CN112436100A - 一种用于基材表面的等温模头装置及应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于基材表面的等温模头装置及应用方法，该装置包括上模头，下模头，由上模头和下模头构成模头主体，上模头与下模头之间形成可容纳浆料通过的浆料通道，位于模头主体内并用于加热浆料的加热层，用于将浆料输送至模头主体的进料装置，用于将浆料从模头主体输送至放卷装置中的基材的出料装置，用于向模头主体提供真空环境的气氛处理装置。本发明的应用方法采用上述的等温模头装置进行等温补锂。本发明通过对模头加热处理，可以保证模头高温恒温，浆料处于真空状态，锂溶液不易被氧化，利用挤压涂布工艺，可以精确控制熔融状态的锂溶液及其复合材料的涂覆厚度和涂覆形状。
Description
【技术领域】
本发明涉及锂电池生产技术领域，具体的，涉及一种用于基材表面的等温模头装置及应用方法。
【背景技术】
锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、低的自放电率、环保无污染等优点，是目前应用和研究最广泛的二次电池之一，已在消费型便携式电子设备、航空航天、电动汽车、储能系统等领域取得应用。在提高锂电池能量密度方面，补锂工艺作为其中一个关键技术。
市面上现有的补锂技术，在常温下锂溶液易凝固，颗粒不均匀，极片预锂效果不佳；补锂极片需转移，易被氧化，不能实现连续化生产；不能精确控制涂锂厚度及尺寸。
【发明内容】
本发明的主要目的是提供一种可以提高补锂效果的用于基材表面的等温模头装置。
本发明的另一目的是提供一种可以提高补锂效果的用于基材表面的等温模头装置的应用方法。
为了实现上述的主要目的，本发明提供的一种用于基材表面的等温模头装置包括上模头；下模头，由所述上模头和所述下模头构成模头主体，所述上模头与所述下模头之间形成可容纳浆料通过的浆料通道；位于所述模头主体内并用于加热浆料的加热层；用于将浆料输送至所述模头主体的进料装置；用于将浆料从所述模头主体输送至放卷装置中的基材的出料装置；用于向所述模头主体提供真空环境的气氛处理装置。
进一步的方案是，所述浆料通道内设置有一个或多个垫片组。
更进一步的方案是，所述上模头、所述下模头均包括自上而下依次设置的保温层、所述加热层以及导热层。
更进一步的方案是，所述加热层内设有加热管道，所述加热管道内设有一根平铺设置于所述加热层的加热管，或者所述加热管道内设有两根或两根以上的并列设置于所述加热层的加热管。
更进一步的方案是，所述进料装置包括进料管路和进料阀门，并由所述进料阀门控制所述进料管路的开启/关闭。
更进一步的方案是，在所述垫片组上方靠近于所述出料装置的一端设置有温度传感器，在所述垫片组上方靠近于所述出料装置的另一端设置有位移传感器。
更进一步的方案是，所述气氛处理装置与惰性气体循环装置相连通，所述模头主体和所述放卷装置前端位于所述气氛处理装置的真空处理腔体内，所述气氛处理装置的进气口、出气口位于所述放卷装置前端上方。
更进一步的方案是，所述保温层由石棉材料制成，所述导热层为铜板材料制成，所述模头主体外镀有一层不锈钢。
由此可见，本发明提供的等温模头装置采用加热层加热模头，可以保证模头高温恒温；利用挤压涂布工艺，将熔融状态的锂溶液及其复合材料涂覆在基材上，并经过气氛处理，即可得到预锂极片。
所以，本发明通过对模头高温恒温处理，在模头内部形成浆料的稳定流动场，不产生静止区域或沉降等问题，锂溶液不易凝固，可确保模头狭缝出口浆料喷出速度稳定、均匀，涂覆效果较好、精度高，涂布均匀；浆料处于真空状态，锂溶液不易被氧化；通过挤压涂布方式，可以精确控制熔融状态的锂溶液及其复合材料的涂覆厚度以及涂覆形状，适合大宽度预锂。
此外，经过本发明得到的预锂极片，可直接经过叠片、封装，实现连续化生产，适合量产。
为了实现上述的另一目的，本发明提供的一种用于基材表面的等温模头装置的应用方法包括以下步骤：开启气氛处理装置，以使得真空处理腔体内保持真空度为0.01Pa；开启加热层，以控制模头主体内升温并保持至预设温度值；由进料阀门控制适量的浆料通过进料管路送入到上模头和下模头形成的浆料通道内；通过泵将浆料输送至出料装置，并且将浆料涂覆到由放卷装置控制的移动的基材上，即可得到预锂极片。
进一步的方案是，在通过泵将浆料输送至出料装置之前，还包括调整出料装置与放卷装置之间的距离。
由此可见，本发明提供的应用方法通过对模头高温恒温处理，在模头内部形成浆料的稳定流动场，不产生静止区域或沉降等问题，锂溶液不易凝固，可确保模头狭缝出口浆料喷出速度稳定、均匀，涂覆效果较好、精度高，涂布均匀；浆料处于真空状态，锂溶液不易被氧化；通过挤压涂布方式，可以精确控制熔融状态的锂溶液及其复合材料的涂覆厚度以及涂覆形状，适合大宽度预锂化。
