CN111326740B - 一种制备多孔电极片的穿孔装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备多孔电极片的穿孔装置及方法，本发明的穿孔装置的穿刺针长度与穿刺针固定部与电极片支撑部最小距离存在‑5000μm≤L‑L₁≤5000μm，的关系，当L≥L₁，穿孔装置对电极片穿孔形成通孔结构；当L＜L₁，穿孔装置对电极片穿孔形成盲孔结构。因此，本发明的穿孔装置既可以制备具有通孔结构的电极片，又可以制备具有盲孔结构的电极片以及兼具通孔和盲孔结构的电极片，保证了多孔结构的多样性，不仅为预嵌锂提供离子通道，还提升了电极片的电解液浸润速度和浸润均匀度，为多孔电极组成的储能器件性能(如循环寿命、倍率特性、容量和防止锂沉积以提高电池安全性能等)的提高起到关键作用。

Description

一种制备多孔电极片的穿孔装置及方法

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，特别是涉及一种制备多孔电极片的穿孔装置及方法。

背景技术

电化学储能技术可以对电能直接进行存储和释放，不受应用环境的限制，备受人们的青睐，广泛应用于3C电子产品、电动工具、电动汽车、电力储能等领域。电化学储能技术种类较多，包括锂离子电池、双电层电容器、锂离子电容器、电池型电容器、钠离子电池、半固态电池、固态电池、锂硫电池等。

正、负电极片的结构设计和制备工艺是电化学储能器件的关键技术。研究发现，多孔电极片具有比平板电极片大得多的反应面积，有利于电化学反应的进行；多孔电极片给活性物质在充放电过程中体积的收缩和膨胀留有空间，减少了电极片的变形和活性物质的脱落，并且可避免因锂枝晶的生成而引起的短路；多孔电极片有利于活性物质中加入各种添加剂，得到成分均匀、结构稳定的电极片；特别的，为了进一步提高电化学储能器件的性能，需要对其负极片进行预嵌锂处理，多孔电极片结构为预嵌锂的锂离子提供迁移通道。

目前，制备多孔电极片的结构方法主要是采用多孔集流体，在设有通孔的集流体上涂覆多孔电极片材料，一方面，多孔集流体成本高，另一方面在多孔集流体上涂覆电极片浆料容易发生漏浆问题，造成涂布不均从而影响涂布质量，虽然可以通过进一步减小孔径来解决浆料的涂布问题，然而这样会大大提高集流体的制造难度和制造成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备多孔电极片的穿孔装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，使多孔电极片制备成本和制备难度降低。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种制备多孔电极片的穿孔装置，包括穿孔机构、电极片支撑机构和辊压机构，所述穿孔机构和所述电极片支撑机构对应设置，所述穿孔机构包括穿刺针和穿刺针固定部，所述穿刺针固定在所述穿刺针固定部上，所述穿刺针用于对电极片进行穿孔，所述电极片支撑机构包括电极片支撑部和柔性支撑体，所述柔性支撑体固定在所述电极片支撑部上，所述辊压机构包括相对设置的上轧辊和下轧辊，所述穿孔机构和所述电极片支撑机构均设置在所述辊压机构的上游，所述电极片依次穿过所述穿孔机构和所述电极片支撑机构之间以及所述上轧辊和所述下轧辊之间，所述电极片的一端设置有电极片放卷机构，所述电极片的另一端设置有电极片收卷机构；

所述穿刺针固定部和所述电极片支撑部通过辊压或者平压的方式对所述电极片进行连续式或者间歇式穿孔；

所述穿刺针的长度为L，所述穿刺针固定部与所述电极片支撑部之间的最小距离为L₁，-5000μm≤L-L₁≤5000μm，当所述L≥L₁时，所述电极片形成通孔；当所述L＜L₁时，所述电极片形成盲孔。

