CN113410521B - 一种预锂化装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预锂化装置及其使用方法，涉及锂电池制造技术领域。该预锂化装置包括压缩机、喷枪、储液罐和加热机构。加热机构与储液罐连接，加热机构用于将金属锂加热形成液态锂，并将液态锂送入储液罐，喷枪同时与压缩机和储液罐连接，压缩机用于向喷枪提供压缩气体，喷枪能够在压缩气体的作用下吸出储液罐内的液态锂，并将液态锂雾化后喷涂至负极片上。与现有技术相比，本发明提供的预锂化装置由于采用了与储液罐连接的加热机构以及与压缩机连接的喷枪，所以能够快速实现负极片的预锂化作业，操作简单，设备成本低，并且预锂化过程稳定高效，安全性强。

Description

一种预锂化装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及锂电池制造技术领域，具体而言，涉及一种预锂化装置及其使用方法。

背景技术

目前，提高锂离子电池的能量密度是社会及用户对移动能源的迫切需求，也是锂离子电池行业及制造者追求的中心目标，而负极片预锂化是提高锂离子电池能量密度的有效方法。现在，对负极片进行预锂化的方法包括在负极片表面铺洒锂粉以及将锂箔与负极片进行压延复合。然而，前者由于金属化学性质极为活泼，粉状材料具有很大的比表面积，所以使得锂离子电池燃烧爆炸的风险显著增加；后者预锂量不宜调节，设备复杂昂贵，操作难度大，环境要求高且不易于实现。

有鉴于此，设计出一种安全性强、便于操作的预锂化装置及其使用方法特别是在锂电池生产中显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种预锂化装置，能够快速实现负极片的预锂化作业，操作简单，设备成本低，并且预锂化过程稳定高效，安全性强。

本发明的另一目的在于提供一种预锂化装置的使用方法，能够快速实现负极片的预锂化作业，步骤简单，并且预锂化过程稳定高效，安全性强。

本发明是采用以下的技术方案来实现的。

一种预锂化装置，包括压缩机、喷枪、储液罐和加热机构，加热机构与储液罐连接，加热机构用于将金属锂加热形成液态锂，并将液态锂送入储液罐，喷枪同时与压缩机和储液罐连接，压缩机用于向喷枪提供压缩气体，喷枪能够在压缩气体的作用下吸出储液罐内的液态锂，并将液态锂雾化后喷涂至负极片上。

可选地，预锂化装置还包括密封外壳，压缩机、喷枪和储液罐均安装于密封外壳内，密封外壳用于填充惰性气体。

可选地，预锂化装置还包括气体过滤板，气体过滤板固定安装于密封外壳内，以将密封外壳分隔形成第一腔室和第二腔室，喷枪和储液罐均安装于第一腔室内，压缩机安装于第二腔室内。

可选地，加热机构安装于第一腔室内。

可选地，预锂化装置还包括输送管，加热机构设置于密封外壳外，且通过输送管与储液罐连接，输送管穿过密封外壳设置。

可选地，加热机构包括加热罐、加热元件、流量调节阀和液面探测器，加热元件安装于加热罐上，加热元件用于对加热罐进行加热，以使加热罐内的金属锂液化形成液态锂，加热罐与储液罐连接，流量调节阀和液面探测器均安装于加热罐内，流量调节阀用于调节液态锂从加热罐流向储液罐的流量，液面探测器用于检测加热罐内液态锂的容积。

可选地，预锂化装置还包括传送辊，传送辊用于带动负极片进行走带，以使负极片持续通过喷枪的喷涂区域。

可选地，预锂化装置还包括滚压辊，滚压辊用于在喷枪对负极片喷涂完成后对负极片进行滚压。

一种预锂化装置的使用方法，用于使用上述的预锂化装置，该预锂化装置包括压缩机、喷枪、储液罐和加热机构，加热机构与储液罐连接，加热机构用于将金属锂加热形成液态锂，并将液态锂送入储液罐，喷枪同时与压缩机和储液罐连接，压缩机用于向喷枪提供压缩气体，喷枪能够在压缩气体的作用下吸出储液罐内的液态锂，并将液态锂雾化后喷涂至负极片上，预锂化装置的使用方法包括：利用加热机构对金属锂进行加热，以使金属锂液化形成液态锂；利用喷枪将液态锂雾化，并喷涂至负极片上。

