CN203415653U - 极片制造设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了极片制造设备。该极片制造设备包括涂布装置、固化装置以及驱动装置，涂布装置用于将浆料涂布在极片基材上；固化装置包括固化腔室和电子束发射装置，电子束发射装置用于发射电子束，以在极片基材通过固化腔室时固化其上的浆料；驱动装置用于驱动极片基材移动，使其顺次通过涂布装置和固化装置。本实用新型提供的极片制造设备通过提供利用电子束固化的固化装置，制造的极片具有以下优点：极片的浆料层的表面基本不具有缺陷，极大地降低了采用该极片的电化学装置的内阻，并且还提高了浆料层对于极片基材的附着力；此外，还能够极大地缩短电化学装置的充电时间、提高电化学装置的充放电电压且扩大电化学装置的容量。
Description
技术领域
本实用新型涉及电化学装置技术领域，特别涉及一种极片制造设备。
背景技术
手机、便携式电脑、电动工具、电动汽车等交通工具到发电站等场合都离不开储能装置，包括电池和双电层电容器（EDLC）的电化学装置作为储能装置被广泛地应用。其中，锂离子电池是最常用的电池类型之一。锂离子电池具有很好的能量-重量比，没有记忆效应，并且不使用时电荷损耗慢，因此越来越多地应用于军事、电动汽车以及航天领域。
锂离子电池的基本工作单元包括正极极片、负极极片，影响电池性能的关键在于极片，尤其是极片上涂敷的浆料层。为了使电池具有较高的安全性和可靠性以及较低的内阻，理想的极片应当是浆料层牢固地附着在极片基材上，且浆料层中具有尽量少的缺陷。
因此，需要一种极片制造设备，以解决上述问题。
实用新型内容
为了解决现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种极片制造设备，所述极片制造设备包括：涂布装置，所述涂布装置用于将浆料涂布在极片基材上；固化装置，所述固化装置包括固化腔室和电子束发射装置，所述电子束发射装置用于发射电子束，以在所述极片基材通过所述固化腔室时固化其上的所述浆料；以及驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述极片基材移动，使其顺次通过所述涂布装置和所述固化装置。
优选地，所述驱动装置包括放卷装置和收卷装置，所述放卷装置设置在所述涂布装置的前方，所述收卷装置设置在所述固化装置的后方，所述放卷装置包括用于放卷所述极片基材的放卷辊，且所述收卷装置包括用于收卷所述极片基材的收卷辊。
优选地，所述涂布装置为狭缝式挤出涂布装置和/或正向涂布装置。
优选地，所述固化装置还包括负压形成装置，所述负压形成装置连接至所述固化腔室，用于使所述固化腔室处于负压状态。
优选地，所述负压形成装置连接至所述固化腔室的前部。
优选地，所述电子束发射装置构造为形成辐射所述固化腔室的中部的电子束。
优选地，所述电子束发射装置构造为发射大致垂直于所述极片基材的移动方向的电子束帘。
优选地，所述固化装置还包括气浮装置，所述气浮装置连接至所述固化腔室，用于形成至少施加至所述极片基材的下表面的气流，以使所述极片处于悬浮状态。
优选地，所述固化装置还包括应力释放腔室和气流形成装置，所述应力释放腔室位于所述固化腔室的后方，所述气流形成装置连接至所述应力释放腔室以用于形成施加至所述极片基材的上表面和下表面的气流。
优选地，所述气流形成装置构造为使所述应力释放腔室处于正压状态。
优选地，所述固化装置包括气体保护装置，所述气体保护装置用于在所述固化腔室内填充保护气体。
本实用新型提供的极片制造设备通过提供利用电子束固化的固化装置，制造的极片具有以下优点：极片的浆料层的表面基本不具有缺陷，极大地降低了采用该极片的电化学装置的内阻，并且还提高了浆料层对于极片基材的附着力；此外，还能够极大地缩短电化学装置的充电时间、提高电化学装置的充放电电压且扩大电化学装置的容量。
在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
以下结合附图，详细说明本实用新型的优点和特征。
附图说明
本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的原理。在附图中，
