CN114990648A - 一种极片的预锂设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种极片的预锂设备，包括放卷装置、收卷装置和遮蔽机构，所述放卷装置和所述收卷装置之间设置有电镀池，所述放卷装置和所述收卷装置通过极片连接，所述遮蔽机构包括传动轮组件以及绕设在所述传动轮组件上的输送带，所述输送带上沿所述输送带的前进方向间隔固定有遮蔽层，所述遮蔽层与极片的留白区相对应，电镀时，所述输送带与所述极片同步穿过所述电镀池，所述遮蔽层覆盖在所述极片的留白区，使得所述极片上所述遮蔽层覆盖的留白区不会被镀锂。
Description
技术领域
本发明涉及电化学极片生产设备领域，特别涉及一种极片的预锂设备。
背景技术
锂离子电池在首次充放电循环中会形成固体电解质膜而消耗一部分锂离子，从而导致锂离子电池的首次库伦效率较低，并影响电池容量，为此，需要提供外界锂源来实现预锂化，通过预锂化技术对电极材料如极片进行预锂化处理，以弥补消耗的大量的锂离子，可以有效提高锂电池的可逆循环容量和循环寿命。
现有的主要的极片预锂化方法，包括负极喷涂锂粉法、锂箔覆合法、锂粉碾压法和惰性锂粉喷涂法等，但是这些方法都存在补锂均匀性不好控制的问题。
电镀方法镀锂层相对均匀，但是，由于极片表面的锂不是连续涂布的，中间有留白区和单面区，单面区单面不进行补锂，留白区的正反两面均不进行补锂的。因此在整个电镀过程中，如何来防止留白区和单面区不被镀上锂就成了此设备的控制的关键点，而且，电镀方法镀锂层受电镀液中电流密度变化的影响。
发明内容
基于此，有必要提供一种预锂均匀性好、预锂区域可控制的极片的预锂设备。
为解决上述技术问题，本发明提供一种极片的预锂设备，包括放卷装置、收卷装置和遮蔽机构，所述放卷装置和所述收卷装置之间设置有电镀池，所述放卷装置和所述收卷装置通过极片连接，所述遮蔽机构包括传动轮组件以及绕设在所述传动轮组件上的输送带，所述输送带上沿所述输送带的前进方向间隔固定有遮蔽层，所述遮蔽层与极片的留白区相对应，电镀时，所述输送带与所述极片同步穿过所述电镀池，使得所述遮蔽层覆盖在所述极片的留白区。
优选地，所述输送带包括两个并列设置的传送带，两个并列的所述传送带绕设在所述传动轮组件上，述遮蔽层的两端分别与两个所述传送带连接，相邻的两个所述遮蔽层之间的间距不同，相邻的两个所述遮蔽层之间的间距与极片电镀区的宽度相对应。
优选地，所述遮蔽机构还包括驱动装置，所述驱动装置与所述传动轮组件连接，所述遮蔽机构包括第一遮蔽机构和第二遮蔽机构，所述第一遮蔽机构上固定有第一遮蔽层，所述第二遮蔽机构上固定有第二遮蔽层，所述第一遮蔽层和所述第二遮蔽层之间形成避空空间，所述极片穿过所述避空空间，所述第一遮蔽层和所述第二遮蔽层分别与所述极片的正面和背面的留白区相对应。
优选地，所述驱动装置包括第一驱动装置和第二驱动装置，所述第一遮蔽机构包括第一输送带和第一传动轮组件，所述第一输送带绕设在所述第一传动轮组件上，所述第一驱动装置与所述第一传动轮组件连接，所述第一输送带与所述极片的正面相应；所述第二遮蔽机构包括第二输送带和第二传动轮组件，所述第二驱动装置与所述第二传动轮组件连接，所述第二输送带与所述极片的背面相应，所述第一遮蔽层固定在所述第一输送带上，所述第二遮蔽层固定在所述第二输送带上。
优选地，所述电镀池内还设置有阳极和液下辊，所述电镀池外设置有导电辊，所述第一传动轮组件包括第一主动轮和第一传动轮，所述第一输送带绕设在所述第一主动轮、所述第一传动轮和所述液下辊上，所述第二传动轮组件包括第二主动轮和第二传动轮，所述第二输送带绕设在所述第二主动轮、所述第二传动轮和所述液下辊上，使得所述第一输送带和所述第二输送带叠合设置。
优选地，所述液下辊上设置有主辊轴承和两个传送带轮轴承，所述液下辊通过主辊轴承转动安装在轴承座上，所述第一输送带和所述第二输送带分别通过两个所述传送带轮轴承绕设在所述液下辊上。
