CN109778188A - 锂离子电池负极集流体用多孔铜箔成型设备及其工作方法 - Google Patents

锂离子电池负极集流体用多孔铜箔成型设备及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了锂离子电池负极集流体用多孔铜箔成型设备及其工作方法，设计要点在于，包括：成型机构包括：上部构件、下部构件，上部构件在铜箔的上部、下部构件在铜箔的下部，所述上部构件从上至下依次包括：顶座、上部升降机构、第一框架、上压型板，所述下部构件从上至下依次包括：下压型板、第二框架、下部升降机构、底座。采用本申请的多孔铜箔成型设备及其工作方法，能够在有效的在铜箔上成型微孔阵列。

Description

锂离子电池负极集流体用多孔铜箔成型设备及其工作方法
技术领域
本发明涉及锂电池、铜箔、机械设备等领域，具体涉及锂离子电池负极集流体用多孔铜箔成型设备及其工作方法。
背景技术
CN109203079A公开了一种正负极集流体针辊打孔机。打孔机包含安装在机架上的放卷轴、打孔辊组、收卷辊；所述的放卷轴上包含放卷辊，放卷辊上包含铜铝箔卷，铜铝箔卷能够穿过打孔辊组的间隙，所述的打孔辊组包含针辊和橡胶衬辊，所述的针辊，所述的针辊上包含针辊套，针辊套上包含多个打孔针；收卷辊位于最右侧，能够收卷。
对于铜箔打孔而言，除了CN109203079A所采用的机械打孔法之外，理论上还可以从化学腐蚀法。然而，关于化学腐蚀法来制作孔洞的设备还未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂离子电池负极集流体用多孔铜箔成型设备及其工作方法。
本申请的方案如下：
一种锂离子电池负极集流体用多孔铜箔成型设备，包括，放卷辊(1)、导向辊I、多孔成型机(2)、水洗机(3)、烘干机(4)、收卷辊(5)；
多孔成型机(2)包括：成型机构(7)；
成型机构(7)包括：上部构件、下部构件，上部构件在铜箔的上部、下部构件在铜箔的下部，所述上部构件从上至下依次包括：顶座(2-1)、上部升降机构(2-2)、第一框架(2-3)、上压型板(2-4)，上部升降机构(2-2)采用液压伸缩杆，其固定端固定在顶座(2-1)的下方，其活动端与第一框架(2-3)的上部连接固定，第一框架(2-3)的下部固定连接有上压型板(2-4)，第一框架(2-3)的内部为空心；所述下部构件从上至下依次包括：下压型板(2-5)、第二框架(2-6)、下部升降机构(2-7)、底座(2-10)；
第二框架(2-6)中设置有分隔板(2-12)，将第二框架(2-6)分为上部腔体(2-13)、下部腔体(2-14)，上部腔体(2-13)的侧壁、以及下部腔体(2-14)上均连接有通液管(2-11)，在通液管(2-11)的中间部位连接有泵M。
进一步，在下部腔体(2-14)中存放有氯化铁溶液。
进一步，还包括控制器，液位传感器的输出端与控制器的输入端连接，控制的输出端与下部升降机构(2-7)、上部升降机构(2-2)、泵M连接。
进一步，上压型板(2-4)、下压型板(2-5)上设置有微型孔阵列，所述微型孔阵列呈矩形或者蜂窝状。
进一步，在第一框架(2-3)的内部设置有液位传感器。
进一步，多孔成型机(2)采用多台结构相同的成型机构(7)。
进一步，所述的成型机构(7)的上压型板(2-4)之间的距离为上压型板(2-4)沿着铜箔前进方向长度L的N倍，其中N为自然数；
成型机构(7)的数量为M个，成型机构(7)的上压型板(2-4)之间的距离为上压型板(2-4)沿着铜箔前进方向长度L的N倍，铜箔的前进按照：(NM-N+M)L 的规律前行。
一种锂离子电池负极集流体用多孔铜箔成型设备的工作方法，铜箔从放卷辊放出，经过多孔成型机形成多孔阵列，然后多孔铜箔经过水洗机，将其粘附的氯化铁溶液洗净，再经过烘干机烘干，最后有收卷辊收卷；
其中，多孔成型包括以下步骤：
首先，控制器控制上部升降机构、下部升降机构运转，上部升降机构驱动第一框架、上压型板下移，同时，下部升降机构驱动第二框架、下压型板上移，使得铜箔夹紧在上压型板、下压型板之间、且保持水平状态，上压型板、下压型板的微型孔阵列对齐；
其次，控制器控制泵M，氯化铁溶液从下部腔体流入到上部腔体，使得溶液与下压型板接触，且对下压型板保持一定的压力；
再次，待微型孔阵列对应的铜箔形成微孔，溶液在压力的作用下，会从微孔进入到第一框架中，在第一框架稍高于上压型板上表面的位置设置液位传感器，待液位传感器检测到氯化铁溶液进入到第一框架上时，液位传感器传递信号给控制器，控制器控制泵M，使得溶液从第一框架、上部腔体回流到下部腔体中；