图1为根据本实用新型的一个优选实施例的电极制造设备的示意图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底了解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本实用新型的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。
如图1所示，本实用新型提供的极片制造设备包括涂布装置100、固化装置200以及驱动装置。
涂布装置100用于将浆料涂布在极片基材上。本领域技术人员可以理解地是，涂布装置100可以是传统的辊涂装置。根据本实用新型的一个优选实施例，涂布装置100可以为狭缝式挤出涂布装置。采用狭缝式挤出涂布装置可以保证浆料在极片基材的宽度方向上流速基本相同，因此可以在极片基材上涂布厚度均匀的浆料。此外，采用狭缝式挤出涂布装置可以精确地控制涂布在极片基材上的浆料层的厚度。涂布装置100可以为单面涂布装置，也可以为双面涂布装置。本领域的技术人员可以根据实际需要选择合适种类的涂布装置。
固化装置200包括固化腔室201和电子束发射装置202。电子束发射装置202用于发射电子束。该电子束能够使涂布在极片基材上的浆料固化。本领域的技术人员能够理解，浆料中包括固化树脂。涂有浆料的极片基材进入固化腔室201，电子束发射装置202发射的电子束照射在通过固化腔室201的极片基材上，经过电子束照射后，极片基材上的浆料固化在极片基材上。采用本实用新型提供的固化装置200能够使固化在极片基材上的浆料层的表面不会产生微“火山口”的缺陷，从而避免生产出来的极片使用在电化学装置中后由于这种缺陷引起的电流不稳定而产生巨大的电阻导致电化学装置发热的情况；另外，通过此固化装置200形成的浆料层对于极片基材的附着力是普通热固化所形成的40倍，由此极大地降低了采用该极片的电化学装置的内阻、提高了极片的质量。
另外，具有采用该固化装置200形成的浆料层的极片还具有意料不到的性能，即极大地缩短了电化学装置的充电时间、提高了电化学装置的充放电电压且扩大了电化学装置的容量。对于上述意料不到的技术效果，申请人认为原因在于：由于浆料中通常包含有例如铁、钴、镍、锰等过渡族元素，过渡族元素通常都具有多余的空轨道，按照过渡金属元素含氧酸的外围电子的多电子量子轨道理论，在高能量的电子轰击下,过渡元素的3d和4s外围轨道与氧形成的晶格中由于电子轨道的多重杂化，因此能容纳大量的自由电子，这种自由电子的稳定性非常高，不会因为热扰动和反复充放电而失去；增加了正、负极材料的充放电的载流子，使得电子在晶格中的运动速度接近光速，进而使得电化学装置的充电时间缩短、充放电电压提高以及容量扩大。
本领域技术人员可以了解的是，驱动装置可以是任意形式的，只要能够驱动极片基材顺次通过涂布装置和固化装置即可。例如，驱动装置可以是传动链，通过传动链承载极片基材而使极片基材顺次通过涂布装置和固化装置。本实用新型提供一种优选实施例，如图1所示，驱动装置包括放卷装置（未示出）和收卷装置300。放卷装置包括用于放卷极片基材的放卷辊，放卷装置设置在涂布装置的前方，并且收卷装置300包括用于收卷极片基材的收卷辊，收卷装置300设置在固化装置的后方。由此通过收卷辊的不断收卷以及放卷辊的不断放卷使极片基材顺次通过涂布装置100和固化装置200，以实现极片基材上浆料的涂布和固化。通过放卷装置和收卷装置的设置能够实现极片生产的批量化从而提高生产效率。采用该极片制造设备制作极片的时候，在驱动装置的驱动下使极片基材顺次通过涂布装置100和固化装置200。
需要说明的是，本实用新型提供的极片制作设备适用于各种用于储存电能的电化学装置，尤其适用于锂离子电池。以锂离子电池为例，极片基材的可以为金属箔。优选地，正极的极片基材可以是铝箔，负极的极片基材可以是铜箔。以锂离子电池为例，涂布在正极极片基材上的浆料一般包括磷酸铁锂、锰酸锂、富锂锰基、钴酸锂或者三元正极材料等，负极材料通常包括人造石墨、天然石墨浆料、碳纳米管改性石墨浆料。
需要注意的是，本公开中涉及的方位术语“前”、“中”和“后”都是相对于极片基材的移动方向来说。举例来说，涂布装置的“前方”是相对于涂布装置极片基材先经过的位置；固化装置的“后方”是相对于固化装置极片基材后经过的位置。
作为本实用新型的一个优选实施例，固化装置200除了包括固化腔室201之外，还包括负压形成装置（未示出），负压形成装置连接至固化腔室201，用于使固化腔室201处于负压状态。作为示例，负压形成装置可以是真空泵，真空泵连接至固化腔室201。负压形成装置用于降低固化装置200内的空气分子的密度，以避免影响电子束发射装置202发射的电子束的运动，进而避免对固化效果产生影响，提高固化的质量。优选地，负压形成装置连接至固化腔室201的前部，从而负压形成装置工作时主要使得固化腔室201的前部处于负压状态，并且在固化腔室201内沿着极片基材的移动方向压力逐渐升高，这样可以使得极片基材在进去下一工序时所受到的气压是逐步改变的。