可选地，利用喷枪将液态锂雾化，并喷涂至负极片上的步骤后，预锂化装置的使用方法还包括：利用滚压辊对负极片进行滚压。

本发明提供的预锂化装置及其使用方法具有以下有益效果：

本发明提供的预锂化装置，加热机构与储液罐连接，加热机构用于将金属锂加热形成液态锂，并将液态锂送入储液罐，喷枪同时与压缩机和储液罐连接，压缩机用于向喷枪提供压缩气体，喷枪能够在压缩气体的作用下吸出储液罐内的液态锂，并将液态锂雾化后喷涂至负极片上。与现有技术相比，本发明提供的预锂化装置由于采用了与储液罐连接的加热机构以及与压缩机连接的喷枪，所以能够快速实现负极片的预锂化作业，操作简单，设备成本低，并且预锂化过程稳定高效，安全性强。

本发明提供的预锂化装置的使用方法，用于使用预锂化装置，能够快速实现负极片的预锂化作业，步骤简单，并且预锂化过程稳定高效，安全性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的预锂化装置的结构示意图；

图2为本发明第一实施例提供的预锂化装置的使用方法的步骤框图；

图3为本发明第二实施例提供的预锂化装置的结构示意图；

图4为本发明第三实施例提供的预锂化装置的结构示意图；

图5为本发明第四实施例提供的预锂化装置的结构示意图。

图标：100-预锂化装置；110-压缩机；120-喷枪；130-储液罐；140-加热机构；141-加热罐；142-加热元件；143-流量调节阀；144-液面探测器；150-密封外壳；151-第一腔室；152-第二腔室；160-气体过滤板；170-传送辊；180-滚压辊；190-输送管；200-负极片。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

请参照图1，本发明实施例提供了一种预锂化装置100，用于对负极片200进行预锂化。其能够快速实现负极片200的预锂化作业，操作简单，设备成本低，并且预锂化过程稳定高效，安全性强。

预锂化装置100包括压缩机110、喷枪120、储液罐130、加热机构140、密封外壳150、气体过滤板160、传送辊170和滚压辊180。加热机构140与储液罐130连接，加热机构140用于将金属锂加热形成液态锂，并将液态锂送入储液罐130，储液罐130用于储存液态锂。喷枪120同时与压缩机110和储液罐130连接，压缩机110用于向喷枪120提供压缩气体，喷枪120能够在压缩气体的作用下吸出储液罐130内的液态锂，并将液态锂雾化后喷涂至负极片200上，以实现负极片200的预锂化。

需要说明的是，加热机构140、压缩机110、喷枪120和储液罐130均安装于密封外壳150内，密封外壳150用于填充惰性气体，密封外壳150能够防止外界空气进入，以使整个负极片200预锂化过程发生在惰性气体环境下，保证预锂化过程安全可靠。

本实施例中，气体过滤板160固定安装于密封外壳150内，以将密封外壳150分隔形成第一腔室151和第二腔室152，加热机构140、喷枪120和储液罐130均安装于第一腔室151内，压缩机110安装于第二腔室152内。压缩机110用于将第二腔室152内的惰性气体吸入并进行压缩，以形成压缩气体，压缩机110还用于将压缩气体输送至第一腔室151的喷枪120中，以便于喷枪120将液态锂雾化后喷出。气体过滤板160用于对从第一腔室151进入第二腔室152的惰性气体进行过滤，以保证第二腔室152内的惰性气体纯净、没有杂物，从而保证压缩机110正常稳定运行，安全可靠。

具体地，加热机构140在第一空腔内对金属锂进行加热，以使金属锂液化形成液态锂，并将液态锂送入储液罐130，整个过程在惰性气体环境下进行，以保证金属锂的液化安全可靠，避免金属锂燃爆的情况发生。喷枪120在第一空腔内对液态锂进行雾化，并喷涂至负极片200上，整个过程在惰性气体环境下进行，以保证液态锂的雾化喷涂安全可靠，防止锂氧化，并且能够减少其它杂质、元素的掺入。

进一步地，在对负极片200进行预锂化的过程中，压缩机110吸入第二腔室152内的惰性气体并进行压缩，以使第二腔室152内的气压低于第一腔室151内的气压，在压力差的作用下，第一腔室151内的惰性气体会穿过气体过滤板160进入第二腔室152，在此过程中，气体过滤板160将惰性气体中的杂物过滤掉，以使进入第二腔室152的惰性气体纯净度高。

