CN114300642A - 一种电池极片的制备系统及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池极片的制备系统及制备方法，制备系统包括极片基材放卷装置、极片基材收卷装置、静电喷涂装置、隔离装置以及辊压装置，所述极片基材放卷装置和所述极片基材收卷装置间隔布置形成收放极片基材的间隔，所述静电喷涂装置和隔离装置相对布置在所述间隔中，所述静电喷涂装置与所述隔离装置之间具有用于极片基材通过的间隙，所述辊压装置布置在所述静电喷涂装置在所述极片基材运动方向的下游。采用静电喷涂装置在极片基材上进行极粉涂覆，能够将极粉涂覆和辊压进行连续操作，无需进行干燥工序，节约了场地。隔离装置能够对一侧面进行有效隔离，避免静电喷涂装置喷涂的极粉落入一侧面上造成污染，影响后续电池极片的制造和使用。

Description

一种电池极片的制备系统及制备方法

技术领域

本发明涉及电池极片制备技术领域，具体涉及一种电池极片的制备系统及制备方法。

背景技术

现有的极片制造过程中，一般采用湿法涂覆的方法，涂覆效率慢、不环保，能耗大。而且极片制造过程中，如果双面喷涂极粉不一致的情况下，先喷涂的极粉容易出现被交叉污染的情况。

例如，在制备双极性电池极片时，由于双极性极片的正负极面密度不一致、压实密度不一致，实现涂覆双面不同面密度和压实密度不一致需要特殊方法，例如公开号为CN111430671A的发明专利公开了一种制备双极性极片的方法，该方法先在集流体的一个表面的正极材料层粗坯进行第一辊压处理，然后再集流体的另一个表面设置的负极材料粗坯以及经过第一辊压处理的正极材料粗坯同时进行第二辊压处理，以获得压实密度不一致的双极性极片，该制备方法是在集流体的两侧分别设置模板，并在模板中注入正极材料或者负极材料的浆液，进行干燥获得正极材料粗坯或负极材料粗坯，工艺繁琐，容易发生污染等。

现有的对极片基材进行静电喷涂的工艺中，当对极片基材一侧面进行静电喷涂的时候，另一侧面如果没有防护会很容易很极粉污染，影响后续电池极片的制造和使用。

发明内容

本发明为了解决现有技术问题中的一种或几种，提供了一种电池极片的制备系统及制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种电池极片的制备系统，包括极片基材放卷装置、极片基材收卷装置、静电喷涂装置、隔离装置以及辊压装置，所述极片基材放卷装置和所述极片基材收卷装置间隔布置以用于极片基材的收卷和放卷，所述静电喷涂装置和隔离装置沿垂直于收卷或放卷的方向相对布置在所述极片基材放卷装置和所述极片基材收卷装置之间，所述静电喷涂装置与所述隔离装置之间具有用于极片基材通过的间隙，所述辊压装置布置在所述静电喷涂装置在所述极片基材运动方向的下游。

本发明的有益效果是：采用静电喷涂装置在极片基材上进行极粉涂覆，能够将极粉涂覆和辊压进行连续操作，无需进行干燥工序，节约了场地。极片基材的两个侧面分别为一侧面和另一侧面，一侧面邻近隔离装置布置，另一侧面邻近静电喷涂装置布置，通过在静电喷涂装置相对的一侧设置隔离装置，当静电喷涂装置对极片基材的另一侧面进行静电喷涂极粉时，隔离装置能够对一侧面进行有效隔离，避免静电喷涂装置喷涂的极粉落入一侧面上造成污染，影响后续电池极片的制造和使用。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述隔离装置包括传送机构和第一隔离膜，所述第一隔离膜与极片基材的一侧面贴伏并覆盖，极片基材另一侧面为喷涂涂覆区域，所述传送机构与所述第一隔离膜连接并驱动所述第一隔离膜沿极片基材运动方向往复循环。

采用上述进一步方案的有益效果是：极片基材另一侧面上与静电喷涂装置对应的喷涂涂覆区域在进行极粉喷涂的时候，极片基材另一侧面的一侧面利用贴伏的隔离膜能够有效隔离防护，隔离外在粉尘，避免被喷涂的极粉污染。而且由于极片基材是连续运动的，通过传送机构驱动隔离膜沿极片基材运动方向往复循环，能够使隔离膜与极片基材同步运动，这样极片基材与隔离膜之间无相对位移，避免了将极片基材或者已经涂覆有极粉的极片基材上的极粉与隔离膜之间相互摩擦而导致损伤。

进一步，所述传送机构包括驱动部和皮带，所述第一隔离膜套设在所述皮带上，所述驱动部驱动所述皮带带动所述第一隔离膜沿极片基材运动方向往复循环。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置皮带驱动机构，可以利用皮带与第一隔离膜面接触带动隔离膜往复循环，不会对第一隔离膜造成损伤，也使第一隔离膜能够很好的与极片基材的一侧面对应的喷涂涂覆区域贴伏，起到有效的隔离防污染作用。

进一步，所述传送机构还包括导向辊和吸尘部，所述皮带与所述极片基材之间设有导向辊，所述第一隔离膜套设在所述皮带以及所述导向辊上，所述导向辊上的第一隔离膜与所述极片基材的一侧面贴伏，所述皮带与所述导向辊之间设有所述吸尘部。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置导向辊，使第一隔离膜的一部分贴伏在皮带上在皮带的带动下运动，使第一隔离膜的另一部分在导向辊的导向下与基材本体的一侧面贴伏，避免第一隔离膜同时与皮带与基材本体的一侧面接触而损伤第一隔离膜或基材本体，还能够使第一隔离膜与皮带之间预留一部分空间用于装配吸尘部，利用吸尘部对从第一隔离膜侧部进入的粉尘进行吸附。

