CN117673239A - 干法电池极片制备装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及干法电池极片制备装置技术领域，具体提供一种干法电池极片制备装置及方法。为解决现有技术为提高负极片的电解液浸润性带来的生产效率低、工艺复杂以及成本高的问题，本发明的干法电池极片制备装置包括：第一膜片造孔模组，其包括第一打孔装置，其用于在第一电极膜片上造孔；第二膜片造孔模组，其包括第二打孔装置，其设置于所述第一膜片造孔模组的下游，第二膜片造孔模组包括第二打孔装置，其用于在第二电极膜片上造孔；极片热复合模组，其包括第一热复合辊组件，其用于将集流体以及两侧的第一电极膜片和第二电极膜片热复合，以形成电池极片。对膜片进行造孔，由于极片表面孔道的存在而加速注液工序的电解液浸润速率。

Description

干法电池极片制备装置及方法

技术领域

本发明涉及干法电池极片制备装置领域，具体提供一种干法电池极片制备装置及方法。

背景技术

现有技术中，大多通过湿法制备电芯来增强电解液浸润效果，通过采用以下几种方案，第一种是在电解液中添加表面活性剂，并针对隔膜改性，但电解液成分改变会带来较多不可控负面影响，并且隔膜改性工艺复杂，成本高；第二种是在匀浆时添加浸润助剂，达到修饰极片表面活性提升浸润性，但是缺点是会增加BOM成本。

相应地，本领域需要一种新的干法电池极片制备装置来解决现有技术为提高负极片的电解液浸润性带来的生产效率低、工艺复杂以及成本高的问题。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题，即，解决现有技术为提高负极片的电解液浸润性带来的生产效率低、工艺复杂以及成本高的问题。

在第一方面，本发明提供一种干法电池极片制备装置，所述干法电池制备装置第一膜片造孔模组，所述第一膜片造孔模组包括第一打孔装置，其用于在第一电极膜片上造孔；第二膜片造孔模组，所述第二膜片造孔模组包括第二打孔装置，其设置于所述第一膜片造孔模组的下游，其用于在第二电极膜片上造孔；极片热复合模组，所述极片热复合模组包括第一热复合辊组件，其设置于所述第二膜片造孔模组的下游，其用于将集流体以及两侧的第一电极膜片和第二电极膜片热复合，以形成电池极片。

在上述干法电池极片制备装置的优选技术方案中，所述第一膜片造孔模组包括第一锂胶液喷涂装置，所述第一锂胶液喷涂装置设置于所述第一打孔装置的下游，其用于对所述第一电极膜片喷涂锂胶液；所述第二膜片造孔模组包括第二锂胶液喷涂装置，所述第二锂胶液喷涂装置设置于所述第二打孔装置的下游；其用于对所述第二电极膜片喷涂锂胶液。

在上述干法电池极片制备装置的优选技术方案中，所述极片热复合模组包括第一浸润助剂膜片放卷机构和第二浸润助剂膜片放卷机构，分别其设置于第一热复合辊组件的上游；其用于向所述第一电极膜片和所述第二电极膜片的表面放卷浸润助剂膜片。

在上述干法电池极片制备装置的优选技术方案中，所述第一膜片造孔模组还包括第一膜片放卷机构、集流体放卷机构；所述第一膜片放卷机构所述第一打孔装置的上游；其中，所述第一膜片放卷机构用于对所述第一电极膜片放卷；所述集流体放卷机构用于对所述集流体放卷；所述第二膜片造孔模组还包括第二膜片放卷机构，其设置于所述第二打孔装置的上游，其用于对所述第二电极膜片放卷。

在上述干法电池极片制备装置的优选技术方案中，所述第一膜片造孔模组还包括第二热复合辊组件，所述第二热复合辊组件设置于所述第一锂胶液喷涂装置和所述集流体放卷机构的下游；所述第二热复合辊组件用于将所述第一电极膜片的一侧和所述集流体热复合得到极片基材。