本实施例中，惰性气体为氩气，但并不仅限于此，在其它实施例中，惰性气体可以为氦气，也可以为氖气，对惰性气体的种类不作具体限定。

值得注意的是，传送辊170安装于第一腔室151内，传送辊170用于带动负极片200进行走带，以使负极片200持续通过喷枪120的喷涂区域，从而使得喷枪120能够持续不断地在负极片200上喷涂雾状锂，进而实现整条负极片200的预锂化，预锂效率高，预锂效果好。

本实施例中，滚压辊180安装于第一腔室151内，滚压辊180用于在喷枪120对负极片200喷涂完成后对负极片200进行滚压，以将锂涂层与负极片200紧密压合于一体，提高预锂效果。具体地，滚压辊180的数量为两个，两个滚压辊180平行设置，且相向转动，负极片200穿设于两个滚压辊180之间，两个滚压辊180能够同时对负极片200进行滚压，以保证锂涂层与负极片200紧密贴合。

本实施例中，加热机构140采用电弧放电的方式对金属锂进行加热，以使金属锂液化成液态锂。具体地，将金属锂作为电极，并对其通电，以使金属锂进行电弧放电，从而实现金属锂的加热液化，其中，通过调节放电电极之间的距离、放电电压或者金属锂的供应速度来控制金属锂的液化速度，从而对雾状锂的喷涂量进行调节。但并不仅限于此，在其它实施例中，加热机构140也可以采用电加热的方式，例如电阻加热或者电磁感应加热，加热机构140还可以采用油加热等介质加热的方式，对加热机构140的加热方式不作具体限定。

本实施例中，在喷枪120的工作过程中，压缩机110将压缩气体送入喷枪120，在压缩气体经喷枪120前部的空气帽喷射出来时，与之相连的喷嘴的前部会产生一个负压区，此时由于压力差的作用，将液态锂从储液罐130中吸出，随后液态锂在压缩气体高速喷射力的作用下雾化成微粒，并喷洒在负极片200表面。

请参照图2，本发明实施例还提供了一种预锂化装置的使用方法，用于使用预锂化装置100，该预锂化装置的使用方法包括以下步骤：

步骤S110：利用加热机构140对金属锂进行加热，以使金属锂液化形成液态锂。

需要说明的是，在步骤S110中，在惰性气体环境下对金属锂进行加热，以使金属锂液化形成液态锂。具体地，金属锂的熔点较低，只有180.5度，所以加热机构140的加热温度只需要高于180.5度，即可实现金属锂的加热液化，这样一来，便于实现后续雾状锂的低温喷涂，避免高温损伤负极片200的情况发生。

步骤S120：利用喷枪120将液态锂雾化，并喷涂至负极片200上。

需要说明的是，在步骤S120中，在惰性气体环境下将雾状锂喷涂至负极片200上，以实现低温喷涂，防止锂氧化。

步骤S130：利用滚压辊180对负极片200进行滚压。

需要说明的是，在步骤S130中，在惰性气体环境下将锂涂层与负极片200紧密压合于一体，提高预锂效果。

本发明实施例提供的预锂化装置100，加热机构140与储液罐130连接，加热机构140用于将金属锂加热形成液态锂，并将液态锂送入储液罐130，喷枪120同时与压缩机110和储液罐130连接，压缩机110用于向喷枪120提供压缩气体，喷枪120能够在压缩气体的作用下吸出储液罐130内的液态锂，并将液态锂雾化后喷涂至负极片200上。与现有技术相比，本发明提供的预锂化装置100由于采用了与储液罐130连接的加热机构140以及与压缩机110连接的喷枪120，所以能够快速实现负极片200的预锂化作业，操作简单，设备成本低，并且预锂化过程稳定高效，安全性强。使得预锂化装置的使用方法步骤简单，预锂效果好。

第二实施例

请参照图3，本发明实施例提供了一种预锂化装置100，与第一实施例相比，本实施例的区别在于加热机构140的安装位置不同。

本实施例中，预锂化装置100还包括输送管190，加热机构140设置于密封外壳150外，且通过输送管190与储液罐130连接，输送管190穿过密封外壳150设置。具体地，加热机构140在密封外壳150外对金属锂进行加热，以使金属锂液化形成液态锂，随后通过输送管190将液态锂送至密封外壳150内的储液罐130，以便于供喷枪120吸取。