优选地，还包括浸润池、清洗池和干燥装置，所述浸润池位于所述放卷装置和所述电镀池之间，所述清洗池位于所述电镀池和所述干燥装置之间，所述干燥装置位于所述清洗池和所述收卷装置之间，使得所述极片依次穿过所述浸润池、所述电镀池、所述清洗池和所述干燥装置，所述阳极包括第一阳极和第二阳极，所述第一阳极位于所述第一遮蔽层背向所述避空空间的一侧，所述第二阳极位于所述第二遮蔽层背向所述避空空间的一侧。
优选地，所述极片在所述电镀池内的走带路径呈“U”形。
优选地，还包括控制器、色标传感器和用于检测所述电镀池内电镀区域电流密度的检测装置，所述色标传感器位于所述遮蔽层的来料端，所述色标传感器和所述检测装置均与所述控制器电性连接。
优选地，还包括多个滚轴和多个压辊，所述极片绕设在所述滚轴上，所述滚轴带动所述极片走带，多个所述压辊分别位于所述浸润池和所述清洗池上方，所述压辊与所述滚轴并排设置，所述压辊和所述滚轴之间形成有间隙，所述极片穿过所述间隙，所述压辊对经过所述间隙的极片起到压制作用。
本发明的有益效果：本方案通过设置遮蔽机构，在整个电镀过程中，使得遮蔽层与极片同步穿过所述电镀池进行电镀，从而在极片正、反表面的电镀区镀上锂层完成补锂，让遮蔽层覆盖在极片上的不补锂区域，从而实现补锂区域的可控性；同时，通过电镀的方式实现补锂，提升了极片补锂的镀层均匀性，解决了现有补锂存在均匀性不好控制的问题。
附图说明
通过附图中所示的本发明优选实施例更具体说明，本发明上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本的主旨。
图1为本发明优选实施例的整体结构示意图；
图2为本发明优选实施例的电镀时遮蔽机构与极片同步走带示意图；
图3为本发明优选实施例的极片的正面和反面遮蔽示意图；
图4为本发明优选实施例的色标传感器的位置示意图；
图5为本发明优选实施例的极片预锂区域示意图；
图中：放卷装置1；收卷装置2；遮蔽机构3；传送带300；第一遮蔽机构31；第一传动轮组件310；第一输送带311；第一遮蔽层312；第二遮蔽机构32；第二传动轮组件320；第二输送带321；第二遮蔽层322；电镀池4；极片5；留白区50；预锂区域51；驱动装置6；阳极7；液下辊8；导电辊9；浸润池10；清洗池11；干燥装置12；色标传感器13；压辊14；滚轴15。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本进行更全面的描述。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参考图1-图5，本发明提供一种极片的预锂设备，包括放卷装置1、收卷装置2和遮蔽机构3，放卷装置1和收卷装置2之间设置有电镀池4，放卷装置1和收卷装置通过极片连接，遮蔽机构包括传动轮组件以及绕设在传动轮组件上的输送带，输送带上沿输送带的前进方向间隔固定有遮蔽层，遮蔽层与极片的留白区相对应，电镀时，输送带与极片5同步穿过电镀池，使得遮蔽层覆盖在极片5的留白区。极片5的留白区因覆盖遮蔽层，在电镀液无法进行电镀，待极片5的补锂区域完成电镀后，留白区因覆盖遮蔽层不会被镀上锂层。电镀时，电流和离子是在阳极和极片之间对向流动的，因此，在阳极和极片之间增加由绝缘材料制成的遮蔽层，可以起到阻止极片上镀的作用。
参考图3，在优选实施例中，输送带包括两个并列设置的传送带300，两个并列的传送带300绕设在传动轮组件上，遮蔽层的两端分别与两个传送带连接，相邻的两个遮蔽层之间的间距不同，相邻的两个遮蔽层之间的间距与极片电镀区的宽度相对应，遮蔽层由两根传送带300带动。
极片补锂后，锂在极片上的活性材料层具有渗透效果，因此，较优的，设置遮蔽层的宽度比极片留白区的宽度大3-4mm。中间极片活性材料层采用避空。
参考图1和图3，在优选实施例中，遮蔽机构还包括驱动装置6，驱动装置与传动轮组件连接，遮蔽机构3包括第一遮蔽机构31和第二遮蔽机构32，第一遮蔽机构31上固定有第一遮蔽层312，第二遮蔽机构32上固定有第二遮蔽层322，第一遮蔽层312和第二遮蔽层322之间形成避空空间，极片5穿过避空空间，第一遮蔽层312和第二遮蔽层322分别与极片5的正面和背面的留白区相对应。