在上述干法电池极片制备装置的优选技术方案中，所述第一膜片造孔模组还包括第一导电胶喷涂装置，其设置于所述集流体放卷机构和所述第二热复合辊组件之间，其用于向所述集流体靠近所述第一电极膜片一侧的表面喷涂导电胶；所述第二膜片造孔模组还包括第二导电胶喷涂装置，其设置于所述第二热复合辊组件的下游，其用于向所述集流体靠近所述第二电极膜片一侧的表面喷涂导电胶；所述极片热复合模组还包括第三导电胶喷涂装置，其设置于所述第一浸润助剂膜片放卷机构和所述第一热复合辊组件之间；其用于向第一浸润助剂膜片喷涂导电胶；所述极片热复合模组还包括第四导电胶喷涂装置，其设置于所述第二浸润助剂膜片放卷机构和所述第一热复合辊组件之间，用于向所述第二浸润助剂膜片喷涂导电胶。

在第二方面，本发明还提供了一种干法电池极片制备方法，所述制备方法包括：对第一电极膜片造孔；对第二电极膜片造孔；将集流体及其两侧的所述第一电极膜片和所述第二电极膜片热复合得到极片。

在上述干法电池极片制备方法的优选技术方案中，所述制备方法进一步包括：对所述第一电极膜片造孔之后，向所述第一电极膜片表面喷涂锂胶液进行补锂；将所述第一电极膜片和所述集流体复合得到极片基材；对所述第二电极膜片造孔之后，向所述第二电极膜片表面喷涂锂胶液进行补锂；将所述极片基材和所述第二电极膜片热复合得到极片。

在上述干法电池极片制备方法的优选技术方案中，所述制备方法进一步包括：在所述极片基材和所述第二电极膜片热复合之前，在所述第一电极膜片的表面设置第一浸润助剂膜片，在所述第二电极膜片的表面设置第二浸润剂助剂膜片；将所述极片基材、所述第二电极膜片、所述第一浸润助剂膜片和所述第二浸润助剂膜片热复合得到电池极片。

在上述干法电池极片制备方法的优选技术方案中，“在第一电极膜片的表面设置第一浸润助剂膜片，在第二电极膜片的表面设置第二浸润剂助剂膜片”的步骤之后，所述制备方法还包括：向所述第一浸润助剂膜片表面喷涂导电胶，并且向所述第二浸润助剂膜片表面喷涂导电胶。

本领域技术人员能够理解的是，本发明的干法电池极片制备装置包括：第一膜片造孔模组，其包括第一打孔装置，其用于在第一电极膜片上造孔；第二膜片造孔模组，其包括第二打孔装置，其设置于所述第一膜片造孔模组的下游，第二膜片造孔模组包括第二打孔装置，其用于在第二电极膜片上造孔；极片热复合模组，其包括第一热复合辊组件，其设置于所述第二膜片造孔模组的下游，其用于将集流体以及两侧的第一电极膜片和第二电极膜片热复合，以形成电池极片。

在采用上述技术方案的情况下，本发明的干法电池极片制备装置意在极片成型之前，通过在第一电极膜片和第二电极膜片上造孔，再将第一电极膜片、集流体和第二电极膜片热复合得到电池极片，由于极片表面孔道的存在进而加速注液工序的电解液浸润速率，并且在造孔后进行再进行补锂等工序来实现干法负极片补锂，整体结构使工艺更简单，生产效率更高，成本更低。

