CN111992420A - 一种锂离子电池极片涂布装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池极片涂布装置，包括上模头和下模头，上模头或下模头上设有第一进料口，下模头内设有用于容纳涂布极片集流体的浆液的储料槽，储料槽与第一进料口连通，上模头与下模头的储料槽相配合形成储料腔，上模头与下模头的前端相配合形成与储料腔连通的出料嘴，上模头上安装有用于吸取极片集流体上极耳预设位置浆液的吸附组件，吸附组件包括吸附管道，吸附管道上设有抽气口和吸附口，抽气口与外部抽气装置连通，吸附口靠近出料嘴设置。还公开了一种锂离子电池极片涂布方法。通过在上模头上安装吸附组件，将极片集流体上的涂布浆液局部抽离，使得传动中的极片集流体上形成间断的空白区，以达到预留焊接极耳位置的问题。

Description

一种锂离子电池极片涂布装置及方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池极片制造技术领域，具体涉及一种锂离子电池极片涂布装置及方法。

背景技术

近年来，互联网以及各种便携式设备的快速发展，锂离子电池的应用越来越广泛，如手机、笔记本电脑、平板、充电宝和蓝牙设备等等。随着人们对于锂电池轻量化、长续航以及快速充电等方面的需求越来越高，对锂离子电池的能量密度和快充性能也逐渐提出了更高的要求。

在聚合物电池卷绕结构中，会在极片头部预留一段较长的空箔间隙，空箔间隙的一部分用于焊接极耳，使得剩余的空箔以及极耳的厚度占用了较大的电芯厚度，降低了电芯的体积能量密度。现有的解决方式是在集流体涂布时不预留空白区域，等正负极涂布完成后用激光清洗去除极耳焊接位置上的涂层，一方面增加了工序，降低了电芯的生产效率，另一方面激光清洗会对极片表面及箔材产生不良的影响，降低电芯的生产质量。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种锂离子电池极片涂布装置，包括上模头和下模头，所述上模头或下模头上设有第一进料口，所述下模头内设有用于容纳涂布极片集流体的浆液的储料槽，所述储料槽与第一进料口连通，所述上模头与下模头的储料槽相配合形成储料腔，所述上模头与下模头的前端相配合形成与储料腔连通的出料嘴，所述上模头上安装有用于吸取极片集流体上极耳预设位置浆液的吸附组件，所述吸附组件包括吸附管道，所述吸附管道上设有抽气口和吸附口，所述抽气口与外部抽气装置连通，所述吸附口靠近出料嘴设置。

进一步地，所述吸附管道上设有开关阀组件，所述开关阀组件包括动力源和开关阀本体，所述动力源的输出端上设有塞体，所述动力源的输出端配合插入开关阀本体内，所述塞体配合封闭或打开吸附口。

进一步地，所述开关阀本体包括可拆卸连接的上阀件和下阀件，所述上阀件的出料端与吸附管道连通，所述上阀件的进料端与下阀件连通，所述吸附口设置在下阀件的进料端上，所述上阀件与下阀件的连接处设有与吸附口连通的调节腔，所述调节腔上端的宽度大于上阀件进料端的宽度，所述动力源的输出端配合插入上阀件内，所述塞体配合设于调节腔内以阻断或连通上阀件的进料端与吸附口。

进一步地，所述动力源的输出端上传动连接有导向杆，所述塞体安装在导向杆上，所述上模头上设有与导向杆同向延伸的导轨，所述导轨上滑动安装有滑块，所述导向杆安装在滑块上。

进一步地，所述吸附组件还包括储料罐，所述储料罐与吸附管道的出料端连通，所述抽气口设置在储料罐上，所述储料罐上设有真空表。

进一步地，所述吸附管道的进料端穿过上模头设置，且所述吸附口与储料腔连通。

进一步地，所述上模头与下模头之间设有用于密封储料腔后侧及两端的密封垫片，所述密封垫片位于储料槽的外侧，所述上模头的两端分别设有第二进料口，所述密封垫片的两端分别设有用于容纳涂布辅料的导料槽，所述导料槽的前端设有与出料嘴连通的出料口，所述导料槽与第二进料口对应连通。