进一步，还包括支撑极片基材的带电平台，所述带电平台位于所述第一隔离膜的内侧，所述带电平台与静电喷涂装置的喷口沿垂直于收卷或放卷的方向对应布置。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置带电平台，一方面可以为隔离膜进行一定的结构支撑，另一方面也为极片基材提供了与待喷涂极粉所带电荷相吸的异种电荷，以用于吸引极粉附着于基材表面。

进一步，所述静电喷涂装置在所述极片基材的运动方向的上游同侧设有加热装置，所述加热装置用于对极片基材进行加热。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过在静电喷涂装置的上游同侧设置加热装置，可以对极片基材的喷涂涂覆区域在被喷涂之前先进行加热，避免极粉中的粘结剂熔化，也使在进行喷涂的时候，极粉通过其中的粘结剂与极片基材的连接更加紧密。

进一步，所述静电喷涂装置与所述辊压装置之间设有除尘装置；所述静电喷涂装置与所述辊压装置之间还设有除尘装置，所述除尘装置包括第二防尘罩、刷粉轴以及除尘部，所述第二防尘罩罩设在极片基材上，所述第二防尘罩内设有一对刷粉轴，一对刷粉轴分别位于所述极片基材的两侧，所述第二防尘罩内与每个刷粉轴对应的位置还设有除尘部。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过在辊压装置之前设置除尘装置，可以将极片基材涂覆有极粉的一面上的大颗粒去除，避免在辊压的时候硌伤极片基材，可以将极片基材未涂覆有极粉的一面上的粉尘去除，避免污染极片，影响极片使用。

进一步，还包括用于在极片基材一侧面贴放第二隔离膜的隔离膜放卷装置，所述隔离膜放卷装置位于所述极片基材收卷装置在极片基材运动方向的上游。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置隔离膜放卷装置，对于在极片基材的两侧面分别设有正极粉和负极粉的双极性电池，能够利用隔离膜将正负极隔开，避免收卷导致正负极接触，而造成污染，而一旦正负极接触混料的话，会影响电池的电化学性能和安全性能。通过设置隔离膜放卷装置，放卷装置所用隔离膜可以采用电池结构中的隔膜或者固态电解质膜，收卷完成在进行冲切的时候，可以与极片一起冲切再进行堆叠，节省了材料和工序。

进一步，所述静电喷涂装置为两个，两个所述静电喷涂装置分别间隔布置在所述极片基材的两侧，两个所述静电喷涂装置相对的另一侧分别设有所述隔离装置，两个所述静电喷涂装置在所述极片基材运动方向的下游分别设有所述辊压装置。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置间隔布置在极片基材两侧的静电喷涂装置，可以实现在极片基材两侧分别喷涂正极粉和负极粉，获得双极性电池极片，采用一次辊压单面和二次辊压双面，先辊压压实阻抗大的极粉层，使用较大压力；二次辊压使用较小的辊压压力并控制上下辊压温度来控制双极性电极的双面承受不同辊压程度，进而控制正负极不同的面密度，防止正负极过压和辊压不充分的问题。正负极粉都采用静电喷涂的方式，而且每个静电喷涂装置的相对一侧都设置有隔离装置，每次喷涂都能够进行隔离防污染，有效提高了双极性极片的安全性能。

一种电池极片的制备方法，采用上述的一种制备系统实现，包括以下步骤：

采用极片基材放卷装置进行极片基材放卷，极片基材收卷装置进行极片基材收卷，极片基材通过极片基材放卷装置和极片基材收卷装置进行迁移；

采用静电喷涂装置将极粉喷涂在极片基材的一侧面上，隔离装置与极片基材同步运行对极片基材的另一侧面进行隔离防护；

采用辊压装置对经过喷涂的极片基材的一侧面进行辊压，获得单面单极性极片。

本发明的有益效果是：本发明的制备方法可以只在极片基材的一侧面上涂覆极粉，用来制备单面单极性极片，采用静电喷涂装置在极片基材上进行极粉涂覆，能够将极粉涂覆和辊压进行连续操作，无需进行干燥工序，节约了场地。本实施例的制备方法因体系不同可以用于制作钠离子电池、锂离子电池以及钠锂固态电池等。

一种电池极片的制备方法，采用上述的一种制备系统实现，包括以下步骤：

采用极片基材放卷装置进行极片基材放卷，极片基材收卷装置进行极片基材收卷，极片基材通过极片基材放卷装置和极片基材收卷装置进行迁移；

采用第一静电喷涂装置将正极极粉喷涂在极片基材的一侧面上，与第一静电喷涂装置相对的第一隔离装置与极片基材同步运行对极片基材的另一侧面进行隔离防护；

采用第一静电喷涂装置下游的第一辊压装置对经过喷涂的极片基材的一侧面进行一次辊压，辊压压力为10t-90t，获得载有正极极粉的单面极片；

采用第二静电喷涂装置将负极极粉喷涂在极片基材的另一侧面上，与第二静电喷涂装置相对的第二隔离装置与极片基材同步运行对极片基材涂覆有正极极粉的一侧面进行隔离防护；

采用第二静电喷涂装置下游的第二辊压装置对经过喷涂正极极粉和负极极粉的极片基材的两侧面同时进行二次辊压，其中，二次辊压的次数为0～2 次，进行二次辊压时的辊压压力为10t-70t、辊压温度为60～400℃，获得具有正极层和负极层的。