附图说明

下面结合附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1是本发明的干法电池极片的制备装置的示意图；

图2是本发明的干法电池极片的制备装置制备极片的流程图；

图3是本发明的极片的结构示意图。

附图标记列表：

10、第一膜片放卷机构；101、第一打孔装置；102、第一锂胶液喷涂装置；11、第二膜片放卷机构；111、第二打孔装置；112、第二锂胶液喷涂装置；

20、集流体放卷机构；201、第一导电胶喷涂装置；202、第二导电胶喷涂装置；30、第二热复合辊组件；31、第一热复合辊组件；

40、第一浸润助剂膜片放卷机构；103、第三导电胶喷涂装置；41、第二浸润助剂膜片放卷机构；104、第四导电胶喷涂装置；50、收卷机构；

613、第一浸润助剂膜片层；612、第一电极膜片层；611、第一电极膜片补锂层；61、第一导电胶层；60、集流体层；62、第二导电胶层；621、第二电极膜片补锂层；622、第二电极膜片层；623、第二浸润助剂膜片层。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1，为解决现有技术为提高负极片的电解液浸润性带来的生产效率低、工艺复杂以及成本高的问题，本发明的干法电池极片制备装置包括：

第一膜片造孔模组，其包括第一打孔装置101，其用于在第一电极膜片上造孔；

第二膜片造孔模组，其设置于所述第一膜片造孔模组的下游，第二膜片造孔模组包括第二打孔装置111，第二膜片造孔模组包括第二打孔装置111，其用于在第二电极膜片上造孔；

极片热复合模组，其设置于所述第二膜片造孔模组的下游，极片热复合模组包括第一热复合辊组件31，其用于将集流体以及两侧的第一电极膜片和第二电极膜片热复合，以形成电池极片。

上述设置方式的优点在于：本发明的干法电池极片制备装置意在极片成型之前，通过在第一电极膜片和第二电极膜片上造孔，再将第一电极膜片、集流体和第二电极膜片热复合得到电池极片，由于极片表面孔道的存在进而加速注液工序的电解液浸润速率，并且在造孔后进行再进行补锂等工序来实现干法负极片补锂，整体结构使工艺更简单，生产过程中粉尘少，相较于在电极成型后再进行打孔，本发明的装置不局限于厚电极的生产，也可用于薄电极的生产，并且极片的生产效率更高，成本更低。

在一种可能的实施方式中，干法电池极片制备装置包括：第一膜片造孔模组、第二膜片造孔模组和极片热复合模组。

参照图1，进一步地，第一膜片造孔模组包括两个第一打孔装置101和一个第一锂胶液喷涂装置102，两个第一打孔装置101分别设置于第一电极膜片的两侧，用于对第一电极膜片的正反两面进行打孔，第一锂胶液喷涂装置102设置于第一打孔装置101的下游，且位于第一电极膜片靠近集流体的一侧，用于对第一电极膜片靠近集流体的一侧进行喷涂含锂胶液，以在第一电极膜片上形成补锂层。其中，第一锂胶液喷涂装置102具体为电池极片生产领域中常见的喷涂装置，具体结构在此不再赘述。

参照图1，进一步地，第一膜片造孔模组还包括第一膜片放卷机构10、集流体放卷机构20、第一导电胶喷涂装置201和第二热复合辊组件30，第一膜片放卷机构10设置于第一打孔装置101的上游，第二热复合辊组件30设置于第一膜片放卷机构10和集流体放卷机构20的下游，第一膜片放卷机构10设置于集流体放卷机构20的上方，第一膜片放卷机构10和集流体放卷机构20分别用于对第一电极膜片和集流体放卷。第一导电胶喷涂装置201设置于第二热复合辊组件30的上游，且设置于集流体放卷机构20的下游，其用于向集流体靠近第一电极膜片一侧的表面喷涂导电胶，后续通过第二热复合辊组件30将第一电极膜片的一侧和集流体进行热复合得到极片基材。

参照图1，具体地，第二热复合辊组件30包括两个相配合的第二热复合辊，以将膜片和集流体通过两个第二热复合辊之间的压延热复合。此外，第一膜片放卷机构10包括第一驱动电机和放卷辊，其中，第一电极膜片缠绕在放卷辊上，第一驱动电机驱动放卷辊转动，以对第一电极膜片进行主动放卷。同理，集流体放卷机构20包括第二驱动电机和集流体放卷辊，其中集流体缠绕在集流体放卷辊上，第二驱动电机驱动集流体放卷辊转动，以对集流体进行主动放卷。在本实施方式中，集流体为铜箔，但不对此作任何的限定，也可以是复合箔材等其他的材料，本领域技术人员也可根据需要自行设定。