本发明还提供了一种锂离子电池极片涂布方法，包括如下步骤：

将涂布浆液输送至涂布装置内，极片集流体经传送机构传送至涂布装置，涂布装置将涂布浆液涂覆在极片集流体的外表面上；

吸附组件将极片集流体的极耳预设位置的涂布浆液抽离，在极片集流体上形成未被涂布浆液覆盖的空白区。

进一步地，还包括如下步骤：将涂布辅料输送至涂布装置内，将涂布辅料涂覆在极片集流体上涂布浆液的两侧。

进一步地，所述空白区设置于极片集流体宽度方向上的中间位置。

与现有技术比较本发明技术方案的有益效果为：

本发明提供的一种锂离子电池极片涂布装置及方法，通过在上模头上安装吸附组件，将极片集流体上的涂布浆液局部抽离，使得传动中的极片集流体上形成间断的空白区，以达到预留焊接极耳位置的问题，减少了电池的制造工序，提高了电池的生产效率，同时不会对极片表面和箔材产生不良影响，提高了生产质量，并且极耳嵌入在空白区上，降低了电芯厚度的影响，提高了电池的体积能量密度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本发明实施例提供的一种锂离子电池极片涂布装置进行涂布时与极片集流体的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种锂离子电池极片涂布装置的立体图；

图3是本发明实施例提供的一种锂离子电池极片涂布装置的俯视图；

图4是图3的A-A剖视图；

图5是本发明实施例提供的密封垫片的第一实施例的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的密封垫片的第二实施例的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种锂离子电池极片涂布方法的流程示意图。

附图标记如下：

1、上模头，2、下模头，2a、储料槽，2b、缓冲槽，3、第一进料口，4、浆液，5、出料嘴，6、吸附组件，61、吸附管道，62、抽气口，63、吸附口，64、开关阀组件，641、动力源，642、开关阀本体，643、塞体，644、上阀件，645、下阀件，646、调节腔，647、导向杆，648、连接套，65、储料罐，66、真空表，67、放料口，7、导轨，8、滑块，9、密封垫片，10、第二进料口，11、导料槽，12、出料口，13、极片集流体，14、传送机构，15、空白区，16、电机支座，17、固定塞。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

请参阅图1-7所示，本发明提供的一种锂离子电池极片涂布装置，包括相配合的上模头1和下模头2，下模头2上设有与外部供料管道连接的第一进料口3，下模头2内设有用于容纳涂布极片集流体的浆液4的储料槽2a，储料槽2a与第一进料口3连通，上模头1与下模头2的储料槽2a相配合形成储料腔，上模头1与下模头2的前端相配合形成与储料腔连通的出料嘴5，上模头1上安装有用于吸取极片集流体上极耳预设位置浆液的吸附组件6，吸附组件6包括吸附管道61，吸附管道61上设有抽气口62和吸附口63，抽气口62与外部抽气装置连通，吸附口63靠近出料嘴5设置。

下模2上还设有位于储料槽2a与出料嘴5之间的缓冲槽2b，经过缓冲使得涂布浆液到达出料嘴5时具有均匀、缓和的内压力，有助于极片集流体13的均匀涂布。其中，吸附口63位于缓冲槽2b与出料嘴5之间。

上模头1与下模头2之间设有用于密封储料腔后侧及两端的密封垫片9(图1-5中未示出)，密封垫片9位于储料槽2a的外侧，上模头1的两端分别设有第二进料口10，密封垫片9的两端分别设有用于容纳涂布辅料的导料槽11，导料槽11的前端设有出料口12，导料槽11分别与第二进料口10连通。

具体的，吸附组件6设有多个，并沿储料腔的延伸方向均匀分布。吸附管道61的进料端穿过上模头1设置，且吸附口63与储料腔连通。吸附口63的形状优选为三角形、矩形、圆形、椭圆形等，但不限于以上形状。

具体的，密封垫片9可拆卸安装在下模头2上。密封垫片9的结构如图5、6所示，图6为需要在极片集流体13两侧涂覆涂布辅料时的结构。在极片集流体13两侧设置涂布辅料层，可以避免因涂布浆液的流体特性，在涂层两侧形成厚边的现象，对中间的涂布浆液起到一定的支撑作用，同时在后续对极片进行分切时对极片两侧的箔材原料切割宽度更小，相比于更低成本的勃母石材质的涂布辅料，有利于降低生产成本和对箔材原料的浪费。

优选地，吸附管道61上设有开关阀组件64，开关阀组件64包括动力源641和开关阀本体642，动力源641的输出端上设有塞体643，动力源641的输出端配合插入开关阀本体642内，塞体643配合封闭或打开吸附口63。

