CN112186133A - 用于极片补锂的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于极片补锂的装置，极片包括集流体以及间断性地设置在集流体表面上的活性物质层，用于极片补锂的装置包括辊压机构、极片提供机构、锂膜提供机构、带材提供机构；辊压机构包括两个压辊；极片提供机构用于提供极片；锂膜提供机构用于提供锂膜，锂膜包括转移膜和锂箔，锂箔连续地粘附在转移膜上；带材提供机构用于提供带材，带材包括基材以及附着层，附着层能够与极片的活性物质层对应；辊压机构用于压延带材、锂膜以及极片，以使锂膜中的锂箔粘附到活性物质层上。本发明通过增加带材提供机构，能够减小极片补锂过程中覆合锂膜的压力，从而减小补锂后的补锂极片和锂膜的转移膜受损。

Description

用于极片补锂的装置
技术领域
本发明涉及电化学领域，更具体地涉及一种用于极片补锂的装置。
背景技术
近年来随着电动车的蓬勃发展，对动力电池的能量密度要求越来越严格，对于负极片来说，在电池的首次充电过程中都会由于固体电解质膜(SEI膜)的形成而消耗部分锂，继而造成正极材料锂的损失，从而降低了电池的容量，造成首次效率的降低。这在以合金材料(如硅合金和锡合金等)为活性物质的负极片中表现得尤为明显。为了减少由于电池在首次充放电过程中的不可逆容量带来的电池容量的降低，已采用一些解决方法。
其中一个解决方法采用了一种用于极片补锂的装置，在这种用于极片补锂的装置中，锂膜提供机构用于提供锂膜，锂膜包括转移膜和锂箔，锂箔连续地粘附在转移膜上且面向极片的活性物质层，极片包括集流体以及间断性地设置在集流体表面上的活性物质层。辊压机构用于将锂膜以及极片压延，锂膜中的锂箔间断性地粘附到活性物质层上。然而，在该用于极片补锂的装置中，锂膜很薄，极片压延时辊压机构的压辊之间的间隙也较小，从而容易造成极片在锂膜压延过程中受力变形。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于极片补锂的装置，其能减小极片补锂过程中覆合锂膜的压力，从而减小补锂后的补锂极片和锂膜的转移膜受损。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于极片补锂的装置，极片包括集流体以及间断性地设置在集流体表面上的活性物质层，用于极片补锂的装置包括辊压机构、极片提供机构、锂膜提供机构；辊压机构包括两个压辊，；极片提供机构位于两个压辊的上游，极片提供机构用于向两个压辊之间提供极片；锂膜提供机构位于两个压辊的上游，锂膜提供机构用于提供锂膜，锂膜包括转移膜和锂箔；用于极片补锂的装置还包括带材提供机构；带材提供机构用于向锂膜的转移膜和与其对应一侧的压辊之间提供带材，带材包括基材以及间断设置在基材上的附着层，附着层能够与极片的活性物质层对应；辊压机构用于压延带材、锂膜以及极片，以使锂膜中的锂箔粘附到活性物质层上。
在一实施例中，用于极片补锂的装置还包括转移膜收取机构，转移膜收取机构位于两个压辊的下游，转移膜收取机构用于将通过两个压辊的转移膜收取。
在一实施例中，锂膜提供机构包括轧制机构，轧制机构用于使锂箔粘附在转移膜上。
在一实施例中，锂膜提供机构还包括辅助膜提供机构，辅助膜提供机构位于轧制机构的上游，辅助膜提供机构用于向轧制机构提供辅助膜。
在一实施例中，锂膜提供机构还包括辅助膜收取机构，辅助膜收取机构位于轧制机构的下游，辅助膜收取机构用于收取穿过轧制机构的辅助膜。