优选的，还包括穿孔联控驱动装置和轧辊主驱动装置，所述穿孔联控驱动装置包括相互电连接的联控驱动电机和联控驱动电机控制装置，所述联控驱动电机驱动所述穿孔机构和所述电极片支撑机构运动；所述轧辊主驱动装置包括主驱动电机、主驱动电机控制装置和主驱动电机转速检测装置，所述主驱动电机控制装置分别与所述主驱动电机和所述主驱动电机转速检测装置电连接，所述主驱动电机转速检测装置与所述联控驱动电机控制装置电连接，所述主驱动电机控制装置控制所述主驱动电机转动，所述主驱动电机驱动所述上轧辊和所述下轧辊转动，所述主驱动电机转速检测装置检测所述主驱动电机的转速并将其反馈给所述联控驱动电机控制装置，所述联控驱动电机控制装置根据反馈的所述主驱动电机转速数据控制所述联控驱动电机，使得所述穿孔机构和所述电极片支撑机构同步运动。

优选的，所述穿孔机构为连续穿孔机构，所述连续穿孔机构中的所述穿刺针固定部为圆辊型穿刺针固定部，所述圆辊型穿刺针固定部为穿刺针转动辊，所述穿刺针转动辊上沿其周向和轴向均设置有若干所述穿刺针；

所述电极片支撑机构中的所述电极片支撑部为圆辊型电极片支撑部，所述圆辊型电极片支撑部为电极片转动辊，所述柔性支撑体为圆环型柔性支撑体，所述电极片转动辊的外壁上包裹有所述圆环型柔性支撑体，所述圆环型柔性支撑体与所述电极片的下表面接触，所述穿刺针转动辊和所述电极片转动辊同步转动。

优选的，所述穿孔机构为间歇穿孔机构，所述间歇穿孔机构中的所述穿刺针固定部为平板型穿刺针固定部，所述平板型穿刺针固定部为穿刺针固定平板，所述穿刺针固定平板上均匀设置有若干所述穿刺针，所述穿刺针固定平板垂直所述电极片平面运动；

所述电极片支撑机构中的所述电极片支撑部为平板型电极片支撑部，所述平板型电极片支撑部为电极片支撑平板，所述柔性支撑体为平板型柔性支撑体，所述电极片支撑平板的上表面覆盖有所述平板型柔性支撑体，所述平板型柔性支撑体的上表面与所述电极片的下表面接触。

优选的，所述穿刺针包括固定连接的针柄和针头，所述针头为圆锥体、圆柱体、圆环体或多面体，所述针头的横截面为圆形、圆环形或多边形。

优选的，所述穿刺针包括依次固定连接的针柄、过渡段和针头，所述针头为圆锥体，所述过渡段为圆锥台，所述圆锥台的大径端与所述针柄固定连接且直径相同，所述圆锥台的小径端与所述针头的大径端固定连接且直径相同，所述过渡段的外壁与水平面的倾斜角为θ₁，75°≥θ₁≥10°，所述针头的外壁与水平面的倾斜角为θ₂，30°≥θ₂≥1°，所述针头的长度为L₀，5000μm≥L₀≥1μm。

优选的，所述穿孔机构设置有对所述穿刺针进行加热的加热机构，所述加热机构对所述穿刺针表面的最大加热温度为300℃～650℃。

优选的，还包括预辊压机构，所述预辊压机构位于所述穿孔机构和所述辊压机构之间，所述预辊压机构包括预辊压上轧辊和预辊压下轧辊，所述预辊压上轧辊和所述预辊压下轧辊的对辊压力为0.1～100Mpa。

本发明还提供了一种采用所述的制备多孔电极片的穿孔装置的连续制备多孔电极的方法，包括以下步骤：

步骤一，制备电极浆料，并将电极浆料涂覆于集流体上并烘干；

步骤二，将烘干后的电极片放置于电极片放卷机构上，然后将电极片的前端通过穿孔机构、辊压机构延伸至电极片收卷机构；

步骤三，调节穿刺针固定部和电极片支撑部之间的距离，使得穿刺针的长度和穿刺针固定部与电极片支撑部的最小距离满足：-5000μm≤L-L₁≤5000μm；

步骤四，同步控制连续穿孔机构和辊压机构，使得连续穿孔机构和辊压机构同步转动，连续穿孔机构和辊压机构与电极片的接触部的线速度与辊压机构的上轧辊和下轧辊的线速度一致，电极片从电极片放卷机构上引出，沿着连续穿刺机构进入到辊压机构，经连续穿刺、辊压后，在辊压机构末端的电极片收卷机构上收卷，使得多孔电极片连续不间断制备。