此外，经过本发明得到的预锂极片，可直接经过叠片、封装，实现连续化生产，适合量产。
【附图说明】
图1是本发明一种用于基材表面的等温模头装置实施例的结构示意图。
图2是关于图1中A点的局部放大图。
图3是本发明一种用于基材表面的等温模头装置实施例中上模头、下模头的侧视图。
【具体实施方式】
为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限用于本发明。
一种用于基材表面的等温模头装置实施例：
参见图1至图3，本发明的一种用于基材表面的等温模头装置包括上模头11；下模头21，由所述上模头11和所述下模头21构成模头主体，所述上模头11与所述下模头21之间形成可容纳浆料5通过的浆料通道100；位于所述模头主体内并用于加热浆料5的加热层12；用于将浆料5输送至所述模头主体的进料装置7；用于将浆料5从所述模头主体输送至放卷装置81中的基材82的出料装置3；用于向所述模头主体提供真空环境的气氛处理装置6。
在本实施例中，所述浆料通道100内设置有一个或多个垫片组4。可见，可插入一个或多个垫片组4，以形成不同的浆料形状。
在本实施例中，所述上模头11、所述下模头21均包括自上而下依次设置的保温层101、所述加热层12以及导热层103。
在本实施例中，加热层12内设有加热管道，所述加热管道内设有一根平铺设置于所述加热层12的加热管，或者所述加热管道内设有两根或两根以上的并列设置于所述加热层12的加热管。其中，加热层12可与上模头11、下模头21为一体化设置，也可为分离设置，便于替换。通过加热管道不同布置方式实现。可以将一根加热管来回平铺于加热层12中；也可将两根或以上加热管平行平铺在加热层12中间。优选的，加热介质可采用电加热丝加热，也可采用导热油加热。
在本实施例中，进料装置7包括进料管路和进料阀门71，并由进料阀门71控制进料管路的开启/关闭。
其中，所述垫片组4上方靠近于所述出料装置3的一端设置有温度传感器32，在所述垫片组4上方靠近于所述出料装置3的另一端设置有位移传感器31。
在本实施例中，所述气氛处理装置6与惰性气体循环装置(未示出)相连通，所述模头主体和所述放卷装置81前端位于所述气氛处理装置6的真空处理腔体21内，所述气氛处理装置6的进气口61、出气口62位于所述放卷装置81前端上方。
优选的，所述保温层101由石棉材料制成，所述导热层103为铜板材料制成，所述模头主体外镀有一层不锈钢，其形状可根据不同的补锂需求进行设计。可见，模头主体分上模头11和下模头21，上模头11和下模头21各分为保温层101、加热层12、导热层103。
具体地，本发明提供的等温模头装置包括模头主体，模头主体由上模头11和下模头21组成，外部镀有不锈钢层，上、下模头中间分别布置有加热层12，靠近于出料装置3的一端设有温度传感器32。出料装置3为模头出料口，进料管路设有进料阀门71，模头出料口置于气氛处理装置6下方，气氛处理装置6置于放卷装置81前端上方，气氛处理装置6设有进气口61、出气口62，并与惰性气体循环装置相连通，可以保证熔融锂及其复合材料处于真空状态。其中，模头主体内还设有位移传感器31，可精确控制涂覆在基材82上的浆料5厚度。
由此可见，本发明提供的等温模头装置采用加热层12加热模头，可以保证模头高温恒温；利用挤压涂布工艺，将熔融状态的锂溶液及其复合材料涂覆在基材82上，并经过气氛处理，即可得到预锂极片。
所以，本发明通过对模头高温恒温处理，在模头内部形成浆料5的稳定流动场，不产生静止区域或沉降等问题，锂溶液不易凝固，可确保模头狭缝出口浆料5喷出速度稳定、均匀，涂覆效果较好、精度高，涂布均匀；浆料5处于真空状态，锂溶液不易被氧化；通过挤压涂布方式，可以精确控制熔融状态的锂溶液及其复合材料的涂覆厚度以及涂覆形状，适合大宽度预锂化。
此外，经过本发明得到的预锂极片，可直接经过叠片、封装，实现连续化生产，适合量产。
一种用于基材表面的等温模头装置的应用方法实施例：
本实施例的应用方法包括以下步骤：开启气氛处理装置6，以使得真空处理腔体21内保持真空度为0.01Pa；开启加热层12，以控制模头主体内升温并保持至预设温度值；由进料阀门71控制适量的浆料5通过进料管路送入到模头主体内；通过泵将浆料5输送至出料装置3，并且将浆料5涂覆到由放卷装置81控制的移动的基材82上，即可得到预锂极片。
进一步的，在通过泵将浆料5输送至出料装置3之前，还包括调整出料装置3与放卷装置81之间的距离。
在本实施例中，浆料5为熔融状态的锂溶液、碳纳米管、石墨烯、三维骨架材料中的一种或几种；基材82为铜箔、钢箔、碳箔、铁箔、不锈钢箔、负极卷料中的一种或几种；气氛处理装置6，其气体成分为氩气、氮气、氟气、氧气、二氧化碳气中的一种或几种。
在实际应用中，打开气氛处理装置6，以保证水、氧、氮的含量低于10ppm，真空度0.01Pa。