具体的，开关阀本体642包括可拆卸连接的上阀件644和下阀件645，上阀件644的出料端与吸附管道61连通，上阀件644的进料端与下阀件645连通，吸附口63设置在下阀件645的进料端上，上阀件644与下阀件645的连接处设有与吸附口63连通的调节腔646，调节腔646上端的宽度大于上阀件644进料端的宽度，动力源641的输出端配合插入上阀件644内，塞体643配合设于调节腔646内以阻断或连通上阀件644的进料端与吸附口63。动力源641的输出端上传动连接有导向杆647，塞体643安装在导向杆647上，上模头1上设有与导向杆647同向延伸的导轨7，导轨7上滑动安装有滑块8，导向杆647安装在滑块8上。导轨7为直线导轨。

具体的，下阀件645的下端设有穿过上模头1与储料腔连通的吸料管，吸附口63位于吸料管的下端。调节腔646的上部设有固定塞17，固定塞17沿竖向贯穿设有连通上阀件644与下阀件645的通孔，塞体643的上端与固定塞17的下端通过斜面配合，使得塞体643封堵的气密性更好，有利于极耳焊接区域形状的一致性。

具体的，动力源641的输出端通过联轴器连接有丝杆，滑块8上安装有连接套648，连接套648包括相连接且间隔设置的上连接套和下连接套，上连接套与丝杆传动连接，下连接套与导向杆647固定连接，导向杆647与上阀件644的连接处设有密封件，导向杆647的下端设有用于锁紧塞体643的锁紧螺母，上阀件644与吸附管道61、下阀件645的连接处通过卡扣和密封件密封连接。

具体的，动力源641可采用电机、气缸、液压缸、电动缸等，优选电机，响应速度较快。吸附管道61上套设有用于固定安装电机的电机支座16，电机支座16为L形，导轨7沿竖向安装在电机支座16的侧壁上，电机沿竖向安装在电机支座16的顶板上。

为便于对抽取的涂布辅料进行存储，优选地，吸附组件6还包括储料罐65，储料罐65与吸附管道61的出料端连通，抽气口62设置在储料罐65上，储料罐65上设有真空表66。真空表66用于监测吸附管道61内的真空度，以便精确地抽取指定区域的涂布辅料，提高极片涂布的质量。

为便于回收再利用涂布辅料，具体的，储料罐65上设有放料口67，吸附组件6还包括位于放料口67下方的回收罐。

抽气口62与抽真空装置连接，使吸附管道61内始终持续负压状态，需要吸附操作时，电机的输出轴旋转带动丝杆旋转，连接套648受滑块8在横向方向上的限制，只能沿竖向带动导向杆647上的塞体643向下运动与固定塞17分离，以打开固定塞17上的通孔，吸附口63在负压的作用下，将下模头2上对应区域的涂布浆液依次经下阀件645、上阀件644及吸附管道61后抽至储料罐65内，当储料罐65内的涂布辅料装满时，通过放料口67将涂布浆液排出循环利用；当不需要吸附操作时，电机的输出轴反向旋转带动丝杆旋转，连接套648沿竖向带动导向杆647上的塞体643向上运动与固定塞17的斜面配合堵住通孔，吸附口63不工作。

由于极耳焊接的位置一定，根据电机响应的速度及传送机构14传送极片集流体13的速度可以得到开关阀组件64打开和关闭的间隔时间。

本发明还提供了一种锂离子电池极片涂布方法，包括如下步骤：

将涂布浆液及涂布辅料分别输送至涂布装置内，极片集流体13经传送机构14传送至涂布装置，涂布装置将涂布浆液涂覆在极片集流体13的外表面上，并将涂布辅料涂覆在极片集流体13上涂布浆液的两侧；

吸附组件6将极片集流体13的极耳预设位置的涂布浆液抽离，在极片集流体13上形成未被涂布浆液覆盖的空白区15；

储料罐65对吸附组件6抽取的涂布浆液进行回收储存。

吸附组件6进行吸附操作的时机选择在涂布浆液涂覆于极片集流体13表面之前或者涂覆之后均可，优选在涂覆前进行吸附，避免涂覆后极片集流体13表面上的涂布浆液吸附不彻底，并且节省涂布时间。