参考图2，在优选实施例中，驱动装置6包括第一驱动装置和第二驱动装置，第一遮蔽机构31包括第一输送带311和第一传动轮组件310，第一输送带311绕设在第一传动轮组件310上，第一驱动装置与第一传动轮组件连接，第一输送带311与极片5的正面相应；第二遮蔽机构32包括第二输送带321和第二传动轮组件320，第二驱动装置与第二传动轮组件连接，第二输送带321与极片5的背面相应，第一遮蔽层312固定在第一输送带311上，第二遮蔽层322固定在第二输送带321上。第一驱动装置和第二驱动装置用于带动第一遮蔽层312和第二遮蔽层322覆盖在极片5的正面和背面的留白区。
参考图1和图2，在优选实施例中，电镀池4内还设置有阳极7和液下辊8，电镀池4外设置有导电辊9，第一传动轮组件310包括第一主动轮和第一传动轮，第一输送带311绕设在第一主动轮、第一传动轮和液下辊8上，第二传动轮组件320包括第二主动轮和第二传动轮，第二输送带321绕设在第二主动轮、第二传动轮和液下辊8上，使得第一输送带311和第二输送带321叠合设置。
参考图1，在优选实施例中，液下辊8上设置有主辊轴承和两个传送带轮轴承，第一输送带311和第二输送带321分别通过两个传送带轮轴承绕设在液下辊8上，使得第一输送带311和第二输送带321与极片能独立走带，使得遮蔽机构能通过驱动装置独立控制走带速度，使得第一输送带311和第二输送带321定位和速度都能满足与极片走带同步的需求。
参考图1，在优选实施例中，还包括浸润池10、清洗池11和干燥装置12，浸润池10位于放卷装置1和电镀池4之间，清洗池11位于电镀池4和干燥装置12之间，干燥装置12位于清洗池11和收卷装置2之间，使得极片5依次穿过浸润池10、电镀池4、清洗池11和干燥装置12，阳极7包括第一阳极和第二阳极，第一阳极位于第一遮蔽层312背向避空空间的一侧，第二阳极位于第二遮蔽层322背向避空空间的一侧。极片的一端绕设在导电辊上、另一端插设于电镀池内，遮蔽机构包括驱动装置和输送带，驱动装置带动输送带移动，遮蔽层随输送带移动至阳极和待电镀极片之间。第一输送带上固定的第一遮蔽层与极片的正面相贴，第二输送带上固定的第二遮蔽层与极片的背面相贴。浸润池用于极片在电镀前进行预浸泡，使干燥的极片浸润膨胀定型，也增加活性材料的导电性能，避免在电镀池靠走带来料方向的导电辊与极片之间的导电性能很差影响电镀质量。电镀池用于完成整个电镀过程，阳极使用阳极钛蓝。清洗池主要是在极片烘干之前把残留的酸性物质清洗赶紧，以免影响产品质量。
参考图1，在优选实施例中，极片5在电镀池4内的走带路径呈“U”形。走带路径呈“U”形增加电镀时间，保证锂层厚度。
在优选实施例中，还包括控制器、色标传感器13和用于检测电镀池内电镀区域电流密度的检测装置，色标传感器13位于遮蔽层的来料端，色标传感器13和检测装置均与控制器电性连接。为了保证在过程中需要电镀的区域的电流密度的一致性，我们采用传感器与电流自动条件相配合的方式来完成。遮蔽层是和极片同步走带的，在液下电镀过程中，遮蔽层会改变电镀反射面的面积，也同步改变了电镀区的电流密度，电流密度的改变会影响到镀层的质量。为了保证在过程中需要电镀的区域的电流密度的一致性，为此，在遮蔽层的来料方向增加一对色标传感器检测遮蔽层的具体位置，通过走带速度与液面数据可以精确计算出遮蔽层的实时位置，再按照遮蔽层占整个电镀反射面的比例自动调节电流大小，最终达到极片活性材料在整个电镀过程中的电流密度的一致性。
在优选实施例中，还包括多个滚轴15和多个压辊14，极片5绕设在滚轴15上，滚轴15带动极片5从放卷装置1沿着滚轴15进行电镀后达到收卷装置2并完成收卷走带，多个压辊14分别位于浸润池10和清洗池11上方，压辊14与滚轴15并排设置，压辊14和滚轴15之间形成有间隙，极片5穿过间隙，压辊14对经过间隙的极片5起到压制作用。
在本申请中，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“优选实施例”、“再一实施例”、“其他实施例”或“具体示例”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申请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申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请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)
