CN201823673U - 锂离子电池极片涂膜设备 - Google Patents

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安富强
雷向利
岳载
丁伟安
吴宁宁
王雅和
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Abstract

一种锂离子电池极片涂膜设备，包括极片输送部分，极片输送部分包括一个送片辊、主动力辊和若干个辅助动力辊和一个收片辊，极片从送片辊出发，交叉绕过辅助动力辊和主动力辊，最后到达收片辊，主动力辊连接有驱动电机；在所述主动力辊一侧设有喷涂头，喷涂头通过阀门连接浆料槽；主动力辊和收片辊之间设有极片跳涂装置主动力辊和收片辊之间设有烘干装置；喷涂头中设有温控装置。本实用新型涂膜设备，实现了极片的连续生产，可调缝隙的喷涂头，便于喷涂不同厚度和不同粘度的浆料，解决了涂膜材料的流动性问题，获得很好的电池极片涂膜均匀性以及膜层厚度可控性，提高了极片的生产质量，极大延长了锂离子电池的寿命，最终降低了电池的生产成本。

Description

锂离子电池极片涂膜设备 
技术领域
本实用新型涉及电池生产技术，特别涉及一种锂离子电池极片涂膜设备。 
背景技术
由于能源、环境的双重压力，开发研究能源替代型、环境友好型材料已是形势所迫。锂离子电池因其在无污染性、高功率密度以及高电压、无记忆效应等方面的优势而备受各国研发人员、政府的青睐。各国政府相继投巨资来研究锂离子电池产业化的各个环节因素并取得了卓有成效的结果，使锂离子电池的应用范围得到进一步扩大。目前，电动车用锂离子电池的研发仍牵动着各国政府及研发机构的神经，其存在的问题还需进一步的研究和完善。寿命问题是锂离子电池要普遍使用化所必须解决的一个主要问题，它的解决将极大的降低电池的成本，从而使电动汽车的广泛使用成为可能。目前，在锂离子电池寿命方面所作的工作主要有：正负极新型材料的研究、功能型电解液的开发、电池制作工艺的优化以及电池结构的改进等，其中对电池极片进行优化处理也吸引研发人员作深入探讨。 
中国专利申请公开号CN1838468A采用延流法在负极极片上涂一层无机粒子混合膜，获得较理想的结果，电池的首次充放电容量可以达到142mAh/g(L极材科为LiC002)，容量衰减率为0.4Y00。此外，戈明亮在《合成材料老化与应用》(2007，36(7)：31-36)中详细说明了最近聚合物电解质膜的发展以及趋势。 
目前，研究较多的是在电池极片上涂一层无机膜。然而，由于涂膜材料的特殊性，即粘度比较小和材料均匀混合比较困难，因此对锂离子电池极片进行涂膜处理的方法比较单一，一般都采用的是刮涂法、延流法以及手工涂膜，不具备产业化的要求，并且膜层厚度的可控制性差、膜层的厚度不均匀，从而导致电池性能的不一致性加大，不利于电池批量生产。 
实用新型内容
基于对锂离子电池极片涂膜工艺的改进以及产业化要求，本实用新型提供一种锂离子电池极片涂膜涂膜设备。 
本实用新型锂离子电池极片涂膜设备，包括极片输送部分，其中：所述极片输送部分包括一个送片辊、主动力辊和若干个辅助动力辊和一个收片辊，极片从送片辊出发，交叉绕过辅助动力辊和主动力辊，最后到达收片辊，主动力辊连接有驱动电机；在所述主动力辊一侧设有喷涂头。 
所述喷涂头通过阀门连接浆料槽。 
所述主动力辊和收片辊之间设有极片跳涂装置。 
所述极片跳涂装置和辅助动力辊旁设有定位感应器。 
所述主动力辊和收片辊之间设有烘干装置。 
所述喷涂头中设有温控装置。 
所述喷涂头连接涂抹头缝隙调控电机，用来调整喷涂头缝隙的长度和宽度。 
所述驱动电机电器连接启动控制器。 
所述浆料槽中装有搅拌器。 
所述浆料槽、输浆管道均装有保温装置。 
所述浆料槽连接加压装置。 
所述阀门、涂抹头缝隙调控电机、启动控制器、定位感应器、温控装置电气连接主控中心。 
本实用新型锂离子电池极片涂膜设备，实现了极片的连续生产，可调缝隙的喷涂头，便于喷涂不同厚度和不同粘度的浆料，解决了涂膜材料的流动性问题，获得了很好的电池极片涂膜均匀性以及膜层厚度可控性，提高了极片的生产质量，极大延长了锂离子电池的寿命，最终降低了电池的生产成本。 
附图说明
图1是本实用新型锂离子电池极片涂膜设备的示意图。 
具体实施方式
以下，结合实施例对本实用新型锂离子电池极片涂膜设备进行详细说明。 
图1为本实用新型锂离子电池极片涂膜设备的示意图。 
本实用新型锂离子电池极片涂膜设备，包括极片输送部分，其中：所述极片输送部分包括一个送片辊8、主动力辊6a和若干个辅助动力辊6b和一个收片辊10，极片从送片辊8出发，交叉绕过辅助动力辊6b和主动力辊6a，最后到达收片辊10，主动力辊6a连接有驱动电机14；在主动力辊6a一侧设有喷涂头3。通过设置上述送片辊和收片辊，可以实现涂膜工件即极片的边收边放，实现连续涂膜操作。 
喷涂头3通过阀门2连接浆料槽1。涂膜浆料的具体组成和成分含量没有特殊限制，可以采用并参照现有技术中的产品中任何一种。 
主动力辊6a和收片辊10之间设有极片跳涂装置7，极片跳涂装置7用于通过定位感应器11实现极片涂膜的跳越。 
极片跳涂装置7和辅助动力辊6b旁设有定位感应器11。 
主动力辊6a和收片辊10之间设有烘干装置9，用于对涂膜处理后的极片进行烘干处理，烘干装置优选设置在送片装置8和收片装置10之间，靠近收片装置10；可以是0℃至150℃范围内可调节的烘箱。 
喷涂头3中设有温控装置4，确保浆料温度保持在30℃至80℃的范围，此时的涂膜浆料的粘度保持在50mPa-s至150mPa-s。 
喷涂头3连接涂抹头缝隙调控电机15，用来调整喷涂头缝隙的长度和宽度。这样的涂膜头可以被单独用于控制极片涂膜层的涂膜尺寸尤其是厚度。不过，在浆料槽1配有压力控制装置的情况下，可以通过控制涂膜头缝的宽度和浆料压力来间接控制浆料流量，进而控制涂膜层厚度。 
驱动电机14电器连接启动控制器13。 
浆料槽1中装有搅拌器5。 
浆料槽1、输浆管道可以增设保温装置。 
浆料槽1可以增设加压装置。 
阀门2、涂抹头缝隙调控电机15、启动控制器13、定位感应器11、温控装置4电气连接主控中心12。 
以下，具体说明本实用新型锂离子电池极片涂膜设备的涂膜方法。 
本实用新型的涂膜方法包括以下步骤：给浆料槽1提供涂膜浆料，在这里，浆料槽1中的涂膜浆料的温度被保持在预定范围内并且涂膜浆料被搅拌。 
这种搅拌最好是连续的。以含有聚偏氟乙烯一六氟丙烯PVDF-HFP、SiO2(Al2O3)、丁酮、正丁醇和碳酸二乙酯DEC的涂膜浆料为例来描述涂膜浆料的制备：首先，将PVDF-HFP和SiO2在80℃的真空干燥箱中干燥24小时；接着，配置SiO2悬浮液，为此SiO2被加入到丁酮、正丁醇和DEC中并进行搅拌；然后，溶解PVDF-HFP，为此，在加热条件下，例如加热温度为50℃，将PVDF-HFP漆解在丁酮中，溶剂量以搅拌器能自由搅拌为准，直至完全溶解至透明；最后，混合上述的SiO2悬浮液和PVDF-HFP溶液，此时的浆料浓度为7％，粘度为50mPa-s。在这种情况下，用第一加热机构将浆料槽1中的涂膜浆料的温度被保持在30℃至80℃的范围内。 
然后把浆料槽1内的涂膜浆料输送给涂膜头3；用涂膜头3对锂离子电池极片如负极片进行涂膜，其中在涂膜头3处，涂膜浆料的温度被保持在预定范围内。如上所述，为此可以为涂膜头3和/或浆料输送管设置各自的加热机构或保温机构。在涂膜前调节涂膜头3的缝隙的长度和/或宽度。 
在完成极片涂膜作业后，对极片进行烘干处理。此时的涂膜设备的烘干系统的设定温度可以为100℃。 
在完成电池极片的涂膜作业后，接着进行电池的制作，其主要工序是：制片(正极片例如由中信国安盟固利动力科技有限公司提供)、封装、注液(采用1mol/LLiPF6/乙烯碳酸酯EC+碳酸二乙酯DMC+碳酸甲乙酯EMC为电解液，体积比为1∶1∶1)、组装成容量为10Ah的铝塑膜锂离子电池，以及对电池进行预充化成。 
耐预充化成后的电池进行常温循环测试，在这里，充放电制度为：充电电流为1C，采用CC/CV充电，用IC恒流放电，循环结束后将电池恒充电至3.2V。测试结果表明，在经过960图常温循环后，电池的容量剩余80.3％，容量衰减率为0.205％0。 
尽管以上结合实施例对本实用新型做了具体说明，但本实用新型不应局限于上述实施例和特征组合方式，本领域技术人员可以在本申请的保护范围内显而易见地想到各种修改、改动和等同手段。 