在一实施例中，轧制机构包括转移膜提供机构、锂带提供机构以及两个轧辊，转移膜提供机构用于向两个轧辊之间提供转移膜，锂带提供机构用于向两个轧辊之间提供锂带，两个轧辊用于轧制锂带以及转移膜，以将锂带轧制成锂箔并使锂箔连续性地粘附在转移膜上而形成锂膜。
在一实施例中，带材提供机构包括分别设置在两个压辊的上游和下游的带材放出机构以及带材收取机构，带材放出机构用于向两个压辊放出带材，带材收取机构用于收取穿过两个压辊的带材。
在一实施例中，基材和/或附着层具有弹性。
在一实施例中，用于极片补锂的装置还包括补锂极片收取机构，补锂极片收取机构位于两个压辊的下游，补锂极片收取机构用于将活性物质层粘附有锂箔的极片收取。
在一实施例中，锂膜提供机构、转移膜收取机构以及带材提供机构依据活性物质层设置在集流体一个或两个表面上而对应地设置为一组或两组。
本发明的有益效果如下；与背景技术相比，由于带材提供机构的设置，带材提供机构提供的带材能够减小极片补锂过程中覆合锂膜的压力，从而减小补锂后的补锂极片和锂膜的转移膜受损。
附图说明
图1是根据本发明的用于极片补锂的装置的第一实施例的示意图。
图2是根据本发明的用于极片补锂的装置的辊压机构的示意图。
图3是根据本发明的用于极片补锂的装置的第二实施例的示意图。
其中，附图标记说明如下：
1辊压机构 A辅助膜
11压辊 33辅助膜收取机构
G间隙 C锂膜
2极片提供机构 L0锂带
P0极片 L1锂箔
P01集流体 4带材提供机构
P02活性物质层 41带材放出机构
R空白集流体区 42带材收取机构
3锂膜提供机构 S带材
31轧制机构 S1基材
311转移膜提供机构 S2附着层
T转移膜 5转移膜收取机构
312锂带提供机构 P1补锂极片
313轧辊 6补锂极片收取机构
32辅助膜提供机构
具体实施方式
附图示出本发明的实施例，且将理解的是，所公开的实施例仅仅是本发明的示例，本发明可以以各种形式实施，因此，本文公开的具体细节不应被解释为限制，而是仅作为权利要求的基础且作为表示性的基础用于教导本领域普通技术人员以各种方式实施本发明。
此外，诸如上、下、左、右、前和后等用于说明实施例中的各构件的操作和构造的指示方向的表述不是绝对的而是相对的，且尽管各构件处于图中所示的位置时这些指示是恰当的，但是当这些位置改变时，这些方向应有不同的解释，以对应所述改变。
图1是根据本发明的用于极片补锂的装置的第一实施例的示意图。图2是根据本发明的用于极片补锂的装置的辊压机构的示意图。
如图1所示，用于极片补锂的装置包括辊压机构1、极片提供机构2、锂膜提供机构3。依据实际情况，用于极片补锂的装置还可包括转移膜收取机构5。依据实际情况，用于极片补锂的装置还可包括补锂极片收取机构6。
极片P0包括集流体P01以及间断性地设置在集流体P01表面上的活性物质层P02。图1中，间断性的活性物质层P02之间为空白集流体区R，即集流体P01表面上的未设置活性物质层P02的部分。在图1中，集流体P01两个表面上的活性物质层P02相对集流体P01对称分布。当然，活性物质层P02可以设置在集流体P01的仅一个表面上。如图1所示，极片提供机构2可为辊子，从而极片提供机构2将卷料形式的极片P0进行放卷。
辊压机构1包括两个压辊11。两个压辊11之间留有间隙G。
极片提供机构2位于两个压辊11的上游。极片提供机构2用于向两个压辊11之间提供极片P0。
锂膜提供机构3位于两个压辊11的上游。锂膜提供机构3用于提供锂膜C。锂膜C包括转移膜T和锂箔L1。锂箔L1粘附在转移膜T上且面向极片P0的活性物质层P02。在图1中，锂箔L1连续地粘附在转移膜T上。