本发明的制备方法采用双面静电干法涂覆正负极方式，不需要干燥，可以直接连续对辊，采用一次单面辊压和二次双面辊压，先辊压压实阻抗大的极粉层，使用较大压力，二次辊压使用较小的辊压压力并控制上下辊压温度来控制双极性电极的双面承受不同辊压程度，进而控制正负极不同的面密度，防止正负极过压和辊压不充分的问题。

附图说明

图1为本发明实施例1的单面单极性极片制备系统的工艺流程示意图；

图2为本发明实施例2的单面单极性极片制备系统的工艺流程示意图；

图3为本发明实施例3的双极性极片制备系统的工艺流程的前半部分示意图；

图4为本发明实施例3的双极性极片制备系统的工艺流程的后半部分示意图；

图5为本发明隔离装置的结构示意图；

图6为本发明纠偏装置的结构示意图；

图7为本发明带电平台与极片基材以及第一隔离膜配合的结构示意图；

图8为本发明制备的双极性极片的主视结构示意图；

图9为本发明制备的双极性极片的侧视结构示意图；

图10为双极性极片制备的电池结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、极片基材放卷装置；11、极片基材；12、第一导向轴；13、极片基材收卷装置；14、隔离膜放卷装置；15、纠偏装置；16、第二导向轴；17、第一加热装置；18、第二加热装置；19、第三导向轴；190、第二隔离膜；191、激光传感器发射端；192、激光传感器接收端；

2、第一静电喷涂装置；21、升降控制器；22、喷嘴；23、喷涂吸尘装置；24、第一防尘罩；

3、第一隔离装置；31、电机驱动轴；32、支撑轴；33、导向辊；34、第一隔离膜；35、皮带；36、吸尘部；37、带电平台；38、传动电机；39、支臂；390、滚轮；

4、除尘装置；41、刷粉轴；42、第二防尘罩；43、除尘部；

5、第一辊压装置；51、第二辊压装置；

6、第二静电喷涂装置；

7、第二隔离装置；

8、双极性极片；81、正极层；82、负极层；83、端板；9、高压发生器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例的一种电池极片的制备系统，包括极片基材放卷装置1、极片基材收卷装置13、静电喷涂装置、隔离装置以及辊压装置，所述极片基材放卷装置1和所述极片基材收卷装置13间隔布置以用于极片基材11的收卷和放卷，所述静电喷涂装置和隔离装置沿垂直于收卷或放卷的方向相对布置在所述极片基材放卷装置1和所述极片基材收卷装置13之间，所述静电喷涂装置与所述隔离装置之间具有用于极片基材11通过的间隙，所述辊压装置布置在所述静电喷涂装置在所述极片基材11运动方向的下游。通过在静电喷涂装置相对的一侧设置隔离装置，当静电喷涂装置对极片基材的另一侧面进行静电喷涂极粉时，隔离装置能够对一侧面进行有效隔离，避免静电喷涂装置喷涂的极粉落入一侧面上造成污染，影响后续电池极片的制造和使用。

本实施例只在极片基材11的一侧面喷涂极粉，用来制备单面单极性极片，本实施例的静电喷涂装置、隔离装置、辊压装置、除尘装置以及加热装置都采用一组即可，静电喷涂装置可以采用从极片基材的下方另一侧面进行静电喷涂，如图3所示，也可以采用从极片基材11的上方一侧面进行静电喷涂。如图1所示，以从极片基材11的上方一侧面进行静电喷涂为例，本实施例的静电喷涂装置、隔离装置、辊压装置、除尘装置分别为第一静电喷涂装置2、第一隔离装置3、第一辊压装置5、除尘装置4。

本实施例的第一隔离装置3可以有多种实施方式，分别如下：

具体实施方式一，第一隔离装置3可以采用隔离罩直接罩设在极片基材 11的一侧面上，隔离罩可以无限接近所述极片基材11的一侧面，可以实现有效隔离防护，还不会影响极片基材11的收放卷运动。还可以在隔离罩内设置吸尘部，对进入隔离罩内的粉尘进行有效吸附。

具体实施方式二，如图1所示，所述第一隔离装置3包括传送机构和第一隔离膜34，所述第一隔离膜34与极片基材11的一侧面贴伏并覆盖极片基材11另一侧面上的喷涂涂覆区域，所述传送机构与所述第一隔离膜34连接并驱动所述第一隔离膜34沿极片基材11运动方向往复循环。极片基材11 另一侧面上与静电喷涂装置对应的喷涂涂覆区域在进行极粉喷涂的时候，极片基材11一侧面与第一隔离膜34有效贴伏，不会存在任何粉尘进入的缝隙，能够有效隔离防护，隔离外在粉尘，避免被喷涂的极粉污染。而且由于极片基材11是连续运动的，通过传送机构驱动第一隔离膜34沿极片基材11运动方向往复循环，能够使第一隔离膜34与极片基材11同步运动，这样极片基材11与第一隔离膜34之间无相对位移，避免了将极片基材11或者已经涂覆有极粉的极片基材11上的极粉与第一隔离膜34之间相互摩擦而导致损伤。