Claims (10)

1.一种锂离子电池极片涂膜设备，包括极片输送部分，其特征在于：所述极片输送部分包括一个送片辊、主动力辊和若干个辅助动力辊和一个收片辊，极片从送片辊出发，交叉绕过辅助动力辊和主动力辊，最后到达收片辊，主动力辊连接有驱动电机；在主动力辊一侧设有喷涂头，喷涂头通过阀门连接浆料槽。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池极片涂膜设备，其特征在于：所述主动力辊和收片辊之间设有极片跳涂装置。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池极片涂膜设备，其特征在于：所述极片跳涂装置和辅助动力辊旁设有定位感应器。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池极片涂膜设备，其特征在于：所述主动力辊和收片辊之间设有烘干装置。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池极片涂膜设备，其特征在于：所述喷涂头中设有温控装置。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池极片涂膜设备，其特征在于：所述喷涂头连接涂抹头缝隙调控电机，用来调整喷涂头缝隙的长度和宽度。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池极片涂膜设备，其特征在于：所述浆料槽中装有搅拌器。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池极片涂膜设备，其特征在于：所述驱动电机电器连接启动控制器。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池极片涂膜设备，其特征在于：所述浆料槽、输浆管道均装有保温装置，并连接加压装置。
10.根据权利要求9所述的锂离子电池极片涂膜设备，其特征在于：所述阀门、涂抹头缝隙调控电机、启动控制器、定位感应器、温控装置电气连接主控中心。 
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