本发明还提供了一种采用所述的制备多孔电极片的穿孔装置的间歇制备多孔电极的方法，包括以下步骤：

步骤一，制备电极浆料，并将电极浆料涂覆于集流体上并烘干；

步骤二，将烘干后的电极片放置于电极片放卷机构上，然后将电极片的前端通过穿孔机构、辊压机构延伸至电极片收卷机构；

步骤三，调节穿刺针固定部和所述电极片支撑部之间的距离，使得穿刺针长度和穿刺针固定部与电极片支撑部的最小距离满足：-5000μm≤L-L₁≤5000μm；

步骤四，分阶段启动间歇穿孔机构和辊压机构，电极片从电极片放卷机构上引出，进入间歇穿孔机构，电极片放卷机构、电极片收卷机构和辊压机构停止工作，启动间歇穿孔机构垂直电极片表面运动并对电极片进行穿孔，电极片完成穿孔后，间歇穿孔机构的穿刺针固定部恢复原位置，间歇穿孔机构停止工作，电极片放卷机构、电极片收卷机构和辊压机构开始工作，待未穿孔的电极片全部进入间歇穿孔机构和电极片支撑机构之间后，电极片放卷机构、电极片收卷机构和辊压机构停止工作，启动间歇穿孔机构对电极片进行穿孔，即对电极片进行间歇式穿孔。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

(1)本发明的穿孔装置的穿刺针长度与穿刺针固定部与电极片支撑部最小距离存在-5000μm≤L-L₁≤5000μm的关系，当L≥L₁，穿孔装置对电极片穿孔形成通孔结构；当L＜L₁，穿孔装置对电极片穿孔形成盲孔结构。因此，本发明的穿孔装置既可以制备具有通孔结构的电极片，又可以制备具有盲孔结构的电极片以及兼具通孔和盲孔结构的电极片，保证了多孔结构的多样性，不仅为预嵌锂提供离子通道，还提升了电极片的电解液浸润速度和浸润均匀度，为多孔电极组成的储能器件性能(如循环寿命、倍率特性、容量和防止锂沉积以提高电池安全性能等)的提高起到关键作用；

(2)本发明的连续或间歇制备多孔电极的方法，在制备多孔电极时，无需使用较昂贵的多孔集流体，采用先在无穿孔的集流体上制备电极片，然后再穿孔的方法，能够有效降低储能器件的成本，同时避免了浆料在多孔集流体涂覆时造成的漏浆问题，提高储能器件的性能。