在图1中，锂膜提供机构3包括轧制机构31。依据实际情况，锂膜提供机构3还可包括辅助膜提供机构32。依据实际情况，锂膜提供机构3还可包括辅助膜收取机构33。
轧制机构31用于使锂箔L1连粘附在转移膜T上。在图1中，轧制机构31用于使续性地锂箔L1连粘附在转移膜T上。在图1中，轧制机构31包括转移膜提供机构311、锂带提供机构312以及两个轧辊313。转移膜提供机构311用于向两个轧辊313之间提供转移膜T。如图1所示，转移膜提供机构311为辊子，从而转移膜提供机构311用于将卷料形式的转移膜T进行放卷。锂带提供机构312用于向两个轧辊313之间提供锂带L0。如图1所示，锂带提供机构312为辊子，从而锂带提供机构312用于将卷料形式的锂带L0进行放卷。两个轧辊313用于轧制锂带L0以及转移膜T，以将锂带L0轧制成锂箔L1并使锂箔L1粘附在转移膜T上而形成锂膜C。换句话说，锂箔L1与转移膜T之间的粘接力大于锂箔L1与轧辊313(位于锂箔L1的与转移膜T相反的一侧)的粘接力。在图1中，两个轧辊313将锂带L0轧制成锂箔L1并使锂箔L1连续地粘附在转移膜T上。
辅助膜提供机构32位于轧制机构31的上游。辅助膜提供机构32用于向轧制机构31(具体为两个轧辊313之间)提供辅助膜A。换句话说，锂箔L1与转移膜T之间的粘接力大于锂箔L1与辅助膜A的粘接力，从而两个轧辊313将进入两个轧辊313之间的锂带L0、转移膜T以及辅助膜A轧制，以将锂带L0轧制成锂箔L1并使锂箔L1连续性地粘附在转移膜T上而形成锂膜C。如图1所示，辅助膜提供机构32为辊子，从而辅助膜提供机构32用于将卷料形式的辅助膜A进行放卷。
辅助膜收取机构33位于轧制机构31的下游。辅助膜收取机构33用于收取穿过轧制机构31(具体为两个轧辊313之间)的辅助膜A，以回收辅助膜A，同时为辅助膜A提供牵引力。注意的是，辅助膜提供机构32和辅助膜收取机构33可以省略，此时只需锂箔L1与转移膜T之间的粘接力大于锂箔L1与轧辊313(位于锂箔L1的与转移膜T相反的一侧)的粘接力即可实现锂箔L1连续性地粘附在转移膜T上而形成锂膜C。如图1所示，辅助膜收取机构33为辊子，从而辅助膜收取机构33用于将辅助膜A收卷。锂膜提供机构3不限于图1所示的示例，锂膜提供机构3提供的锂膜C可以采用成品的锂膜C，即离线已成形的锂膜C制品。
带材提供机构4用于向锂膜C的转移膜T和与其对应一侧的压辊11之间提供带材S。带材S包括基材S1以及间断设置在基材S1上的附着层S2，附着层S2能够与极片P0的活性物质层P02对应。基材S1位于附着层S2与锂膜C的转移膜T之间，附着层S2位于其中一个压辊11和基材S1之间。基材S1的材料可以选择任何合适的公知的材料，只要具有即可。同样地，附着层S2的材料可以选择任何合适的公知的材料，只要具有即可。附着层S2可以通过涂布方式设置。
带材提供机构4包括分别设置两个压辊11的上游和下游的带材放出机构41以及带材收取机构42。带材放出机构41用于向两个压辊11放出带材S，如图1所示，带材放出机构41为辊子，从而带材放出机构41用于将卷料形式的带材S进行放卷。带材收取机构42用于收取穿过两个压辊的带材S，同时提供带材S的牵引力。如图1所示，带材收取机构42为辊子，从而带材收取机构42用于将带材S收卷。
