CN114904713B - 一种电池极片挂浆装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池极片挂浆装置，包括导向机构、至少一个浆料盒、以及位于浆料盒底部的涂覆机构。经过预处理的极片在导向机构的作用下，自上而下依次经过浆料盒和涂覆机构，极片在浆料盒内进行挂浆并在浆料盒底部的涂覆机构的作用下，得到浆料层厚度可控且表面平整均匀的电极片。同时，与现有技术中电极片拉浆时自下而上的拉浆方式相比，本发明电极片挂浆时自上而下的挂浆方式，更适合制备厚电极。本发明挂浆装置可以同时设有多个浆料盒，或者浆料盒底部可以设有多个极片通槽，多个电极片可同时进行挂浆，提高挂浆效率，完成挂浆的电极片可以在复合导向机构的作用下，达到多种形式的复合，形成电池对或者电池组，提高电池的生产效率。

Description

一种电池极片挂浆装置
技术领域
本发明涉及电池领域，具体地涉及一种电池极片的挂浆装置。
背景技术
现有电池极片的制造工艺中，锂离子电池早期采用的是拉浆-辊压-分切工艺，目前锂离子电池采用的精密涂覆-辊压-分切工艺，铅酸电池中有部分采用拉浆/涂浆-烘干-模切工艺，这种工艺制备的电极材料层厚度方面都只能达到0.1mm左右，再增加厚度会造成电极材料层厚度不均、龟裂、脱落等问题。此外，采用精密涂覆的方法制备双侧涂覆电极片时需要二次涂覆成型，工艺复杂，制备效率较低，成本较高。
发明内容
针对以上存在的问题，本发明提供一种电池极片挂浆装置，包括导向机构、至少一个浆料盒、以及位于浆料盒底部的涂覆机构。经过预处理的极片在导向机构的作用下，自上而下依次经过浆料盒和涂覆机构，极片在浆料盒内进行挂浆并在浆料盒底部的涂覆机构的作用下，得到浆料层厚度可控且表面平整均匀的电极片。同时，与现有技术中电极片拉浆时自下而上的拉浆方式相比，本发明电极片挂浆时自上而下的挂浆方式，更适合制备厚电极。本发明挂浆装置可以同时设有多个浆料盒，或者浆料盒底部可以设有多个极片通槽，多个电极片可同时进行挂浆，提高挂浆效率，并且，本发明中，完成挂浆的电极片可以在复合导向机构的作用下，达到多种形式的复合，形成电池对或者电池组，提高电池的生产效率。
本发明提供的技术方案如下：
一种电池极片挂浆装置，包括导向机构、至少一个浆料盒、以及位于浆料盒底部的涂覆机构，其中浆料盒的底部设有一个或多个极片通槽供一个或多个极片通过，浆料盒的极片进口位于极片通槽的上部，经过预处理的极片自上而下依次通过浆料盒的极片进口和底部的极片通槽以及涂覆机构，得到浆料层厚度可控且表面平整均匀的电极片。
传统拉浆工艺中，电极片拉浆方向为自下而上，这种形式不适合浆料层较厚的情况，因为当浆料层较厚的时候，浆料层会在自重的作用下掉落。本发明的电池极片挂浆时，极片自上而下运动，浆料层经过刮浆装置后变得平整均匀紧密，尤其当浆料固含量较高时，不会产生浆料掉落的现象。
优选地，浆料盒可以为底部开有极片通槽的U型料盒，极片进口为浆料盒的上顶端开口；进一步地，浆料盒顶部设有顶盖防止灰尘或其他异物落入浆料盒内，极片进口可以设在顶盖上。
或者，浆料盒也可以为相对设置的一组模件通过机械固定或者粘接固定在一起后形成底部设有极片通槽的U型浆料盒。
需要说明的是，本发明浆料盒的形状不限于U型，任何可以固定浆料且可以实现极片挂浆行为的形状均可。
浆料盒的材料选用可耐有机溶剂且有一定强度的材料，如不锈钢、聚四氟乙烯等多种耐有机溶剂的金属材料或高分子聚合物材料。
极片在挂浆过程中两边可设有留白部分，本发明中，留白部分可以通过在极片两侧边缘贴设胶带的方式或者在浆料盒内部设置极片留白机构来得到。
进一步地，浆料盒的内部设有极片留白机构，包括设置在浆料盒相对两侧边缘和浆料盒底部的导轨，以及可以在导轨上沿与极片通槽方向平行滑动的一组调节板，调节板通过在导轨上滑动以调节极片留白的尺寸，浆料位于一组调节板之间。调节板上设有极片卡槽，极片边缘的留白部分可以通过卡槽，但浆料不可以由卡槽渗漏到调节板外部。极片卡槽可以由一组表面光滑、耐磨、耐电解液腐蚀的接触件相对设置形成，极片卡槽间隙为0-2mm。极片卡槽设置于浆料盒的极片进口和浆料盒底部的极片通槽之间，对极片起留白、支撑和引导的作用。优选的，在导轨上设有刻度，以精准的调节极片留白的尺寸。