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为本发明中的连续式制备多孔电极片的穿孔装置示意图；

图2为本发明中的连续式制备多孔电极片的穿孔装置制备连续盲孔示意图；

图3为本发明中的连续式制备多孔电极片的穿孔装置制备连续通孔示意图；

图4为本发明中的连续式制备多孔电极片的穿孔装置的同步控制示意图；

图5为本发明中的间歇式制备多孔电极片的穿孔装置示意图；

图6为本发明中的间歇式制备多孔电极片的穿孔装置制备间歇盲孔示意图；

图7为本发明中的间歇式制备多孔电极片的穿孔装置制备间歇通孔示意图；

图8为本发明中的穿刺针示意图一；

图9为本发明中的穿刺针示意图二；

图10为本发明中的穿刺针示意图三；

其中：101-连续穿孔机构；102-辊压机构；103-电极片放卷机构；104-电极片收卷机构；105-圆辊型穿刺针固定部；106-圆辊型电极片支撑部；107-上轧辊；108-下轧辊；109-穿刺针；110-圆环型柔性支撑体；1001-穿刺辊压前电极片；1002-穿刺辊压后电极片；201-间歇穿孔机构，202-平板型穿刺针固定部；203-平板型电极片支撑部，204-平板型柔性支撑体；301-针柄；302-过渡段；303-针头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种制备多孔电极片的穿孔装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，使多孔电极片制备成本和制备难度降低。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1-图3和图7-图10所示：本实施例提供了一种制备多孔电极片的穿孔装置，包括穿孔机构、电极片支撑机构和辊压机构102，穿孔机构和电极片支撑机构对应设置，穿孔机构包括穿刺针109和穿刺针固定部，穿刺针109固定在穿刺针固定部上，穿刺针109用于对电极片进行穿孔，电极片支撑机构包括电极片支撑部和柔性支撑体，柔性支撑体固定在电极片支撑部上，辊压机构102包括相对设置的上轧辊107和下轧辊108，穿孔机构和电极片支撑机构均设置在辊压机构102的上游，电极片依次穿过穿孔机构和电极片支撑机构之间以及上轧辊107和下轧辊108之间，电极片的一端设置有电极片放卷机构103，电极片的另一端设置有电极片收卷机构104，电极片放卷机构103与穿孔机构之间的电极片为穿刺辊压前电极片1001，电极片收卷机构104与辊压机构102之间的电极片为穿刺辊压后电极片1002；

本实施例中，穿刺针109的长度为L，穿刺针固定部与电极片支撑部之间的最小距离为L₁，-5000μm≤L-L₁≤5000μm，当L≥L₁时，电极片形成通孔；当L＜L₁时，电极片形成盲孔。本实施例的穿孔装置既可以制备具有通孔结构的电极片，又可以制备具有盲孔结构的电极片、以及兼具通孔和盲孔结构的电极片。

本实施例中，穿刺针109的针头303的间距为0.001～5000μm，电极片的面积为S，经过本实施例的穿孔装置后穿孔总面积和为S₁，S₁/S≤50％，在保证孔结构的多样性的同时，能有效保证被穿孔电极片的孔隙率，不仅为预嵌锂提供离子通道，还提升了电极片的电解液浸润速度和浸润均匀度，为多孔电极片组成的储能器件性能(如循环寿命、倍率特性、容量和防止锂沉积以提高电池安全性能等)的提高起到关键作用。

本实施例中，电极片为锂离子电池电极片、双电层电极片、锂离子电容器电极片、电池电容器电极片、钠离子电极片、半固态电池电极片、固态电池电极片、锂硫电池电极片等；电极片厚度10μm～5000μm；电极片组成储能器件，储能器件为包括锂离子电池、双电层电容器、锂离子电容器、电池型电容器、钠离子电池、半固态电池、固态电池、锂硫电池等。

本实施例中，穿刺针109的材料为不锈钢、铜、铝、镍、银、铝合金、钛合金的一种或多种；穿刺针固定部的材料为不锈钢、铜、铝、镍、银、铝合金、钛合金的一种或多种。

本实施例中，柔性支撑体为毛刷、橡胶、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、无纺布或多孔碳等材料。

本实施例中，还包括穿孔联控驱动装置和轧辊主驱动装置，穿孔联控驱动装置包括相互电连接的联控驱动电机和联控驱动电机控制装置，联控驱动电机驱动穿孔机构和电极片支撑机构运动；轧辊主驱动装置包括主驱动电机、主驱动电机控制装置和主驱动电机转速检测装置，主驱动电机控制装置分别与主驱动电机和主驱动电机转速检测装置电连接，主驱动电机转速检测装置与联控驱动电机控制装置电连接，主驱动电机控制装置控制主驱动电机转动，主驱动电机驱动上轧辊107和下轧辊108转动，主驱动电机转速检测装置检测主驱动电机的转速并将其反馈给联控驱动电机控制装置，联控驱动电机控制装置根据反馈的主驱动电机转速数据控制联控驱动电机，使得穿孔机构和电极片支撑机构同步运动。