最后，控制器控制上部升降机构、下部升降机构运转，使得上压型板与下压型板分离。
铜箔经过多孔成型机的成型机构时，放卷辊、收卷辊停止运转，然后经过微孔成型工序后，再前进。
本发明的优点在于：
第一，实施例一给出了化学腐蚀铜箔，以形成微孔(微米级)的设备。
第二，实施例一的主要构思在于：多孔成型设备构造及其工作方法。
第三，实施例二是在实施例一的基础上进行改进，其给出了成型机构的设计，大幅提高铜箔的成孔的效率，降低起、停的频率。
附图说明
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
图1是实施例一的成型机构的设计图。
图2是实施例一的上压型板与下压型板的设计图。
图3是实施例一的锂离子电池负极集流体用多孔铜箔成型设备的设计图。
图4是实施例二的锂离子电池负极集流体用多孔铜箔成型设备的设计图。
具体实施方式
实施例一，一种锂离子电池负极集流体用多孔铜箔成型设备，包括，放卷辊1、导向辊I、多孔成型机2、水洗机3、烘干机4、收卷辊5；
多孔成型机2包括：成型机构7；
成型机构包括：上部构件、下部构件，上部构件在铜箔的上部、下部构件在铜箔的下部，所述上部构件从上至下依次包括：顶座2-1、上部升降机构2-2、第一框架2-3、上压型板2-4，上部升降机构2-2采用液压伸缩杆，其固定端固定在顶座2-1的下方，其活动端与第一框架 2-3的上部连接固定，第一框架2-3的下部固定连接有上压型板2-4，第一框架2-3的内部为空心，在第一框架2-3的内部设置有液位传感器；
所述下部构件从上至下依次包括：下压型板2-5、第二框架2-6、下部升降机构2-7、底座2-10；
第二框架2-6中设置有分隔板2-12，将第二框架2-6分为上部腔体2-13、下部腔体2-14，上部腔体2-13的侧壁、以及下部腔体2-14上均连接有通液管2-11，在通液管2-11的中间部位连接有泵M。
在下部腔体2-14中存放有氯化铁溶液。
还包括控制器，液位传感器的输出端与控制器的输入端连接，控制的输出端与下部升降机构2-7、上部升降机构2-2、泵M连接。
上压型板2-4、下压型板2-5上设置有微型孔阵列，所述微型孔阵列呈矩形(如图2所示)或者蜂窝状。
一种锂离子电池负极集流体用多孔铜箔成型设备的工作方法，铜箔从放卷辊1放出，经过多孔成型机2形成多孔阵列，然后多孔铜箔经过水洗机3，将其粘附的氯化铁溶液洗净，在经过烘干机4烘干，最后有收卷辊5收卷；
其中，多孔成型包括以下步骤：
首先，控制器控制上部升降机构2-2、下部升降机构2-7运转，上部升降机构2-2驱动第一框架2-3、上压型板2-4下移，同时，下部升降机构2-7驱动第二框架2-6、下压型板2-5上移，使得铜箔6夹紧在上压型板2-4、下压型板2-5之间、且保持水平状态，上压型板 2-4、下压型板2-5的微型孔阵列对齐；
其次，控制器控制泵M，氯化铁溶液从下部腔体2-14流入到上部腔体2-13，使得溶液与下压型板接触，且对下压型板保持一定的压力；
再次，待微型孔阵列对应的铜箔形成微孔(相应的化学反应为：2FeCl3+Cu＝2FeCl2+CuCl2)，溶液在压力的作用下，会从微孔进入到第一框架2-3中，在第一框架2-3稍高于上压型板2-4 上表面的位置设置液位传感器，待液位传感器检测到氯化铁溶液进入到第一框架2-3上时，液位传感器传递信号给控制器，控制器控制泵M，使得溶液从第一框架2-3、上部腔体2-13 回流到下部腔体2-14中；
最后，控制器控制上部升降机构2-2、下部升降机构2-7运转，使得上压型板2-4与下压型板2-5分离。
铜箔经过多孔成型机的成型机构7时，放卷辊、收卷辊停止运转，然后经过微孔成型工序后，再前进。
实施例二：实施例一的问题在于，铜箔在打孔时，放卷辊、收卷辊需要停止运转，上述工艺的问题在于，上述设备在实际工作时，是“一停一动”，其会造成铜箔打孔的整体效率较低(起停频率过高)。
实施例二的设计在于，多孔成型机2采用多台结构相同的成型机构7；所述的成型机构7 的上压型板2-4之间的距离为上压型板2-4沿着铜箔前进方向长度L的N倍，其中N为自然数，如1、2、3……；
N＝1时，成型机构7的数量为2个，铜箔的前进按照：L、3L、L、3L的规律前行；
N＝1时，成型机构7的数量为3个，铜箔的前进按照：L、5L、L、5L的规律前行；
即，N＝1时，成型机构7的数量为M个，铜箔的前进按照：L、(2M-1)L、L、(2M-1)L的规律前行；