如图1所示，具体实施方式二中的所述传送机构包括驱动部和皮带35，所述第一隔离膜34套设在所述皮带35上，所述驱动部驱动所述皮带35带动所述第一隔离膜34沿极片基材11运动方向往复循环，所述皮带35上的第一隔离膜34与所述极片基材11的一侧面贴伏。其中，所述驱动部可以有有多种驱动方式，例如可以采用传动电机来驱动皮带35运转，与传动电机配合的还有支撑轴32。如图5所示，图5给出了第二隔离装置7的结构示意图，图5中的传动电机38通过电机驱动轴31驱动皮带35在电机驱动轴31 和支撑轴32之间转动，第一隔离装置3的结构与第二隔离装置7结构相同。通过设置皮带驱动机构，可以利用皮带与隔离膜面接触带动隔离膜往复循环，不会对隔离膜造成损伤，也使隔离膜能够很好的与极片基材的一侧面对应的喷涂涂覆区域贴伏，起到有效的隔离防污染作用。

为了进一步提高具体实施方式二中第一隔离装置3的隔离防污染效率，所述传送机构还包括导向辊33和吸尘部36，如图1所示，所述皮带35与所述极片基材11之间设有导向辊33，所述第一隔离膜34套设在所述皮带35 以及所述导向辊33上，所述导向辊33上的第一隔离膜34与所述极片基材 11的一侧面贴伏，所述皮带35与所述导向辊33之间设有所述吸尘部36。通过设置导向辊，使隔离膜的一部分贴伏在皮带上在皮带的带动下运动，使隔离膜的另一部分在导向辊的导向下与基材本体的一侧面贴伏，避免隔离膜同时与皮带与基材本体的一侧面接触而损伤隔离膜或基材本体，还能够使隔离膜与皮带之间预留一部分空间用于装配吸尘部，利用吸尘部对从隔离膜侧部进入的粉尘进行吸附。

如图1所示，本实施例的一个进一步方案为，本实施例的制备系统还包括用于支撑极片基材11的带电平台37，所述带电平台37位于所述第一隔离膜34的内侧，所述带电平台37与第一静电喷涂装置2的喷口沿垂直于收卷或放卷的方向对应布置。可以将带电平台37连接高压发生器9，利用高压发生器9为带电平台37提供电压。通过设置带电平台，一方面可以为隔离膜进行一定的结构支撑，另一方面带电平台还带正面或负电连接极片基材，为极片基材提供了与待喷涂极粉所带电荷相吸的异种电荷，以用于吸引极粉往基材方向运动并附着于基材表面，如图7所示，本实施例的带电平台37的一个可选方案为，所述带电平台37可以采用U型或倒U型结构(具体可以根据带电平台37的设置方位来确定，如果带电平台37是设置在极片基材11 与第一隔离膜34的上方，则选用倒U型结构；如果带电平台37是设置在极片基材11与第一隔离膜34下方，则选用U型结构，如图7所示)，使带电平台37扣设在第一隔离膜34以及极片基材11上，并使带电平台37的两个自由端形成向带电平台37的U型结构或倒U型结构内弯折的两个支臂39，并使两个支臂39通过滚轮390与极片基材11进行滚触，实现与极片基材11 接触传递电荷的作用，还避免极片基材11在接触过程中出现划伤。

为了提高静电喷涂装置的喷涂效率，如图1所示，本实施例的制备系统还可以包括第一加热装置17，所述第一静电喷涂装置2在所述极片基材11 的运动方向的上游同侧设有所述第一加热装置17，所述第一加热装置17用于对极片基材11进行加热并使极片基材11的温度低于第一静电喷涂装置2 喷涂极粉中粘结剂的熔点温度。通过在静电喷涂装置的上游同侧设置加热装置，可以对极片基材的喷涂涂覆区域在被喷涂之前先进行加热，避免极粉中的粘结剂熔化，也使在进行喷涂的时候，极粉通过其中的粘结剂与极片基材的连接更加紧密。

如图1所示，本实施例的一个进一步方案为，所述第一静电喷涂装置2 与所述第一辊压装置5之间设有除尘装置4。通过在第一辊压装置之前设置除尘装置，可以将极片基材涂覆有极粉的一面上的大颗粒去除，避免在辊压的时候硌伤极片基材，可以将极片基材未涂覆有极粉的一面上的粉尘去除，避免污染极片，影响极片使用。

本实施例的除尘装置4可以采用现有的吸尘器来实现，本实施例还提供了一种优选的方式，如图1所示，除尘装置4包括第二防尘罩42、刷粉轴 41以及除尘部，所述第二防尘罩42罩设在极片基材11上并不会影响极片基材11的正常运动，所述第二防尘罩42内设有一对刷粉轴，一对刷粉轴分别位于所述极片基材11的两个侧面并通过动力驱动来对极片基材11的两个侧面上的浮粉或杂质进行刷除，所述第二防尘罩42内与每个刷粉轴41对应的位置还设有除尘部43，除尘部43可以采用负压吸尘机构，来对刷粉轴41 刷落的粉尘进行有效除去。本实施例的