具体的，涂布辅料为勃母石，成本低，有利于降低极片分切时的生产成本和对箔材原料的浪费。空白区14设置于极片集流体13宽度方向上的中间位置。相较于现有的极耳设置在电芯头部或尾部的设计，欧姆内阻显著降低，更有利于应用于快充领域。空白区14的形状为三角形、矩形、圆形、椭圆形。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种锂离子电池极片涂布装置，包括上模头(1)和下模头(2)，所述上模头(1)或下模头(2)上设有第一进料口(3)，所述下模头(2)内设有用于容纳涂布极片集流体的浆液(4)的储料槽(2a)，所述储料槽(2a)与第一进料口(3)连通，所述上模头(1)与下模头(2)的储料槽(2a)相配合形成储料腔，所述上模头(1)与下模头(2)的前端相配合形成与储料腔连通的出料嘴(5)，其特征在于：所述上模头(1)上安装有用于吸取极片集流体上极耳预设位置浆液的吸附组件(6)，所述吸附组件(6)包括吸附管道(61)，所述吸附管道(61)上设有抽气口(62)和吸附口(63)，所述抽气口(62)与外部抽气装置连通，所述吸附口(63)靠近出料嘴(5)设置。

2.如权利要求1所述的锂离子电池极片涂布装置，其特征在于：所述吸附管道(61)上设有开关阀组件(64)，所述开关阀组件(64)包括动力源(641)和开关阀本体(642)，所述动力源(641)的输出端上设有塞体(643)，所述动力源(641)的输出端配合插入开关阀本体(642)内，所述塞体(643)配合封闭或打开吸附口(63)。

3.如权利要求2所述的锂离子电池极片涂布装置，其特征在于：所述开关阀本体(642)包括可拆卸连接的上阀件(644)和下阀件(645)，所述上阀件(644)的出料端与吸附管道(61)连通，所述上阀件(644)的进料端与下阀件(645)连通，所述吸附口(63)设置在下阀件(645)的进料端上，所述上阀件(644)与下阀件(645)的连接处设有与吸附口(63)连通的调节腔(646)，所述调节腔(646)上端的宽度大于上阀件(644)进料端的宽度，所述动力源(641)的输出端配合插入上阀件(644)内，所述塞体(643)配合设于调节腔(646)内以阻断或连通上阀件(644)的进料端与吸附口(63)。

4.如权利要求2或3所述的锂离子电池极片涂布装置，其特征在于：所述动力源(641)的输出端上传动连接有导向杆(647)，所述塞体(643)安装在导向杆(647)上，所述上模头(1)上设有与导向杆(647)同向延伸的导轨(7)，所述导轨(7)上滑动安装有滑块(8)，所述导向杆(647)安装在滑块(8)上。

5.如权利要求1所述的锂离子电池极片涂布装置，其特征在于：所述吸附组件(6)还包括储料罐(65)，所述储料罐(65)与吸附管道(61)的出料端连通，所述抽气口(62)设置在储料罐(65)上，所述储料罐(65)上设有真空表(66)。

6.如权利要求1所述的锂离子电池极片涂布装置，其特征在于：所述吸附管道(61)的进料端穿过上模头(1)设置，且所述吸附口(63)与储料腔连通。

7.如权利要求1所述的锂离子电池极片涂布装置，其特征在于：所述上模头(1)与下模头(2)之间设有用于密封储料腔后侧及两端的密封垫片(9)，所述密封垫片(9)位于储料槽(2a)的外侧，所述上模头(1)的两端分别设有第二进料口(10)，所述密封垫片(9)的两端分别设有用于容纳涂布辅料的导料槽(11)，所述导料槽(11)的前端设有与出料嘴(5)连通的出料口(12)，所述导料槽(11)与第二进料口(10)连通。

8.一种锂离子电池极片涂布方法，其特征在于，包括如下步骤：

将涂布浆液输送至涂布装置内，极片集流体(13)经传送机构(14)传送至涂布装置，涂布装置将涂布浆液涂覆在极片集流体(13)的外表面上；

吸附组件(6)将极片集流体(13)的极耳预设位置的涂布浆液抽离，在极片集流体(13)上形成未被涂布浆液覆盖的空白区(15)。

9.如权利要求8所述的锂离子电池极片涂布方法，其特征在于，还包括如下步骤：

将涂布辅料输送至涂布装置内，将涂布辅料(10)涂覆在极片集流体(13)上涂布浆液的两侧。

10.如权利要求8所述的锂离子电池极片涂布方法，其特征在于，所述空白区(15)设置于极片集流体(13)宽度方向上的中间位置。

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