其中，两个压辊11之间的间隙G尺寸小于附着层S2、基材S1、锂膜C、集流体P01以及活性物质层P02的厚度之和，且大于基材S1、锂膜C和集流体P01的厚度之和。辊压机构1将带材S、锂膜C以及极片P0在附着层S2与极片P0的活性物质层P02对应的状态下压延，锂膜C中的锂箔L1间断性地粘附到活性物质层P02上。而锂箔L1的除间断性地粘附到活性物质层P02上外的剩余部分间断性地保留在转移膜T。
转移膜收取机构5位于两个压辊11的下游。转移膜收取机构5用于将通过两个压辊11的转移膜T收取，同时提供锂膜C的牵引力。如图1所示，转移膜收取机构5为辊子，从而转移膜收取机构5将转移膜T收卷。
补锂极片收取机构6位于两个压辊11的下游。补锂极片收取机构6用于将活性物质层P02粘附有锂箔L1的极片P0(即补锂极片P1)收取，同时提供极片P0的牵引力。如图1所示，补锂极片收取机构6为辊子，从而补锂极片收取机构6用于将补锂极片P1收卷。
锂膜提供机构3、带材提供机构4以及转移膜收取机构5依据活性物质层P02设置在集流体P01的一个或两个表面上而对应地设置为一组或两组。
在图1所示的第一实施例中，带材提供机构4提供的带材S将转移膜T与对应的压辊11间隔开，增加了辊压机构1的两个压辊11之间的间隙，从而减小极片P0补锂时的覆合锂膜C的压力，降低补锂后的补锂极片P1和锂膜的转移膜T因覆合力大而产生的损伤，保证补锂极片P1的质量。在图1所示的第一实施例中，带材收取机构42、转移膜收取机构5、补锂极片收取机构6针对极片P0的单侧提供了三个牵引力，当已补锂极片P1的活性物质层P02离开间隙G而极片P0的空白集流体区R进入间隙G时，这些牵引力以及转移膜T对锂箔L1的粘接力附着在已补锂极片P1的活性物质层P02上的锂箔L1和转移膜T上的剩余锂箔L1断开，随着间断性的活性物质层P02的不断进入间隙G以及随后从间隙G出来，锂箔L1的除间断性地粘附到活性物质层P02上外的剩余部分间断性地保留在转移膜T。与背景技术的极片的单侧提供两个牵引力相比，能够使转移膜T上的锂箔L1的间断性地断开更顺畅更精确。
图3是根据本发明的用于极片补锂的装置的第二实施例的示意图。注意的是，具有与第一实施例的部件相同的结构的部件通过由相同的附图标记表示而省略其说明。此外，与第一实施例相同的动作和作用的说明将省略。
与图1的用于极片补锂的装置的第一实施例不同的是：在第二实施例中，基材S1位于附着层S2与其中一个压辊11之间，附着层S2位于锂膜C的转移膜T和基材S1之间。换句话说，第二实施例的带材S与第一实施例的带材S互为颠倒。
在图3所示的第二实施例中，由于带材S的设置，增加了辊压机构1的两个压辊11之间的间隙G，从而减小极片P0补锂时的覆合锂膜C的压力，降低补锂后的补锂极片P1和锂膜C的转移膜T因覆合力大而产生的损伤，保证补锂极片P1的质量。进一步地，由于间断设置的附着层S2与转移膜T接触，与第一实施例相比，转移膜T受带材S的摩擦导致的损伤更小。
综上所述，与背景技术相比，由于带材提供机构4的设置，带材提供机构4提供的带材S能够减小极片P0补锂过程中覆合锂膜C的压力，从而减小补锂后的补锂极片P1和锂膜C的转移膜T受损。
上面详细的说明描述多个示范性实施例，但本文不意欲限制到明确公开的组合。因此，除非另有说明，本文所公开的各种特征可以组合在一起而形成出于简明目的而未示出的多个另外组合。

Claims (10)

1.一种用于极片补锂的装置，极片(P0)包括集流体(P01)以及间断性地设置在集流体(P01)表面上的活性物质层(P02)，用于极片补锂的装置包括辊压机构(1)、极片提供机构(2)、锂膜提供机构(3)；