本实施例中，穿孔机构为连续穿孔机构101，连续穿孔机构101中的穿刺针固定部为圆辊型穿刺针固定部105，圆辊型穿刺针固定部105为穿刺针转动辊，穿刺针转动辊上沿其周向和轴向均设置有若干穿刺针109，穿刺针109可以刺入柔性支撑体或与柔性支撑体表面接触；电极片支撑机构中的电极片支撑部为圆辊型电极片支撑部106，圆辊型电极片支撑部106为电极片转动辊，柔性支撑体为圆环型柔性支撑体110，圆辊型穿刺针固定部105的直径≤圆辊型电极片支撑部106的直径，电极片转动辊的轴线与穿刺针转动辊的轴线平行且位于同一竖直平面，电极片转动辊的外壁上包裹有圆环型柔性支撑体110，圆环型柔性支撑体110与电极片的下表面接触，联控驱动电机驱动穿刺针转动辊和电极片转动辊连续同步转动，电极片在穿刺针固定部与电极片支撑部之间同步延伸，实现对电极片的连续穿孔。

通过设置联控驱动电机控制装置、主驱动电机控制装置和主驱动电机转速检测装置，将主驱动电机和联控驱动电机运行状况联系起来，即利用主驱动电机的转速来控制联控驱动电机的转速，确保两台电机同步运转，使得连续穿孔机构101和辊压机构102同步运转，这样在制备多孔电极片的过程中避免因穿孔与辊压不同步而导致电极片的穿刺孔拉伸变形引起的极片破坏。

本实施例中，穿刺针转动辊、电极片转动辊、上轧辊107和下轧辊108均顺时针转动。

本实施例中，穿刺针转动辊和电极片转动辊的材料为不锈钢、铜、铝、镍、银、铝合金、钛合金的一种或多种。

本实施例中，穿刺针109包括固定连接的针柄301和针头303，针头303为圆锥体、圆柱体、圆环体或多面体，针头303的横截面为圆形、圆环形或多边形。

本实施例中，穿刺针109还可以为包括依次固定连接的针柄301、过渡段302和针头303的结构，针头303为圆锥体，过渡段302为圆锥台，圆锥台的大径端与针柄301固定连接且直径相同，圆锥台的小径端与针头303的大径端固定连接且直径相同，过渡段302的外壁与水平面的倾斜角为θ₁，75°≥θ₁≥10°，针头303的外壁与水平面的倾斜角为θ₂，优选为30°≥θ₂≥1°。针头303的长度≥电极片的厚度，针头的长度为L₀，5000μm≥L₀≥1μm。

本实施例中，针柄301与穿刺针固定部固定连接，固定连接的方式为机械紧固、焊接、粘接、一体化加工制作中的一种或多种。

本实施例中，穿孔机构设置有对穿刺针109进行加热的加热机构，加热机构对穿刺针109表面的最大加热温度为300℃～650℃。

本实施例中，辊压机构102的上轧辊107和下轧辊108的对辊压力为0.1～1000Mpa，优选为100～1000Mpa。

本实施例还包括预辊压机构，预辊压机构位于穿孔机构和辊压机构102之间，预辊压机构包括预辊压上轧辊和预辊压下轧辊，预辊压上轧辊和预辊压下轧辊的对辊压力为0.1～100Mpa。预辊压机构在电极片经过穿孔机构穿孔后，能够对电极片表面上的孔洞进行预辊压，使得电极片表面更加平整，为后续电极片经过辊压机构102进行再次辊压提供基础，避免穿孔后电极片直接进行大力辊压导致电极片的形变加大、电极片压实密度较低、性能较差等问题的发生。

本实施例中，在电极片进入穿孔机构之前，电极片面对穿孔机构的一侧设置有柔性基底，柔性基底的材料为聚乙烯、聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜，柔性基底的厚度为5～20μm，柔性基底用于保护电极片，避免电极片在经过穿孔机构的时候产生毛边、毛刺等情况。