浆料盒的底部设有涂覆机构，涂覆机构可以通过固定板与浆料盒连接。其中，涂覆机构包括刮浆装置、用于安装刮浆装置的侧板及与侧板两端垂直固定连接的另一侧板。其中，侧板用于安装刮浆装置的调节机构，另一侧板设有滑轨，供刮浆装置滑动，通过调节侧板上的调节机构，调整刮浆装置的间隙大小，从而调整浆料盒底部极片通槽的间隙大小。
刮浆装置为沿垂直于极片运动方向可活动调节的成对的刮刀或挤压辊或二者之组合，浆料盒底部极片通槽的间隙大小可通过调整刮浆装置进行控制，从而控制极片两侧的浆料层厚度。
可使用测微头、调节螺栓等调节刮浆装置并配合千分尺一同控制浆料盒底部极片通槽的尺寸，从而控制极片两侧浆料层的厚度。
经过预处理的极片在导向机构的作用下，依次经过浆料盒的极片进口、浆料盒内部以及浆料盒底部的极片通槽，在导向机构的作用下，极片自上而下进行挂浆，并在浆料盒底部的刮浆装置的作用下，得到浆料层表面平整均匀且厚度可控的电极片。
在一些实施例中，挂浆装置设有一个浆料盒，浆料盒底部设有一个极片通槽。
在一些实施例中，挂浆装置设有一个浆料盒，浆料盒底部设有多个极片通槽。
在一些实施例中，挂浆装置设有多个浆料盒，每个浆料盒底部设有一个或多个极片通槽。
当设有多个浆料盒或者浆料盒底部设有多个极片通槽的时候，可以多个电极片同时进行挂浆，从而提高生产效率。
当浆料盒底部设有一个极片通槽的时候，一个电极片在浆料盒内将浆料盒分隔成两个区域；当浆料盒底部设有多个极片通槽的时候，多个电极片在浆料盒内将浆料盒分隔成多个区域。
浆料盒内被分隔成不同的区域内装有成分和比例完全相同的电极浆料，使得极片两侧的浆料层完全相同；或者，浆料盒内不同的区域内装有成分和/或比例不同的电极浆料，使得极片两侧的浆料层不同；或者，浆料盒内不同的区域中至少一个区域内不装有浆料，使得极片单侧设有浆料层。
优选的，可以在浆料盒内设有隔板，既能将浆料盒分隔成不同的区域，又能对浆料盒内的极片起引导和支撑的作用。隔板为不锈钢板、亚克力板、聚四氟乙烯板等具有一定强度且便于裁切的不锈钢材料或聚合物材料的任意一种。
与现有技术相比，本发明将浆料盒分隔成多个区域，可以实现在不同区域内设置不同浆料，从而实现极片两侧的浆料不同的技术效果，也可以在一侧区域内不设有任何浆料实现极片单侧挂浆的效果。这里指的浆料不同，可以是浆料的成分不同，也可以是浆料的固含量不同。
实施例中，电极片一侧可以为集流体表面基础改性层，如涂炭改性层，另一侧可以为功能性材料改性层，如含活性物质磷酸铁锂浆料层。涂炭改性层只是为了改变集流体表面的集流效果，降低电池的极化性能，而功能性材料改性层则为主要能量提供体，两者同时完成，则能大大提高生产效率。
根据本发明，可以根据需要对两片及以上电极片进行复合。可以有多种不同的实施方式：
在一些实施例中，挂浆装置设有一个浆料盒，浆料盒底部设有一个极片通槽，导向机构位于浆料盒内部，引导多个极片在浆料盒内部同时通过浆料盒底部的一个极片通槽，完成极片复合。
在一些实施例中，挂浆装置设有多个浆料盒，每个浆料盒底部设有一个极片通槽，多个极片分别通过浆料盒底部的涂覆机构后，在导向机构的作用下，复合形成一个电极片。导向机构位于浆料盒的外部。
在一些实施例中，挂浆装置设有一个浆料盒，浆料盒底部设有多个极片通槽，多个极片分别通过浆料盒底部的涂覆机构后，在导向机构的作用下，复合形成一个电极片。导向机构位于浆料盒的外部。
电极片经过涂覆机构后，表面的浆料层平整均匀。为了能够更精准的控制电极片两侧的厚度，在涂覆机构下面，设置一组定位纠偏辊轮，定位纠偏辊轮和导向机构的共同导引，能够对电极片起到纠偏的作用，使得电极片两侧的浆料层厚度更加精准。一组定位纠偏辊轮在涂覆机构下面相对设置，电极片在定位纠偏辊轮之间经过。
挂完浆的电极片随后进入烘箱，烘干后进行裁切或者卷绕待用。
本发明的优势在于：