参照图1，进一步地，第二膜片造孔模组包括两个第二打孔装置111和一个第二锂胶液喷涂装置112，两个第二打孔装置111分别设置于第二电极膜片的两侧，用于对第二电极膜片的正反两面进行打孔，第二锂胶液喷涂装置112设置于第二打孔装置111的下游，且位于第二电极膜片靠近集流体的一侧，用于对第二电极膜片靠近集流体的一侧进行喷涂含锂胶液，以在第二电极膜片上形成补锂层。其中，第二锂胶液喷涂装置112具体为电池极片生产领域中常见的喷涂装置，具体结构在此不再赘述。

参照图1，优选地，在本实施方式中，第一打孔装置101和第二打孔装置111分别为第一激光刻蚀装置和第二激光刻蚀装置。但是需要说明的是，可用于膜片打孔的装置众多，除了可以是激光打孔外，也可以是机械钻孔等其他的结构和形式，因此不对第一打孔装置101和第二打孔装置111的结构和形式作任何的限制，本领域技术人员可根据需要自行设定。

参照图1，进一步地，极片热复合模组包括第一热复合辊组件31，具体地，第一热复合辊组件31包括两个相配合的第一热复合辊，其用于对极片基材和第二电极膜片进行压延热复合。进一步地，极片热复合模组还包括第一浸润助剂膜片放卷机构40和第二浸润助剂膜片放卷机构41，其分别设置于第一膜片放卷机构10的上方和第二膜片放卷机构11的下方，且位于第一热复合辊组件31的上游，第二热复合辊组件30的下游，其用于向第一电极膜片远离集流体的一侧和第二电极膜片远离集流体的一侧的表面放卷浸润助剂膜片。其中，第一浸润助剂膜片和第二浸润助剂膜片均为用于加速电解液浸润速率的电解液浸润助剂制成的膜片。

参照图1，进一步地，第二膜片造孔模组还包括第二膜片放卷机构11和第二导电胶喷涂装置202，第二膜片放卷机构11设置于第二打孔装置111的上游，用于对第二电极膜片放卷。第二导电胶喷涂装置202设置于第一热复合辊组件31和第二热复合辊组件30之间，其用于对集流体靠近第二电极膜片一侧的表面喷涂导电胶。其中，第二膜片放卷机构11的结构和第一膜片放卷机构10的结构相同，将第二膜片缠绕在放卷辊上，第一电机驱动放卷辊，以对第二膜片进行主动放卷。

参照图1，进一步地，极片热复合组件还包括第三导电胶喷涂装置103，其设置于第一浸润助剂膜片放卷机构40的下游，且设置于第一热复合辊组件31的上游，其用于向第一浸润助剂膜片靠近集流体的一侧喷涂导电胶。极片热复合组件还包括第四导电胶喷涂装置104，其设置于第二浸润助剂膜片放卷机构41的下游，且设置于第一热复合辊组件31的上游，其用于向第二浸润助剂膜片靠近第二膜片的一侧喷涂导电胶。进一步地，极片热复合模组还包括极片收卷机构50，其设置于第一热复合辊组件31的下游，用于对制备完成的极片进行收卷。其中，收卷机构50包括第三驱动电机和收卷辊，第三驱动电机的输出端与收卷辊连接，极片缠绕在收卷辊上，当第三驱动电机驱动收卷辊转动，以对极片进行收卷。