柔性基底的一端设置有柔性基底放卷机构，柔性基底的另一端设置有柔性基底收卷机构，柔性基底放卷机构和柔性基底收卷机构用于柔性基底的收放，柔性基底放卷机构与电极片放卷机构103并行设置，用于将柔性基底沿一定方向连续放卷至穿孔机构；柔性基底收卷机构与电极片收卷机构104并行设置，用于将柔性基底进行收卷。

本实施例还提供了一种采用制备多孔电极片的穿孔装置的连续制备多孔电极的方法，包括以下步骤：

步骤一，制备电极浆料，并将电极浆料涂覆于集流体上并烘干；

步骤二，将烘干后的电极片放置于电极片放卷机构103上，然后将电极片的前端通过穿孔机构、辊压机构102延伸至电极片收卷机构104；

步骤三，调节穿刺针固定部和电极片支撑部之间的距离，使得穿刺针109的长度和穿刺针固定部与电极片支撑部的最小距离满足：-5000μm≤L-L₁≤5000μm；

步骤四，同步控制连续穿孔机构101和辊压机构102，使得连续穿孔机构101和辊压机构102同步转动，连续穿孔机构101和辊压机构102与电极片的接触部的线速度与辊压机构102的上轧辊107和下轧辊108的线速度一致，电极片从电极片放卷机构103上引出，沿着连续穿刺机构进入到辊压机构102，经连续穿刺、辊压后，在辊压机构102末端的电极片收卷机构104上收卷，使得多孔电极片连续不间断制备。

实施例二

如图4-图6所示：本实施例与实施例一的区别在于：本实施例中的穿孔机构为间歇穿孔机构201，间歇穿孔机构201中的穿刺针固定部为平板型穿刺针固定部202，平板型穿刺针固定部202为穿刺针固定平板，穿刺针固定平板上均匀设置有若干穿刺针109，穿刺针固定平板在驱动装置的作用下垂直电极片平面运动，对电极片进行穿孔；

电极片支撑机构中的电极片支撑部为平板型电极片支撑部203，平板型电极片支撑部203为电极片支撑平板，柔性支撑体为平板型柔性支撑体204，电极片支撑平板的上表面覆盖有平板型柔性支撑体204，平板型柔性支撑体204的上表面与电极片的下表面接触。本实施例中，驱动装置为液压缸、气缸或直线电机，穿刺针固定平板带动穿刺针109下降，对电极片进行穿孔，完成穿孔动作后，穿刺针固定部通过驱动装置上升至原位置，移动电极片并对后段电极片进行穿孔，这样完成对电极片的间歇穿孔。

本实施例还提供了一种间歇制备多孔电极的方法，包括以下步骤：

步骤一，制备电极浆料，并将电极浆料涂覆于集流体上并烘干；

步骤二，将烘干后的电极片放置于电极片放卷机构103上，然后将电极片的前端通过穿孔机构、辊压机构102延伸至电极片收卷机构104；

步骤三，调节穿刺针固定部和所述电极片支撑部之间的距离，使得穿刺针109长度和穿刺针固定部与电极片支撑部的最小距离满足：-5000μm≤L-L₁≤5000μm；

步骤四，分阶段启动间歇穿孔机构201和辊压机构102，电极片从电极片放卷机构103上引出，进入间歇穿孔机构201，电极片放卷机构103、电极片收卷机构104和辊压机构102停止工作，启动间歇穿孔机构201垂直电极片表面运动并对电极片进行穿孔，电极片完成穿孔后，间歇穿孔机构201的穿刺针固定部恢复原位置，间歇穿孔机构201停止工作，电极片放卷机构103、电极片收卷机构104和辊压机构102开始工作，待未穿孔的电极片全部进入间歇穿孔机构201和电极片支撑机构之间后，电极片放卷机构103、电极片收卷机构104和辊压机构102停止工作，启动间歇穿孔机构201对电极片进行穿孔，即对电极片进行间歇式穿孔。