1)挂浆时，电池极片自上而下依次经过浆料盒的极片进口、浆料盒内部和浆料盒底部的极片通槽，与传统拉浆中自下而上的方式相比，本发明的自上而下挂浆适合制备浆料层较厚的电极片；
2)本发明挂浆装置设有至少一个浆料盒，其中浆料盒的底部设有一个或多个极片通槽供一个或多个极片通过，一方面可以提高挂浆效率，另一方面，电极片在导向机构的作用下可以完成极片复合，形成电池对或电池组，提高电池的生产组装效率；
3)浆料盒内被分隔成不同的区域内装有成分和比例完全相同或不同的电极浆料，使得极片两侧的浆料层完全相同或不同；或者浆料盒的一侧不设有浆料，得到单侧挂浆的电极片；多种挂浆形式灵活，满足不同的电极片需求。
附图说明
图1为根据本发明挂浆装置的结构示意图；
图2为根据本发明内部不设有极片留白机构的浆料盒示意图；
图3为根据本发明内置极片留白机构的浆料盒示意图，其中图3(a)为浆料盒示意图，图3(b)为极片留白机构示意图；
图4为根据本发明涂覆机构示意图；
图5为根据本发明刮刀结构示意图；
图6为根据本发明一实施例的极片复合示意图；
图7为根据本发明一实施例的极片复合示意图；
图8为根据本发明一实施例的极片复合示意图；
图9为根据本发明一实施例的极片复合示意图；
附图标记列表
1—导向机构
2—极片
3—浆料盒
301—极片通槽
4—涂覆机构
401—固定板
402—千分尺
404—侧板
405—另一侧板
406—刮刀
5—极片留白机构
501—导轨
502—调节板
503—接触件
504—极片卡槽
具体实施方式
下面将结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。
一种电池极片挂浆装置，如图1和图2所示，包括导向机构1、至少一个浆料盒3、以及位于浆料盒底部的涂覆机构4，经过预处理的极片2自上而下依次通过浆料盒的极片进口和底部的极片通槽301以及涂覆机构4，得到浆料层厚度可控且表面平整均匀的电极片。
在本实施例中，浆料盒为底部开有极片通槽的U型料盒，极片进口为浆料盒的上顶端开口。
本发明中，浆料盒内设有极片留白机构5，如图3(a)和图3(b)所示，留白机构5包括设置在浆料盒相对两侧边缘和浆料盒底部的导轨501，以及可以在导轨上沿与极片通槽方向平行滑动的一组调节板502，调节板502通过在导轨上滑动以调节极片留白的尺寸，浆料位于一组调节板之间。调节板上设有极片卡槽504，极片边缘的留白部分可以通过极片卡槽504，但浆料不可以由卡槽渗漏到调节板外部。极片卡槽504可以由一组表面光滑、耐磨、耐电解液腐蚀的接触件503相对设置形成，极片卡槽504间隙为0-2mm。极片卡槽504设置于浆料盒的极片进口和浆料盒底部的极片通槽301之间，对极片起留白、支撑和引导的作用。本实施例中，在导轨501上设有刻度，以精准的调节极片留白的尺寸。
浆料盒3的底部设有涂覆机构4，如图4所示，涂覆机构4可以通过固定板与浆料盒3连接。其中，涂覆机构4包括刮浆装置(如图5所示)、用于安装刮浆装置的侧板404及与侧板404两端垂直固定连接的另一侧板405。其中，侧板404用于安装刮浆装置的调节机构，另一侧板405设有滑轨，供刮浆装置滑动，通过调节侧板404上的调节机构，调整刮浆装置的间隙大小，从而调整所述浆料盒底部极片通槽的间隙大小。
在本实施例中，刮浆装置为沿垂直于极片运动方向可活动调节的成对的刮刀406，浆料盒底部极片通槽的间隙大小可通过千分尺402调整刮浆装置进行控制，从而控制极片两侧的浆料层厚度。
经过预处理的极片在导向机构的作用下自上而下经过挂浆装置的浆料盒底部的刮刀狭缝，浆料盒内设有电极浆料，通过控制浆料盒底部的刮刀狭缝，使得极片经过浆料盒内的电极浆料后，每个极片的一侧或两侧能够涂挂厚度相同或不同的电极层，形成电极片。
根据本发明，可以根据需要对两片及以上电极片进行复合。可以有多种不同的实施方式：
实施例1中，挂浆装置设有一个浆料盒，浆料盒底部设有多个极片通槽，多个极片分别通过浆料盒底部的涂覆机构后，在导向机构的作用下，复合形成一个电极片。导向机构位于浆料盒的外部。如图6所示。