然后，开启加热层12，保持模头温度250℃，以保证浆料5的过热度及性能稳定性。
接着，打开进料阀门71，将熔融状态的锂溶液注入模头主体内。
然后，调整出料装置3与放卷装置81之间的距离为26μm。其中，基材82采用6μm铜箔，将浆料5涂覆到由放卷装置81控制的移动的铜箔上，可得涂覆厚度为20μm的锂溶液负极片。
或者
打开气氛处理装置6，以保证水、氧、氮的含量低于10ppm，真空度0.01Pa。
然后，开启加热层12，保持模头温度200℃，以保证浆料5的过热度及性能稳定性。
接着，打开进料阀门71，将熔融状态的锂溶液注入模头主体内。
然后，调整出料装置3与放卷装置81之间的距离为45μm。其中，基材82采用35μm的负极卷料，将熔融态的锂溶液涂覆到由放卷装置81控制的移动的负极卷料上，可得涂覆厚度为10μm的预锂负极片。
由此可见，本发明提供的应用方法通过对模头高温恒温处理，在模头内部形成浆料5的稳定流动场，不产生静止区域或沉降等问题，锂溶液不易凝固，可确保模头狭缝出口浆料5喷出速度稳定、均匀，涂覆效果较好、精度高，涂布均匀；浆料5处于真空状态，锂溶液不易被氧化；通过挤压涂布方式，可以精确控制熔融状态的锂溶液及其复合材料的涂覆厚度以及涂覆形状，适合大宽度预锂化。
此外，经过本发明得到的预锂极片，可直接经过叠片、封装，实现连续化生产，适合量产。
需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例，但发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明做出的非实质性修改，也均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于基材表面的等温模头装置，其特征在于，包括：
上模头；
下模头，由所述上模头和所述下模头构成模头主体，所述上模头与所述下模头之间形成可容纳浆料通过的浆料通道；
位于所述模头主体内并用于加热浆料的加热层；
用于将浆料输送至所述模头主体的进料装置；
用于将浆料从所述模头主体输送至放卷装置中的基材的出料装置；
用于向所述模头主体提供真空环境的气氛处理装置。
2.根据权利要求1所述的等温模头装置，其特征在于：
所述浆料通道内设置有一个或多个垫片组。
3.根据权利要求2所述的等温模头装置，其特征在于：
所述上模头、所述下模头均包括自上而下依次设置的保温层、所述加热层以及导热层。
4.根据权利要求3所述的等温模头装置，其特征在于：
所述加热层内设有加热管道，所述加热管道内设有一根平铺设置于所述加热层的加热管，或者
所述加热管道内设有两根或两根以上的并列设置于所述加热层的加热管。
5.根据权利要求1或2所述的等温模头装置，其特征在于：
所述进料装置包括进料管路和进料阀门，并由所述进料阀门控制所述进料管路的开启/关闭。
6.根据权利要求2所述的等温模头装置，其特征在于：
在所述垫片组上方靠近于所述出料装置的一端设置有温度传感器，在所述垫片组上方靠近于所述出料装置的另一端设置有位移传感器。
7.根据权利要求1或2所述的等温模头装置，其特征在于：
所述气氛处理装置与惰性气体循环装置相连通，所述模头主体和所述放卷装置前端位于所述气氛处理装置的真空处理腔体内，所述气氛处理装置的进气口、出气口位于所述放卷装置前端上方。
8.根据权利要求3所述的等温模头装置，其特征在于：
所述保温层由石棉材料制成，所述导热层为铜板材料制成，所述模头主体外镀有一层不锈钢。
9.一种用于基材表面的等温模头装置的应用方法，其特征在于，所述等温模头装置是采用上述权利要求1至8任一项所述的等温模头装置；
所述应用方法包括以下步骤：
开启气氛处理装置，以使得真空处理腔体内保持真空度为0.01Pa；
开启加热层，以控制模头主体内升温并保持至预设温度值；
由进料阀门控制适量的浆料通过进料管路送入到上模头和下模头形成的浆料通道内；
通过泵将浆料输送至出料装置，并且将浆料涂覆到由放卷装置控制的移动的基材上，即可得到预锂极片。
10.根据权利要求9所述的应用方法，其特征在于：
在通过泵将浆料输送至出料装置之前，还包括调整出料装置与放卷装置之间的距离。
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| CN (1) | CN112436100A (zh) |
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2019
- 2019-08-26 CN CN201910787315.8A patent/CN112436100A/zh active Pending
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