此外，第一导电胶喷涂装置201、第二导电胶喷涂装置202、第三导电胶喷涂装置103和第四导电胶喷涂装置104均为现有技术中常用的喷涂装置，具体结构不再进行赘述。

参照图2，干法电池极片的制备装置的工作过程如下：

第一电极膜片放卷后，第一激光刻蚀装置在第一电极膜片的正反面打孔，随后第一锂胶液喷涂装置102在靠近集流体的一面喷涂惰性锂粉胶液，铜箔放卷后，第一导电胶喷涂装置201在铜箔靠近第一电极膜片的一侧喷涂导电胶，随后与第一电极膜片同时进入第二热复合辊组件30进行热复合，得到极片基材。接着，第二导电胶喷涂装置202在铜箔靠近第二电极膜片的一面喷涂导电胶；第二电极膜片放卷，第二激光刻蚀装置在第二电极膜片的正反面打孔，随后第二锂胶液喷涂装置112在第二电极膜片靠近铜箔的一面喷涂惰性锂粉胶液；第一浸润助剂膜片和第二浸润助剂膜片放卷后，第三导电胶喷涂装置103和第四导电胶喷涂装置104向第一浸润助剂膜片和第二浸润助剂膜片靠近电极膜片的一侧喷涂导电胶，随后第一浸润助剂膜片、第二浸润助剂膜片与极片基材、第二电极膜片同时进入第一热复合辊组件31，得到电池极片，并在收卷机构50处收卷。

综上所述，通过激光刻蚀装置在极片成型之前对极片两侧的膜片进行造孔，并在造孔后对膜片的一面喷涂锂胶液实现干法补锂，在膜片的另一面复合浸润助剂膜片，以在后续工艺中填充电解液时，由于电解液浸润助剂和极片表面孔道的存在，进而加速注液工序的电解液浸润速率。本发明的干法电池极片制备装置投资少，补锂效率更高，并且能够同时改善干法膜片电解液浸润性。

参照图3，极片成型之后的结构从上到下依次为第一浸润助剂膜片层613；第一电极膜片层612；第一电极膜片补锂层611；第一导电胶层61、集流体层60、第二导电胶层62、第二电极膜片补锂层621、第二电极膜片层622、第二浸润助剂膜片层623。

如本节第一段所述，上述实施方式仅仅用来阐述本发明的原理，并非旨在与限制本发明的保护范围，在不偏离本发明原理的条件下，本领域技术人员能够对上述结构进行调整，以便本发明能够应用于更加具体的应用场景。

此外，本发明还提供了一种干法电池极片的制备方法，其利用了上述的干法电池极片的制备装置，其主要包括如下步骤：

对第一电极膜片造孔；

对第二电极膜片造孔；

将第一电极膜片、集流体和第二电极膜片热复合得到电池极片。

干法电池极片的制备方法的具体步骤如下：

第一电极膜片放卷，对第一电极膜片的两侧造孔之后喷涂锂胶液进行补锂；同时集流体放卷，在集流体靠近第一电极膜片的一侧喷涂导电胶；将第一电极膜片和集流体热复合得到极片基材；

在集流体靠近第二电极膜片的一侧喷涂导电胶；第二电极膜片放卷，对第二电极膜片的两侧造孔后喷涂锂胶液进行补锂；同时第一浸润助剂膜片放卷和第二浸润助剂膜片放卷，向第一浸润助剂膜片靠近集流体的一侧喷涂导电胶，向第二浸润助剂膜片靠近集流体的一侧喷涂导电胶；

将极片基材、第二电极膜片、第一浸润助剂膜片和第二浸润助剂膜片热复合得到电池极片；

对制备完成的电池极片收卷。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种干法电池极片制备装置，其特征在于，包括：

第一膜片造孔模组，所述第一膜片造孔模组包括第一打孔装置，其用于在第一电极膜片上造孔；

第二膜片造孔模组，所述第二膜片造孔模组包括第二打孔装置，其设置于所述第一膜片造孔模组的下游，其用于在第二电极膜片上造孔；

极片热复合模组，所述极片热复合模组包括第一热复合辊组件，其设置于所述第二膜片造孔模组的下游，其用于将集流体以及两侧的第一电极膜片和第二电极膜片热复合，以形成电池极片。

2.根据权利要求1所述的干法电池极片制备装置，其特征在于，所述第一膜片造孔模组包括第一锂胶液喷涂装置，所述第一锂胶液喷涂装置设置于所述第一打孔装置的下游，其用于对所述第一电极膜片喷涂锂胶液；