实施例2中，挂浆装置设有一个浆料盒，浆料盒底部设有一个极片通槽，导向机构位于浆料盒内部，引导多个极片在浆料盒内部同时通过浆料盒底部的一个极片通槽，完成极片复合。如图7所示。
实施例3中，挂浆装置设有多个浆料盒，每个浆料盒底部设有一个极片通槽，多个极片分别通过浆料盒底部的涂覆机构后，在导向机构的作用下，复合形成一个电极片。导向机构位于浆料盒的外部。如图8和图9所示。
当设有多个浆料盒或者浆料盒底部设有多个极片通槽的时候，可以多个电极片同时进行挂浆，从而提高生产效率。
本发明具体实施例并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (11)

1.一种电池极片挂浆装置，包括导向机构、至少一个浆料盒、以及位于所述浆料盒底部的涂覆机构，所述浆料盒的底部设有一个或多个极片通槽供一个或多个极片通过，所述浆料盒的极片进口位于所述极片通槽的上部，所述极片自上而下依次通过所述浆料盒的极片进口和底部的极片通槽以及涂覆机构，所述一个或多个极片在所述浆料盒内将所述浆料盒分隔成两个以上的区域；
所述浆料盒内设有极片留白机构，所述极片留白机构包括设置在浆料盒相对两侧边缘的导轨，以及可以在导轨上沿与极片通槽方向平行滑动的一组调节板，所述调节板通过在导轨上滑动以调节极片留白的尺寸，浆料位于一组调节板之间；调节板上设有极片卡槽，所述极片边缘的留白部分可以通过所述极片卡槽，但浆料不可以由所述极片卡槽渗漏到调节板外部；所述极片卡槽设置于浆料盒的极片进口和浆料盒底部的极片通槽之间，对极片起留白、支撑和引导的作用。
2.如权利要求1所述的电池极片挂浆装置，其中，所述浆料盒内被分隔成不同的区域内装有成分和比例完全相同的电极浆料，使得极片两侧的浆料层完全相同；
或者，所述不同的区域内装有成分和/或比例不同的电极浆料，使得极片两侧的浆料层不同；
或者，所述不同的区域中至少一个区域内不装有浆料，使得极片单侧设有浆料层。
3.如权利要求1或2所述的电池极片挂浆装置，其中，所述浆料盒内设有导向机构，所述导向机构将同时进入所述浆料盒的两片以上的电极片引导至所述浆料盒底部的同一个极片通槽，所述两片以上的电极片复合成一片电极片。
4.如权利要求1或2所述的电池极片挂浆装置，其中，所述浆料盒外部设有导向机构，所述导向机构将所述两片以上的电极片引导从所述浆料盒的极片进口至所述浆料盒底部的不同的极片通槽后引出并复合成一片电极片。
5.如权利要求1所述的电池极片挂浆装置，其中，所述浆料盒内设有一个或多个隔板将所述浆料盒分隔成不同的区域，极片沿所述隔板由所述浆料盒的极片进口至所述浆料盒底部的极片通槽进行运动，所述隔板对所述极片起支撑和引导作用。
6.如权利要求5所述的电池极片挂浆装置，其中，所述隔板为具有一定强度且便于裁切的不锈钢材料或聚合物材料的任意一种。
7.如权利要求1所述的电池极片挂浆装置，其中，所述涂覆机构包括位于浆料盒底部的刮浆装置，所述刮浆装置为沿垂直于极片运动方向可活动调节的成对的刮刀或挤压辊或二者之组合，所述浆料盒底部极片通槽的间隙大小可通过调整所述刮浆装置进行控制，从而控制所述极片两侧的浆料层厚度。
8.如权利要求7所述的电池极片挂浆装置，其中，所述刮浆装置与所述浆料盒之间通过设有固定板进行连接，所述固定板上与所述浆料盒底部的极片通槽相对应位置处设有开口供电极片通过所述刮浆装置。
9.如权利要求7所述的电池极片挂浆装置，其中，所述涂覆机构包括侧板以及与侧板两端垂直固定连接的另一侧板，所述侧板用于安装所述刮浆装置的调节机构，所述另一侧板设有滑轨，供所述刮浆装置滑动，通过调节所述侧板上的调节机构，调整所述刮浆装置的间隙大小，从而调整所述浆料盒底部极片通槽的间隙大小。
10.如权利要求9所述的电池极片挂浆装置，其中，所述调节机构为测微头、调节螺栓或千分尺。
11.如权利要求1所述的电池极片挂浆装置，其中，在所述涂覆机构下面设置一组定位纠偏辊轮，所述定位纠偏辊轮和所述导向机构的共同导引下，能够对电极片起到纠偏的作用。
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