如图1所示，本实施例的还包括用于在极片基材11一侧面贴放第二隔离膜190的隔离膜放卷装置14，所述隔离膜放卷装置14位于所述极片基材收卷装置13在极片基材11运动方向的上游。可以在隔离膜放卷装置14和极片基材收卷装置13之间设置第三导向轴19，利用第三导向轴将第二隔离膜190贴伏在极片基材的一侧面上。通过设置隔离膜放卷装置，对于在极片基材的两侧面分别设有正极粉和负极粉的双极性电池，能够利用隔离膜将正负极隔开，避免收卷导致正负极接触，而造成污染，而一旦正负极接触混料的话，会影响电池的电化学性能和安全性能。通过设置隔离膜放卷装置，放卷装置所用隔离膜可以采用电池结构中的隔膜或者固态电解质膜，收卷完成在进行冲切的时候，可以与极片一起冲切再进行堆叠，节省了材料和工序。

如图1和图6所示，为了防止第二隔离膜190在收卷的时候与极片基材 11发生偏移，可以在隔离膜放卷装置14和极片基材收卷装置13之间设置纠偏装置15，纠偏装置15可以采用两组激光传感器，每组激光传感器包括激光传感器发射端191和激光传感器接收端192，当所述第二隔离膜190的一侧边缘位于一组激光传感器的激光传感器发射端191和激光传感器接收端 192之间时，可以控制隔离膜放卷装置14使第二隔离膜190回位，起到对第二隔离膜190的纠偏作用；当所述极片基材11的一侧边缘位于另一组激光传感器的激光传感器发射端191和激光传感器接收端192之间，可以控制极片基材收卷装置13使极片基材11回位，起到对极片基材11的纠偏作用。使用具有两个激光传感器的纠偏装置15进行相对位移及收卷卷筒的收卷距离调节，防止在收卷过程中第二隔离膜190和极片基材11边缘不齐的问题。

本实施例的第一静电喷涂装置2、第一辊压装置5、极片基材放卷装置1、第一加热装置17以及极片基材收卷装置13可以采用现有的设备实现。例如，如图1所示，所述第一静电喷涂装置2具体包括有升降控制器21、第一防尘罩24、喷嘴22和喷涂吸尘装置23，所述第一防尘罩24罩设在所述升降控制器21、喷嘴22以及喷涂吸尘装置23外侧，所述升降控制器21与喷嘴22 连接并控制喷嘴22升降来对极片基材11的喷涂涂覆区域进行喷涂调整，所述喷涂吸尘装置23位于所述喷嘴22的一侧，并对第一防尘罩24内的喷尘进行吸附；第一静电喷涂装置2还包括有粉体除尘部、粉体运送管道、粉体运送载气等其他结构可参考现有技术。本实施例的所述第一辊压装置5可以采用能够调节压力和温度的对辊，第一辊压装置5的上辊和下辊分别具有加热功能。本实施例的第一加热装置17可以采用电加热器等。本实施例的极片基材放卷装置1可以采用放卷轴，极片基材收卷装置13可以采收卷轴，极片基材11位于放卷轴和收卷轴之间的间隔中，为了使极片基材11的运动更加平稳，也为了更好的与静电涂覆装置、隔离装置等配合，如图1所示，可以在靠近极片基材放卷装置1的位置设置第一导向轴12，可以在靠近极片基材收卷装置13的位置设置第二导向轴16，利用第一导向轴12和第二导向轴16为极片基材提供支撑导向。

采用本实施例的制备系统制备电池极片的具体方法包括以下步骤：

采用极片基材放卷装置1进行极片基材11放卷，极片基材收卷装置13 进行极片基材11收卷，极片基材11位于极片基材放卷装置1和极片基材收卷装置13之间的间隔中；极片基材11上待涂覆的极粉可以为正极极粉，也可以为负极极粉。正极极粉可以包括普鲁士蓝类、层状尖晶石类、聚阴离子类钠离子正极，负极极粉可以包括硬碳、软碳等钠电负极。

采用第一静电喷涂装置2将极粉喷涂在极片基材11的上侧面上，使第一静电喷涂装置的喷涂口与极片基材11之间的距离为0.5cm-20cm，喷涂静电电压5KV-100KV；第一隔离装置3与极片基材11同步运行对极片基材11 的下侧面进行隔离防护；

采用第一辊压装置5对经过喷涂的极片基材11的上侧面进行辊压，可以根据需要的极粉厚度以及压实密度来选择辊压压力，获得单面单极性极片。

本实施例采用静电喷涂装置在极片基材上进行极粉涂覆，能够将极粉涂覆和辊压进行连续操作，无需进行干燥工序，节约了场地。

实施例2

如图2所示，本实施例的一种电池极片的制备系统，由于本实施例也只在极片基材11的一侧面喷涂极粉，用来制备单面单极性极片，本实施例的静电喷涂装置、隔离装置、辊压装置、除尘装置以及加热装置也都采用一组即可，静电喷涂装置可以采用从极片基材的下方进行静电喷涂，如图2所示，以从极片基材的下方进行静电喷涂为例，本实施例的静电喷涂装置、隔离装置、辊压装置、加热装置分别为第二静电喷涂装置6、第二隔离装置7、第二辊压装置51、第二加热装置18，其中第二静电喷涂装置6位于极片基材 11的下方进行喷涂，第二隔离装置7位于极片基材11的上方进行隔离，所述第二加热装置18位于极片基材11的下方对将要进行进行喷涂的极片基材 11一侧面进行加热，除了上下位置关系不同外，这些部件的具体结构可以采用与实施例1中第一静电喷涂装置2、第一隔离装置3、第一辊压装置5、第一加热装置17相同的结构，本实施例制备系统的其他结构也采用与实施例1 相同的结构以及布置方式，不再赘述。