N＝2,成型机构7的数量为2个，铜箔的前进按照：L、L、4L、L、L、4L的规律前行；
N＝2,成型机构7的数量为3个，铜箔的前进按照：L、L、7L、L、L、7L的规律前行；
即N＝2时，成型机构7的数量为M个，铜箔的前进按照：L、L、(3M-2)L、L、L、(3M-2)L……的规律前行；
更一般的情形，成型机构7的数量为M个，成型机构7的上压型板2-4之间的距离为上压型板2-4沿着铜箔前进方向长度L的N倍，铜箔的前进按照：(NM-N+M)L的规律前行；
多个成型机构必然能够大幅提高铜箔的成孔的效率，其起、停的频率下降。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (9)

1.一种锂离子电池负极集流体用多孔铜箔成型设备，其特征在于，包括，放卷辊(1)、导向辊I、多孔成型机(2)、水洗机(3)、烘干机(4)、收卷辊(5)；
多孔成型机(2)包括：成型机构(7)；
成型机构(7)包括：上部构件、下部构件，上部构件在铜箔的上部、下部构件在铜箔的下部，所述上部构件从上至下依次包括：顶座(2-1)、上部升降机构(2-2)、第一框架(2-3)、上压型板(2-4)，上部升降机构(2-2)采用液压伸缩杆，其固定端固定在顶座(2-1)的下方，其活动端与第一框架(2-3)的上部连接固定，第一框架(2-3)的下部固定连接有上压型板(2-4)，第一框架(2-3)的内部为空心；所述下部构件从上至下依次包括：下压型板(2-5)、第二框架(2-6)、下部升降机构(2-7)、底座(2-10)；
第二框架(2-6)中设置有分隔板(2-12)，将第二框架(2-6)分为上部腔体(2-13)、下部腔体(2-14)，上部腔体(2-13)的侧壁、以及下部腔体(2-14)上均连接有通液管(2-11)，在通液管(2-11)的中间部位连接有泵M。
2.如权利要求1所述的一种锂离子电池负极集流体用多孔铜箔成型设备，其特征在于，在下部腔体(2-14)中存放有氯化铁溶液。
3.如权利要求1所述的一种锂离子电池负极集流体用多孔铜箔成型设备，其特征在于，还包括控制器，液位传感器的输出端与控制器的输入端连接，控制的输出端与下部升降机构(2-7)、上部升降机构(2-2)、泵M连接。
4.如权利要求1所述的一种锂离子电池负极集流体用多孔铜箔成型设备，其特征在于，上压型板(2-4)、下压型板(2-5)上设置有微型孔阵列，所述微型孔阵列呈矩形或者蜂窝状。
5.如权利要求1所述的一种锂离子电池负极集流体用多孔铜箔成型设备，其特征在于，在第一框架(2-3)的内部设置有液位传感器。
6.如权利要求1所述的一种锂离子电池负极集流体用多孔铜箔成型设备，其特征在于，多孔成型机(2)采用多台结构相同的成型机构(7)。
7.如权利要求6所述的一种锂离子电池负极集流体用多孔铜箔成型设备，其特征在于，所述的成型机构(7)的上压型板(2-4)之间的距离为上压型板(2-4)沿着铜箔前进方向长度L的N倍，其中N为自然数；
成型机构(7)的数量为M个，成型机构(7)的上压型板(2-4)之间的距离为上压型板(2-4)沿着铜箔前进方向长度L的N倍，铜箔的前进按照：(NM-N+M)L的规律前行。
8.如权利要求1所述的一种锂离子电池负极集流体用多孔铜箔成型设备的工作方法，其特征在于，铜箔从放卷辊放出，经过多孔成型机形成多孔阵列，然后多孔铜箔经过水洗机，将其粘附的氯化铁溶液洗净，再经过烘干机烘干，最后有收卷辊收卷；
其中，多孔成型包括以下步骤：
首先，控制器控制上部升降机构、下部升降机构运转，上部升降机构驱动第一框架、上压型板下移，同时，下部升降机构驱动第二框架、下压型板上移，使得铜箔夹紧在上压型板、下压型板之间、且保持水平状态，上压型板、下压型板的微型孔阵列对齐；
其次，控制器控制泵M，氯化铁溶液从下部腔体流入到上部腔体，使得溶液与下压型板接触，且对下压型板保持一定的压力；
再次，待微型孔阵列对应的铜箔形成微孔，溶液在压力的作用下，会从微孔进入到第一框架中，在第一框架稍高于上压型板上表面的位置设置液位传感器，待液位传感器检测到氯化铁溶液进入到第一框架上时，液位传感器传递信号给控制器，控制器控制泵M，使得溶液从第一框架、上部腔体回流到下部腔体中；
最后，控制器控制上部升降机构、下部升降机构运转，使得上压型板与下压型板分离。
9.如权利要求8所述的工作方法，其特征在于，铜箔经过多孔成型机的成型机构时，放卷辊、收卷辊停止运转，然后经过微孔成型工序后，再前进。
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