辊压机构(1)包括两个压辊(11)；
极片提供机构(2)位于两个压辊(11)的上游，极片提供机构(2)用于向两个压辊(11)之间提供极片(P0)；
锂膜提供机构(3)位于两个压辊(11)的上游，锂膜提供机构(3)用于提供锂膜(C)，锂膜(C)包括转移膜(T)和锂箔(L1)；
其特征在于，
用于极片补锂的装置还包括带材提供机构(4)；
带材提供机构(4)用于向转移膜(T)和与其对应一侧的压辊(11)之间提供带材(S)，带材(S)包括基材(S1)以及间断设置在基材(S1)上的附着层(S2)，附着层(S2)能够与极片(P0)的活性物质层(P02)对应；
辊压机构(1)用于压延带材(S)、锂膜(C)以及极片(P0)，以使锂膜(C)中的锂箔(L1)粘附到活性物质层(P02)上。
2.根据权利要求1所述的用于极片补锂的装置，其特征在于，
用于极片补锂的装置还包括转移膜收取机构(5)，
转移膜收取机构(5)位于两个压辊(11)的下游，转移膜收取机构(5)用于将通过两个压辊(11)的转移膜(T)收取。
3.根据权利要求1所述的用于极片补锂的装置，其特征在于，
锂膜提供机构(3)包括轧制机构(31)，轧制机构(31)用于使锂箔(L1)粘附在转移膜(T)上。
4.根据权利要求3所述的用于极片补锂的装置，其特征在于，锂膜提供机构(3)还包括辅助膜提供机构(32)，辅助膜提供机构(32)位于轧制机构(31)的上游，辅助膜提供机构(32)用于向轧制机构(31)提供辅助膜(A)。
5.根据权利要求4所述的用于极片补锂的装置，其特征在于，锂膜提供机构(3)还包括辅助膜收取机构(33)，辅助膜收取机构(33)位于轧制机构(31)的下游，辅助膜收取机构(33)用于收取穿过轧制机构(31)的辅助膜(A)。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的用于极片补锂的装置，其特征在于，轧制机构(31)包括转移膜提供机构(311)、锂带提供机构(312)以及两个轧辊(313)，
转移膜提供机构(311)用于向两个轧辊(313)之间提供转移膜(T)，
锂带提供机构(312)用于向两个轧辊(313)之间提供锂带(L0)，
两个轧辊(313)用于轧制锂带(L0)以及转移膜(T)，以将锂带(L0)轧制成锂箔(L1)并使锂箔(L1)粘附在转移膜(T)上而形成锂膜(C)。
7.根据权利要求1所述的用于极片补锂的装置，其特征在于，
带材提供机构(4)包括分别设置两个压辊(11)的上游和下游的带材放出机构(41)以及带材收取机构(42)，带材放出机构(41)用于向两个压辊(11)放出带材(S)，带材收取机构(42)用于收取穿过两个压辊的带材(S)。
8.根据权利要求1所述的用于极片补锂的装置，其特征在于，基材(S1)和/或附着层(S2)具有弹性。
9.根据权利要求1所述的用于极片补锂的装置，其特征在于，
用于极片补锂的装置还包括补锂极片收取机构(6)，
补锂极片收取机构(6)位于两个压辊(11)的下游，补锂极片收取机构(6)用于将活性物质层(P02)粘附有锂箔(L1)的极片(P0)收取。
10.根据权利要求2所述的用于极片补锂的装置，其特征在于，锂膜提供机构(3)、转移膜收取机构(5)以及带材提供机构(4)依据活性物质层(P02)设置在集流体(P01)一个或两个表面上而对应地设置为一组或两组。
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