采用本实施例的制备系统制备电池极片的具体方法包括以下步骤：

采用极片基材放卷装置1进行极片基材11放卷，极片基材收卷装置13 进行极片基材11收卷，极片基材11通过极片基材放卷装置1和极片基材收卷装置13进行迁移；极片基材11上待涂覆的极粉可以为正极极粉，也可以为负极极粉。正极极粉可以包括普鲁士蓝类、层状尖晶石类、聚阴离子类钠离子正极，负极极粉可以包括硬碳、软碳等钠电负极。

采用第二静电喷涂装置将极粉喷涂在极片基材11的下侧面上，使静电喷涂装置的喷涂口与极片基材11之间的距离为0.5cm-20cm，喷涂静电电压 5KV-100KV；第二隔离装置7与极片基材11同步运行对极片基材11的上侧面进行隔离防护；

采用第二辊压装置51对经过喷涂的极片基材11的下侧面进行辊压，可以根据需要的极粉厚度以及压实密度来选择辊压压力，获得单面单极性极片。

实施例3

如图3和图4所示，本实施例的一种电池极片的制备系统中的静电喷涂装置为两个，两个所述静电喷涂装置分别间隔布置在所述极片基材11的两侧，两个所述静电喷涂装置相对的另一侧分别设有所述隔离装置，两个所述静电喷涂装置在所述极片基材11运动方向的下游分别设有所述辊压装置。每个静电喷涂装置和对应的辊压装置之间均设有除尘装置4。

本实施例的两个静电喷涂装置分别为第一静电喷涂装置2和第二静电喷涂装置6，与所述第一静电喷涂装置2配合使用的第一隔离装置3、第一辊压装置5、第一加热装置17和除尘装置4可以采用与实施例1相同的布置方式和结构。与第二静电喷涂装置6配合使用的第二隔离装置7、第二辊压装置51、第二加热装置18和除尘装置4可以采用与实施例2相同的布置方式和结构。

本实施例的通过设置间隔布置在极片基材两侧的静电喷涂装置，可以实现在极片基材两侧分别喷涂正极粉和负极粉，获得双极性电池极片，采用一次辊压单面和二次辊压双面，先辊压压实阻抗大的极粉层，使用较大压力；二次辊压使用较小的辊压压力并控制上下辊压温度来控制双极性电极的双面承受不同辊压程度，进而控制正负极不同的面密度，防止正负极过压和辊压不充分的问题。正负极粉都采用静电喷涂的方式，而且每个静电喷涂装置的相对一侧都设置有隔离装置，每次喷涂都能够进行隔离防污染，有效提高了双极性极片的安全性能。

采用本实施例的制备系统制备电池极片的具体方法包括以下步骤：

采用极片基材放卷装置1进行极片基材11放卷，极片基材收卷装置13 进行极片基材11收卷，极片基材11通过极片基材放卷装置1和极片基材收卷装置13进行迁移；极片基材11上待涂覆的极粉可以为正极极粉，也可以为负极极粉。正极极粉可以包括普鲁士蓝类、层状尖晶石类、聚阴离子类钠离子正极，负极极粉可以包括硬碳、软碳等钠电负极。

采用第一静电喷涂装置2将正极极粉喷涂在极片基材11的上侧面上，使第一静电喷涂装置的喷涂口与极片基材11之间的距离为0.5cm-20cm，喷涂静电电压5KV-100KV；与第一静电喷涂装置2相对的第一隔离装置3与极片基材11同步运行对极片基材11的下侧面进行隔离防护；

采用第一静电喷涂装置2下游的第一辊压装置5对经过喷涂的极片基材 11的上侧面进行一次辊压，辊压压力为10t-90t，获得载有正极极粉的单面极片；

采用第二静电喷涂装置6将负极极粉喷涂在极片基材11的下侧面上，使第二静电喷涂装置的喷涂口与极片基材11之间的距离为0.5cm-20cm，喷涂静电电压5KV-100KV；与第二静电喷涂装置6相对的第二隔离装置7与极片基材11同步运行对极片基材11涂覆有正极极粉的上侧面进行隔离防护；

采用第二静电喷涂装置6下游的第二辊压装置51对经过喷涂正极极粉和负极极粉的极片基材11的上下两侧面同时进行二次辊压，其中，二次辊压的次数为0～2次(其中静电喷涂的为金属类的极粉或无孔电极则不需要辊压，辊压次数为0；其余含有粘结剂类的多孔电极则需要进一步辊压，次数为1-2次)，进行二次辊压时的辊压压力为10t-70t、辊压温度为60～400℃，获得具有正极层81和负极层82的双极性极片8，如图8和图9所示。在进行收卷时，涂覆好正极极粉的上采用等宽或加宽的第二隔离膜遮挡。

静电喷涂和辊压之后得到的极片，正极层厚度20-200μm，面密度 0.35g/100cm²～10g/100cm²，压实密度1.7g/cm³～5g/cm³；负极层厚度 25μm～400μm，面密度0.1g/100cm²～6g/100cm²，压实密度0.4g/cm³～3g/cm³；正负极面密度比值0.95～7；正负极厚度之比0.80～20。所得到的极片正极侧极粉长度和宽度比负极极粉长度和宽度小0.5mm-3mm，让负极层82包覆正极层81，以起到过量的作用。制成的极片可以为多孔电极或无孔电极。制作的极片粘附力强，不造成正负极两侧因为面密度、压实密度、厚度不一致导致的应力和卷曲。组成的电池内芯结构由极片和隔膜或固态电解质膜及两侧端板83组成，形成负极包覆正极的结构。最外两侧极片分别为单面正极和单面负极。

