进入第一复合辊与第二复合辊之间的间隙，将锂带从第一复合辊和第二复合辊的辊面向负极极片转印，得到补锂负极极片。
2.根据权利要求1所述的一种负极极片补锂的方法，其特征在于，所述硅油的黏度为50-5000cps。
3.根据权利要求1或2所述的一种负极极片补锂的方法，其特征在于，所述第一压延辊和第二压延辊的硅油涂覆的面密度为0.01-1g/m2；所述第一复合辊和第二复合辊的硅油涂覆的面密度为0.05-2g/m2。
4.根据权利要求1所述的一种负极极片补锂的方法，其特征在于，所述锂带在压延前的厚度为100-1600μm。
5.根据权利要求1所述的一种负极极片补锂的方法，其特征在于，所述第一压延辊与第一复合辊之间的间隙和第二压延辊与第二复合辊之间的间隙均为3-10μm。
6.根据权利要求1所述的一种负极极片补锂的方法，其特征在于，所述第一复合辊与第二复合辊之间的间隙为负极极片厚度的85%。
7.根据权利要求1、5或6所述的一种负极极片补锂的方法，其特征在于，在进行S2操作前，通过在间隙检测传感器检测第一复合辊和第二复合辊之间的间隙，第一压延辊与第一复合辊之间的间隙以及第二压延辊与第二复合辊之间的间隙。
8.据权利要求1所述的一种负极极片补锂的方法，其特征在于，所述第一复合辊与第二复合辊的转动线速度相等，第一压延辊与第一复合辊的转动线速度比值和第二压延辊与第二复合辊的转动线速度比值均为1：2-10。
9.根据权利要求1所述的一种负极极片补锂的方法，其特征在于，所述第一压延辊、第一复合辊、第二压延辊和第二复合辊的辊面具有高硬度涂层，所述高硬度涂层为铬、类金刚石碳、碳化钨、陶瓷中的一种。
10.根据权利要求1所述的一种负极极片补锂的方法，其特征在于，所述第一压延辊、第一复合辊、第二压延辊和第二复合辊的内部均通过冷却液体循环，保持辊面的温度恒定。
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