本实施例和实施例一的连续或间歇制备多孔电极的方法，在制备多孔电极时，无需使用较昂贵的多孔集流体，采用先在无穿孔的集流体上制备电极片，然后再穿孔的方法，能够有效降低储能器件的成本，同时避免了浆料在多孔集流体涂覆时造成的漏浆问题，提高储能器件的性能。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种制备多孔电极片的穿孔装置，其特征在于：包括穿孔机构、电极片支撑机构和辊压机构，所述穿孔机构和所述电极片支撑机构对应设置，所述穿孔机构包括穿刺针和穿刺针固定部，所述穿刺针固定在所述穿刺针固定部上，所述穿刺针用于对电极片进行穿孔，所述电极片支撑机构包括电极片支撑部和柔性支撑体，所述柔性支撑体固定在所述电极片支撑部上，所述辊压机构包括相对设置的上轧辊和下轧辊，所述穿孔机构和所述电极片支撑机构均设置在所述辊压机构的上游，所述电极片依次穿过所述穿孔机构和所述电极片支撑机构之间以及所述上轧辊和所述下轧辊之间，所述电极片的一端设置有电极片放卷机构，所述电极片的另一端设置有电极片收卷机构；

所述穿刺针固定部和所述电极片支撑部通过辊压或者平压的方式对所述电极片进行连续式或者间歇式穿孔；

所述穿刺针的长度为L，所述穿刺针固定部与所述电极片支撑部之间的最小距离为L₁，-5000μm≤L-L₁≤5000μm，当所述L≥L₁时，所述电极片形成通孔；当所述L＜L₁时，所述电极片形成盲孔；

还包括预辊压机构，所述预辊压机构位于所述穿孔机构和所述辊压机构之间，所述预辊压机构包括预辊压上轧辊和预辊压下轧辊；

所述穿孔机构设置有对所述穿刺针进行加热的加热机构；

在所述电极片进入所述穿孔机构之前，所述电极片面对所述穿孔机构的一侧设置有柔性基底。

2.根据权利要求1所述的制备多孔电极片的穿孔装置，其特征在于：还包括穿孔联控驱动装置和轧辊主驱动装置，所述穿孔联控驱动装置包括相互电连接的联控驱动电机和联控驱动电机控制装置，所述联控驱动电机驱动所述穿孔机构和所述电极片支撑机构运动；所述轧辊主驱动装置包括主驱动电机、主驱动电机控制装置和主驱动电机转速检测装置，所述主驱动电机控制装置分别与所述主驱动电机和所述主驱动电机转速检测装置电连接，所述主驱动电机转速检测装置与所述联控驱动电机控制装置电连接，所述主驱动电机控制装置控制所述主驱动电机转动，所述主驱动电机驱动所述上轧辊和所述下轧辊转动，所述主驱动电机转速检测装置检测所述主驱动电机的转速并将其反馈给所述联控驱动电机控制装置，所述联控驱动电机控制装置根据反馈的所述主驱动电机转速数据控制所述联控驱动电机，使得所述穿孔机构和所述电极片支撑机构同步运动。

3.根据权利要求1所述的制备多孔电极片的穿孔装置，其特征在于：所述穿孔机构为连续穿孔机构，所述连续穿孔机构中的所述穿刺针固定部为圆辊型穿刺针固定部，所述圆辊型穿刺针固定部为穿刺针转动辊，所述穿刺针转动辊上沿其周向和轴向均设置有若干所述穿刺针；

所述电极片支撑机构中的所述电极片支撑部为圆辊型电极片支撑部，所述圆辊型电极片支撑部为电极片转动辊，所述柔性支撑体为圆环型柔性支撑体，所述电极片转动辊的外壁上包裹有所述圆环型柔性支撑体，所述圆环型柔性支撑体与所述电极片的下表面接触，所述穿刺针转动辊和所述电极片转动辊同步转动。

4.根据权利要求1所述的制备多孔电极片的穿孔装置，其特征在于：所述穿孔机构为间歇穿孔机构，所述间歇穿孔机构中的所述穿刺针固定部为平板型穿刺针固定部，所述平板型穿刺针固定部为穿刺针固定平板，所述穿刺针固定平板上均匀设置有若干所述穿刺针，所述穿刺针固定平板垂直所述电极片平面运动；