本实施例采用静电喷涂装置在极片基材上进行极粉涂覆，能够将极粉涂覆和辊压进行连续操作，无需进行干燥工序，节约了场地。

现采用实施例3的制备系统和制备方法制备钠离子双极性电池，极片基材采用铝箔，具体试验例如下：

试验例1

配制磷酸钒钠、PEO、NaFSI、CB正极极粉；配制硬碳、CB、PEO、 NaFSI负极极粉；采用第一加热装置和第二加热装置将铝箔的另一侧面温度加热至80℃；在铝箔的上侧面采用第一静电喷涂装置喷涂正极极粉，获得厚度为100μm、面密度为3.6g/100cm²、电压25KV的正极极粉，利用第一辊压装置初次辊压至90μm，辊压温度60℃；在铝箔的下侧面采用第二静电喷涂装置喷涂负极极粉，获得厚度为100μm、面密度为1.3g/100cm²、电压15KV 的负极极粉；采用第二辊压装置对涂覆有正负极粉的铝箔进行第二次辊压，第二辊压装置的上层正极辊的温度为60℃，下层负极辊的温度为45℃。得到正极层厚度85μm，负极层厚度75μm；裁切冲片后的极片与固态电解质膜 PEO/NaFSI叠片制成双极性钠离子全固态电池，可以参考图8～图10的结构。

试验例2

配制磷酸钒钠、PEO、NaFSI、CB正极极粉；配制硬碳、CB、PEO、 NaFSI负极极粉；采用第一加热装置和第二加热装置将铝箔的另一侧面温度加热至80℃；在铝箔的上侧面采用第一静电喷涂装置喷涂正极极粉，获得厚度为140μm、面密度5g/100cm²、电压25KV的正极极粉，利用第一辊压装置初次辊压至126μm，辊压温度60℃；在铝箔的下侧面采用第二静电喷涂装置喷涂负极混合极粉，获得厚度为138μm、面密度1.8g/100cm²、电压15KV 的负极极粉；采用第二辊压装置对涂覆有正负极粉的铝箔进行第二次辊压，第二辊压装置的上层正极辊的温度为60℃，下层负极辊的温度为45℃。得到正极层厚度120μm、负极层厚度106μm的超厚极片；裁切冲片后的双极性极片与固态电解质膜PEO/NaFSI叠片设置在两块端板83之间制成双极性钠离子全固态电池，可以参考图8～图10的结构。

试验例3：

配制磷酸钒钠、PEO、NaFSI、CB正极极粉；采用第一加热装置将铝箔温度加热至80℃；在铝箔的上侧面采用第一静电喷涂装置喷涂正极极粉，获得厚度为100μm、面密度3.6g/100cm²、电压25KV的正极极粉；利用第一辊压装置初次辊压至正极层85μm，辊压温度60℃；铝箔下侧面静电喷涂钠金属粉40-50μm，电压5KV，形成致密粘附力强的钠层；不实施第二次辊压；通过裁切冲片之后与钠离子固态电解质膜组成固态钠金属电池。

试验例4：

配制三元钠离子正极、粘结剂PVDF、导电剂CB正极极粉；采用第一加热装置和第二加热装置将铝箔的另一侧面温度加热至240℃；在铝箔的上侧面采用第一静电喷涂装置喷涂正极极粉，获得厚度为70μm、面密度1.8 g/100cm²、电压25KV的正极极粉；利用第一辊压装置初次辊压至60μm，初次辊压压力85T、辊压温度180℃；制备硬碳、PVDF、导电剂CB负极混合极粉。在铝箔的下侧面采用第二静电喷涂装置喷涂负极极粉，获得厚度为 75μm、面密度1.0g/100cm²的负极极粉。采用第二辊压装置对涂覆有正负极粉的铝箔进行第二次辊压，第二次辊压70T，辊压温度120℃。正极层厚度 55μm，负极层厚度55μm。通过裁切冲片之后与PE膜或PP膜组成液态双极性钠离子电池。

试验例5：

配制普鲁士蓝正极、粘结剂PVDF、导电剂CB正极极粉；采用第一加热装置和第二加热装置将铝箔的另一侧面温度加热至240℃；在铝箔的上侧面采用第一静电喷涂装置喷涂正极极粉，获得厚度为90μm、面密度2.0 g/100cm²、电压25KV的正极极粉；利用第一辊压装置初次辊压，初次辊压压力85T至70μm，辊压温度180℃；制备硬碳、PVDF、导电剂CB负极极粉。在铝箔的下侧面采用第二静电喷涂装置喷涂负极极粉，获得厚度为 90μm、面密度1.2g/100cm²的负极极粉。采用第二辊压装置对涂覆有正负极粉的铝箔进行第二次辊压，第二次辊压压力为70T，辊压温度120℃。正极层厚度60μm，负极层厚度75μm。通过裁切冲片之后与PE膜或PP膜组成液态双极性钠离子电池。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“上游”、“下游”、“内”、“外”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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电池极片的制备系统，其特征在于，包括极片基材放卷装置(1)、极片基材收卷装置(13)、静电喷涂装置、隔离装置以及辊压装置，所述极片基材放卷装置(1)和所述极片基材收卷装置(13)间隔布置以用于极片基材(11)的收卷和放卷，所述静电喷涂装置和隔离装置沿垂直于收卷或放卷的方向相对布置在所述极片基材放卷装置(1)和所述极片基材收卷装置(13)之间，所述静电喷涂装置与所述隔离装置之间具有用于极片基材(11)通过的间隙，所述辊压装置布置在所述静电喷涂装置在所述极片基材(11)运动方向的下游。