所述第二膜片造孔模组包括第二锂胶液喷涂装置，所述第二锂胶液喷涂装置设置于所述第二打孔装置的下游；其用于对所述第二电极膜片喷涂锂胶液。

3.根据权利要求2所述的干法电池极片制备装置，其特征在于，所述极片热复合模组包括第一浸润助剂膜片放卷机构和第二浸润助剂膜片放卷机构，其分别设置于第一热复合辊组件的上游；其分别用于向所述第一电极膜片和所述第二电极膜片的表面放卷浸润助剂膜片。

4.根据权利要求3所述的干法电池极片制备装置，其特征在于，所述第一膜片造孔模组还包括第一膜片放卷机构、集流体放卷机构；所述第一膜片放卷机构设置于所述第一打孔装置的上游；

其中，所述第一膜片放卷机构用于对所述第一电极膜片放卷；所述集流体放卷机构用于对所述集流体放卷；

所述第二膜片造孔模组还包括第二膜片放卷机构，其设置于所述第二打孔装置的上游，其用于对所述第二电极膜片放卷。

5.根据权利要求4所述的干法电池极片制备装置，其特征在于，所述第一膜片造孔模组还包括第二热复合辊组件，所述第二热复合辊组件设置于所述第一锂胶液喷涂装置和所述集流体放卷机构的下游；所述第二热复合辊组件用于将所述第一电极膜片的一侧和所述集流体热复合得到极片基材。

6.根据权利要求5所述的干法电池极片制备装置，其特征在于，所述第一膜片造孔模组还包括第一导电胶喷涂装置，其设置于所述集流体放卷机构和所述第二热复合辊组件之间，其用于向所述集流体靠近所述第一电极膜片一侧的表面喷涂导电胶；

所述第二膜片造孔模组还包括第二导电胶喷涂装置，其设置于所述第二热复合辊组件和所述第一热复合辊组件之间，其用于向所述集流体靠近所述第二电极膜片一侧的表面喷涂导电胶；

所述极片热复合模组还包括第三导电胶喷涂装置，其设置于所述第一浸润助剂膜片放卷机构和所述第一热复合辊组件之间；其用于向所述第一浸润助剂膜片喷涂导电胶；

所述极片热复合模组还包括第四导电胶喷涂装置，其设置于所述第二浸润助剂膜片放卷机构和所述第一热复合辊组件之间，用于向所述第二浸润助剂膜片喷涂导电胶。

7.一种干法电池极片制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

对第一电极膜片造孔；

对第二电极膜片造孔；

将集流体及其两侧的所述第一电极膜片和所述第二电极膜片热复合得到极片。

8.根据权利要求7所述的干法电池极片制备方法，其特征在于，所述制备方法进一步包括：

对所述第一电极膜片造孔之后，向所述第一电极膜片表面喷涂锂胶液进行补锂；

将所述第一电极膜片和所述集流体复合得到极片基材；

对所述第二电极膜片造孔之后，向所述第二电极膜片表面喷涂锂胶液进行补锂；

将所述极片基材和所述第二电极膜片热复合得到电池极片。

9.根据权利要求8所述的干法电池极片制备方法，其特征在于，所述制备方法进一步包括：

在所述极片基材和所述第二电极膜片热复合之前，在所述第一电极膜片的表面设置第一浸润助剂膜片，在所述第二电极膜片的表面设置第二浸润剂助剂膜片；

将所述极片基材、所述第二电极膜片、所述第一浸润助剂膜片和所述第二浸润助剂膜片热复合得到极片。

10.根据权利要求9所述的干法电池极片制备方法，其特征在于，“在第一电极膜片的表面设置第一浸润助剂膜片，在第二电极膜片的表面设置第二浸润剂助剂膜片”的步骤之后，所述制备方法还包括：

向所述第一浸润助剂膜片表面喷涂导电胶，并且向所述第二浸润助剂膜片表面喷涂导电胶。