所述电极片支撑机构中的所述电极片支撑部为平板型电极片支撑部，所述平板型电极片支撑部为电极片支撑平板，所述柔性支撑体为平板型柔性支撑体，所述电极片支撑平板的上表面覆盖有所述平板型柔性支撑体，所述平板型柔性支撑体的上表面与所述电极片的下表面接触。

5.根据权利要求1所述的制备多孔电极片的穿孔装置，其特征在于：所述穿刺针包括固定连接的针柄和针头，所述针头为圆锥体、圆柱体、圆环体或多面体，所述针头的横截面为圆形、圆环形或多边形。

6.根据权利要求1所述的制备多孔电极片的穿孔装置，其特征在于：所述穿刺针包括依次固定连接的针柄、过渡段和针头，所述针头为圆锥体，所述过渡段为圆锥台，所述圆锥台的大径端与所述针柄固定连接且直径相同，所述圆锥台的小径端与所述针头的大径端固定连接且直径相同，所述过渡段的外壁与水平面的倾斜角为θ₁，75°≥θ₁≥10°，所述针头的外壁与水平面的倾斜角为θ₂，30°≥θ₂≥1°，所述针头的长度为L₀，5000μm≥L₀≥1μm。

7.根据权利要求1所述的制备多孔电极片的穿孔装置，其特征在于：所述加热机构对所述穿刺针表面的最大加热温度为300℃～650℃。

8.根据权利要求1所述的制备多孔电极片的穿孔装置，其特征在于：所述预辊压上轧辊和所述预辊压下轧辊的对辊压力为0.1～100Mpa。

9.一种采用如权利要求1-3及5-8中任一项所述的制备多孔电极片的穿孔装置的连续制备多孔电极的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一，制备电极浆料，并将电极浆料涂覆于集流体上并烘干；

步骤二，将烘干后的电极片放置于电极片放卷机构上，然后将电极片的前端通过穿孔机构、辊压机构延伸至电极片收卷机构；

步骤三，调节穿刺针固定部和电极片支撑部之间的距离，使得穿刺针的长度和穿刺针固定部与电极片支撑部的最小距离满足：-5000μm≤L-L₁≤5000μm；

步骤四，同步控制连续穿孔机构和辊压机构，使得连续穿孔机构和辊压机构同步转动，连续穿孔机构和辊压机构与电极片的接触部的线速度与辊压机构的上轧辊和下轧辊的线速度一致，电极片从电极片放卷机构上引出，沿着连续穿刺机构进入到辊压机构，经连续穿刺、辊压后，在辊压机构末端的电极片收卷机构上收卷，使得多孔电极片连续不间断制备。

10.一种采用如权利要求1、4-8中任一项所述的制备多孔电极片的穿孔装置的间歇制备多孔电极的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一，制备电极浆料，并将电极浆料涂覆于集流体上并烘干；

步骤二，将烘干后的电极片放置于电极片放卷机构上，然后将电极片的前端通过穿孔机构、辊压机构延伸至电极片收卷机构；

步骤三，调节穿刺针固定部和所述电极片支撑部之间的距离，使得穿刺针长度和穿刺针固定部与电极片支撑部的最小距离满足：-5000μm≤L-L₁≤5000μm；

步骤四，分阶段启动间歇穿孔机构和辊压机构，电极片从电极片放卷机构上引出，进入间歇穿孔机构，电极片放卷机构、电极片收卷机构和辊压机构停止工作，启动间歇穿孔机构垂直电极片表面运动并对电极片进行穿孔，电极片完成穿孔后，间歇穿孔机构的穿刺针固定部恢复原位置，间歇穿孔机构停止工作，电极片放卷机构、电极片收卷机构和辊压机构开始工作，待未穿孔的电极片全部进入间歇穿孔机构和电极片支撑机构之间后，电极片放卷机构、电极片收卷机构和辊压机构停止工作，启动间歇穿孔机构对电极片进行穿孔，即对电极片进行间歇式穿孔。

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