2.根据权利要求1所述一种电池极片的制备系统，其特征在于，所述隔离装置包括传送机构和第一隔离膜(34)，所述第一隔离膜(34)与极片基材(11)的一侧面贴伏并覆盖，极片基材(11)另一侧面为喷涂涂覆区域，所述传送机构与所述第一隔离膜(34)连接并驱动所述第一隔离膜(34)沿极片基材(11)运动方向往复循环。

3.根据权利要求2所述一种电池极片的制备系统，其特征在于，所述传送机构包括驱动部和皮带(35)，所述第一隔离膜(34)套设在所述皮带(35)上，所述驱动部驱动所述皮带(35)带动所述第一隔离膜(34)沿极片基材(11)运动方向往复循环。

4.根据权利要求3所述一种电池极片的制备系统，其特征在于，所述传送机构还包括导向辊(33)和吸尘部(36)，所述皮带(35)与所述极片基材(11)之间设有导向辊(33)，所述第一隔离膜(34)套设在所述皮带(35)以及所述导向辊(33)上，所述导向辊(33)上的第一隔离膜(34)与所述极片基材(11)的一侧面贴伏，所述皮带(35)与所述导向辊(33)之间设有所述吸尘部(36)。

5.根据权利要求2所述一种电池极片的制备系统，其特征在于，还包括支撑极片基材(11)的带电平台(37)，所述第一隔离膜(34)位于所述带电平台(37)与极片基材(11)之间，所述带电平台(37)与静电喷涂装置的喷口沿垂直于收卷或放卷的方向对应布置。

6.根据权利要求1所述一种电池极片的制备系统，其特征在于，在所述静电喷涂装置的上游同侧设有加热装置，所述加热装置用于对极片基材(11)进行加热；

所述静电喷涂装置与所述辊压装置之间还设有除尘装置(4)，所述除尘装置(4)包括第二防尘罩(42)、刷粉轴(41)以及除尘部(43)，所述第二防尘罩(42)罩设在极片基材(11)上，所述第二防尘罩(42)内设有一对刷粉轴(41)，一对刷粉轴(41)分别位于所述极片基材(11)的两侧，所述第二防尘罩(42)内与每个刷粉轴(41)对应的位置还设有除尘部(43)。

7.根据权利要求1所述一种电池极片的制备系统，其特征在于，还包括用于在极片基材(11)一侧面贴放第二隔离膜(190)的隔离膜放卷装置(1)，所述隔离膜放卷装置(1)位于所述极片基材收卷装置(13)在极片基材(11)运动方向的上游。

8.根据权利要求1至7任一项所述一种电池极片的制备系统，其特征在于，所述静电喷涂装置为两个，两个所述静电喷涂装置分别间隔布置在所述极片基材(11)的两侧，两个所述静电喷涂装置相对的另一侧分别设有所述隔离装置，两个所述静电喷涂装置在所述极片基材(11)运动方向的下游分别设有所述辊压装置。

9.一种电池极片的制备方法，其特征在于，采用权利要求1至7任一项所述的制备系统实现，包括以下步骤：

采用极片基材放卷装置(1)进行极片基材(11)放卷，极片基材收卷装置(13)进行极片基材(11)收卷，极片基材(11)通过极片基材放卷装置(1)和极片基材收卷装置(13)进行迁移；

采用静电喷涂装置将极粉喷涂在极片基材(11)的一侧面上，隔离装置与极片基材(11)同步运行对极片基材(11)的另一侧面进行隔离防护；

采用辊压装置对经过喷涂的极片基材(11)的一侧面进行辊压，获得单面单极性极片。

10.一种电池极片的制备方法，其特征在于，采用权利要求8所述的制备系统实现，包括以下步骤：

采用极片基材放卷装置(1)进行极片基材(11)放卷，极片基材收卷装置(13)进行极片基材(11)收卷，极片基材(11)通过极片基材放卷装置(1)和极片基材收卷装置(13)进行迁移；

采用第一静电喷涂装置(2)将正极极粉喷涂在极片基材(11)的一侧面上，与第一静电喷涂装置(2)相对的第一隔离装置(3)与极片基材(11)同步运行对极片基材(11)的另一侧面进行隔离防护；

采用第一静电喷涂装置(2)下游的第一辊压装置(5)对经过喷涂的极片基材(11)的一侧面进行一次辊压，辊压压力为10t-90t，获得载有正极极粉的单面极片；

采用第二静电喷涂装置(6)将负极极粉喷涂在极片基材(11)的另一侧面上，与第二静电喷涂装置(6)相对的第二隔离装置(7)与极片基材(11)同步运行对极片基材(11)涂覆有正极极粉的一侧面进行隔离防护；

采用第二静电喷涂装置(6)下游的第二辊压装置(51)对经过喷涂正极极粉和负极极粉的极片基材(11)的两侧面同时进行二次辊压，其中，二次辊压的次数为0～2次，进行二次辊压时的辊压压力为10t-70t、辊压温度为60～400℃，获得具有正极层(81)和负极层(82)的双极性极片(8)。

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