本发明实施例提供的预锂化装置100的有益效果与第一实施例的有益效果相同，在此不再赘述。

第三实施例

请参照图4，本发明实施例提供了一种预锂化装置100，与第一实施例相比，本实施例的区别在于加热机构140的结构不同。

本实施例中，加热机构140包括加热罐141、加热元件142、流量调节阀143和液面探测器144。加热元件142安装于加热罐141上，加热罐141用于供金属锂放入，加热元件142用于对加热罐141进行加热，以使加热罐141内的金属锂液化形成液态锂。加热罐141与储液罐130连接，加热罐141内的液态锂能够在重力作用下流入储液罐130。

需要说明的是，流量调节阀143和液面探测器144均安装于加热罐141内，流量调节阀143用于调节液态锂从加热罐141流向储液罐130的流量，从而对雾状锂的喷涂量进行调节；液面探测器144用于检测加热罐141内液态锂的容积，以在液态锂不足的情况下发出警报，提醒工作人员在液态锂足量后再进行喷涂。

本发明实施例提供的预锂化装置100的有益效果与第一实施例的有益效果相同，在此不再赘述。

第四实施例

请参照图5，本发明实施例提供了一种预锂化装置100，与第一实施例相比，本实施例的区别在于加热机构140的结构不同。

本实施例中，加热机构140为电感耦合等离子光谱发生器(ICP)，加热机构140能够通过电感耦合等离子体的方式对金属锂进行加热，以熔融金属锂线材，使金属锂液化形成液态锂。

本发明实施例提供的预锂化装置100的有益效果与第一实施例的有益效果相同，在此不再赘述。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种预锂化装置，其特征在于，包括压缩机、喷枪、储液罐和加热机构，所述加热机构与所述储液罐连接，所述加热机构用于将金属锂加热形成液态锂，并将所述液态锂送入所述储液罐，所述喷枪同时与所述压缩机和所述储液罐连接，所述压缩机用于向所述喷枪提供压缩气体，所述喷枪能够在所述压缩气体的作用下吸出所述储液罐内的所述液态锂，并将所述液态锂雾化后喷涂至负极片上；

所述预锂化装置还包括密封外壳，所述压缩机、所述喷枪和所述储液罐均安装于所述密封外壳内，所述密封外壳用于填充惰性气体；

所述预锂化装置还包括气体过滤板，所述气体过滤板固定安装于所述密封外壳内，以将所述密封外壳分隔形成第一腔室和第二腔室，所述喷枪和所述储液罐均安装于所述第一腔室内，所述压缩机安装于所述第二腔室内，所述气体过滤板用于对在压力差作用下从所述第一腔室进入所述第二腔室的惰性气体进行过滤。

2.根据权利要求1所述的预锂化装置，其特征在于，所述加热机构安装于所述第一腔室内。

3.根据权利要求1所述的预锂化装置，其特征在于，所述预锂化装置还包括输送管，所述加热机构设置于所述密封外壳外，且通过所述输送管与所述储液罐连接，所述输送管穿过所述密封外壳设置。

4.根据权利要求1所述的预锂化装置，其特征在于，所述加热机构包括加热罐、加热元件、流量调节阀和液面探测器，所述加热元件安装于所述加热罐上，所述加热元件用于对所述加热罐进行加热，以使所述加热罐内的所述金属锂液化形成所述液态锂，所述加热罐与所述储液罐连接，所述流量调节阀和所述液面探测器均安装于所述加热罐内，所述流量调节阀用于调节所述液态锂从所述加热罐流向所述储液罐的流量，所述液面探测器用于检测所述加热罐内所述液态锂的容积。

5.根据权利要求1所述的预锂化装置，其特征在于，所述预锂化装置还包括传送辊，所述传送辊用于带动所述负极片进行走带，以使所述负极片持续通过所述喷枪的喷涂区域。

6.根据权利要求1所述的预锂化装置，其特征在于，所述预锂化装置还包括滚压辊，所述滚压辊用于在所述喷枪对所述负极片喷涂完成后对所述负极片进行滚压。

7.一种预锂化装置的使用方法，其特征在于，用于使用如权利要求1至6任一项所述的预锂化装置，所述预锂化装置的使用方法包括：

利用所述加热机构对所述金属锂进行加热，以使所述金属锂液化形成所述液态锂；

利用所述喷枪将所述液态锂雾化，并喷涂至所述负极片上。

8.根据权利要求7所述的预锂化装置的使用方法，其特征在于，所述利用所述喷枪将所述液态锂雾化，并喷涂至所述负极片上的步骤后，所述预锂化装置的使用方法还包括：

利用滚压辊对所述负极片进行滚压。

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