1.一种极片的预锂设备，其特征在于，包括放卷装置、收卷装置和遮蔽机构，所述放卷装置和所述收卷装置之间设置有电镀池，所述放卷装置和所述收卷装置通过极片连接，所述遮蔽机构包括传动轮组件以及绕设在所述传动轮组件上的输送带，所述输送带上沿所述输送带的前进方向间隔固定有遮蔽层，所述遮蔽层与极片的留白区相对应，电镀时，所述输送带与所述极片同步穿过所述电镀池，所述遮蔽层覆盖在所述极片的留白区，使得所述极片上所述遮蔽层覆盖的留白区不会被镀锂。
2.如权利要求1所述的预锂设备，其特征在于，所述输送带包括两个并列设置的传送带，两个并列的所述传送带绕设在所述传动轮组件上，所述遮蔽层的两端分别与两个所述传送带连接，相邻的两个所述遮蔽层之间的间距不同，相邻的两个所述遮蔽层之间的间距与极片电镀区的宽度相对应。
3.如权利要求2所述的预锂设备，其特征在于，所述遮蔽机构还包括驱动装置，所述驱动装置与所述传动轮组件连接，所述遮蔽机构包括第一遮蔽机构和第二遮蔽机构，所述第一遮蔽机构上固定有第一遮蔽层，所述第二遮蔽机构上固定有第二遮蔽层，所述第一遮蔽层和所述第二遮蔽层之间形成避空空间，所述极片穿过所述避空空间，所述第一遮蔽层和所述第二遮蔽层分别与所述极片的正面和背面的留白区相对应。
4.如权利要求3所述的预锂设备，其特征在于，所述驱动装置包括第一驱动装置和第二驱动装置，所述第一遮蔽机构包括第一输送带和第一传动轮组件，所述第一输送带绕设在所述第一传动轮组件上，所述第一驱动装置与所述第一传动轮组件连接，所述第一输送带与所述极片的正面相应；所述第二遮蔽机构包括第二输送带和第二传动轮组件，所述第二驱动装置与所述第二传动轮组件连接，所述第二输送带与所述极片的背面相应，所述第一遮蔽层固定在所述第一输送带上，所述第二遮蔽层固定在所述第二输送带上。
5.如权利要求2所述的预锂设备，其特征在于，所述电镀池内还设置有阳极和液下辊，所述电镀池外设置有导电辊，所述第一传动轮组件包括第一主动轮和第一传动轮，所述第一输送带绕设在所述第一主动轮、所述第一传动轮和所述液下辊上，所述第二传动轮组件包括第二主动轮和第二传动轮，所述第二输送带绕设在所述第二主动轮、所述第二传动轮和所述液下辊上，使得所述第一输送带和所述第二输送带叠合设置。
6.如权利要求5所述的预锂设备，其特征在于，所述液下辊上设置有主辊轴承和两个传送带轮轴承，所述液下辊通过主辊轴承转动安装在轴承座上，所述第一输送带和所述第二输送带分别通过两个所述传送带轮轴承绕设在所述液下辊上。
7.如权利要求5所述的预锂设备，其特征在于，还包括浸润池、清洗池和干燥装置，所述浸润池位于所述放卷装置和所述电镀池之间，所述清洗池位于所述电镀池和所述干燥装置之间，所述干燥装置位于所述清洗池和所述收卷装置之间，使得所述极片依次穿过所述浸润池、所述电镀池、所述清洗池和所述干燥装置，所述阳极包括第一阳极和第二阳极，所述第一阳极位于所述第一遮蔽层背向所述避空空间的一侧，所述第二阳极位于所述第二遮蔽层背向所述避空空间的一侧。
8.如权利要求7所述的预锂电镀设备，其特征在于，所述极片在所述电镀池内的走带路径呈“U”形。
9.如权利要求1所述的预锂电镀设备，其特征在于，还包括控制器、色标传感器和用于检测所述电镀池内电镀区域电流密度的检测装置，所述色标传感器位于所述遮蔽层的来料端，所述色标传感器和所述检测装置均与所述控制器电性连接。
10.如权利要求9所述的预锂电镀设备，其特征在于，还包括多个滚轴和多个压辊，所述极片绕设在所述滚轴上，所述滚轴带动所述极片走带，多个所述压辊分别位于所述浸润池和所述清洗池上方，所述压辊与所述滚轴并排设置，所述压辊和所述滚轴之间形成有间隙，所述极片穿过所述间隙，所述压辊对经过所述间隙的极片起到压制作用。
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