作为优选的实施例，电子束发射装置202构造为形成辐射固化腔室201的中部的电子束。由此，在浆料固化形成浆料层之前，还具有用于使浆料在极片基材上流平的时间，以使得极片基材上的浆料的厚度更加均匀。需要说明的是，浆料流平所需要的长度跟浆料的流动性、极片基材的移动速度、温度等环境因素以及浆料的厚度等因素有关，对于不同的浆料所需要的流平区域的长度是不固定的。本领域的技术人员在设置电子束发射装置202发射的电子束在固化腔室201中部辐照的具体位置时可以考虑上述因素。
另外，为了能够实现电子束在极片基材的宽度方向上对极片基材的均匀照射，优选地，电子束发射装置202构造为发射大致垂直于极片基材的移动方向的电子束帘。
作为本实用新型的优选实施例，固化装置200还包括气浮装置，气浮装置连接至固化腔室201。气浮装置用于形成至少施加至极片基材的下表面的气流，以使极片基材处于悬浮状态。气浮装置可以为常用气浮装置，只要能够使固化腔室201内的极片基材处于悬浮状态即可。由此当开动气浮装置时在固化腔室内形成的气流，特别是施加至极片基材的下表面的气流，因此，通过固化腔室201时极片基材悬浮在固化腔室201内，由此极片基材上涂布的浆料层不会受到其它部件的破坏，并且固化过程也不会受到其它部件的影响。
此外，优选地，固化装置200还包括应力释放腔室203和气流形成装置（未示出）。应力释放腔室203位于固化腔室201的后方，气流形成装置连接至应力释放腔室203，以用于形成施加至极片基材的上表面和下表面的气流。由于电子束固化浆料的速度非常快，浆料由液态快速地转变为固态过程中会在浆料层内形成较大的应力。当极片基材进入应力释放腔室203后，由于气流形成装置形成的气流会对极片基材的上表面和下表面分别施加向下和向上的压力，这样固化后的极片基材能够充分地释放应力，进而提高固化后的浆料层的平整度，改善极片成品的质量。
进一步地，气流形成装置构造为使应力释放腔室203处于正压状态。增大气流形成装置形成的气流，使应力释放腔室203处于正压状态，从而增大极片基材所受到的压力，避免极片基材上的浆料层在应力释放过程中发生翘曲。
极片基材上的浆料在进行固化时，优选地，固化装置200包括气体保护装置（未示出）。该气体保护装置连接于固化腔室200，用于在固化腔室201内填充保护气体，所填充的保护气体例如可以是氮气或惰性气体等，由此在固化时不会出现被氧化的现象，提高固化的质量。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还提供一种极片制造方法，该极片制造方法通过如上所述的极片制造设备实现。通过所述的极片制造设备制造极片能够使得极片基材上固化的浆料膜层不会出现微“火山口”的缺陷，提高极片成品的质量从而提高了电化学装置产品的成品率。
作为优选的示例，采用该极片制造设备制作极片时，固化温度可以在-90摄氏度至25摄氏度。由此采用该极片制造设备在常温下甚至在极度寒冷的情况下就能够实现，不需要在高温的状态下进行，进而避免高温对于浆料层的组分产生影响。
本实用新型提供的极片制造设备通过提供利用电子束固化的固化装置，制造的极片具有以下优点：极片的浆料层的表面基本不具有缺陷，极大地降低了采用该极片的电化学装置的内阻，并且还提高了浆料层对于极片基材的附着力；此外，还能够极大地缩短电化学装置的充电时间、提高电化学装置的充放电电压且扩大电化学装置的容量。
本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
Claims (11)
1.一种极片制造设备，其特征在于，所述极片制造设备包括：
涂布装置，所述涂布装置用于将浆料涂布在极片基材上；
固化装置，所述固化装置包括固化腔室和电子束发射装置，所述电子束发射装置用于发射电子束，以在所述极片基材通过所述固化腔室时固化其上的所述浆料；以及
驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述极片基材移动，使其顺次通过所述涂布装置和所述固化装置。
2.根据权利要求1所述的极片制造设备，其特征在于，所述驱动装置包括放卷装置和收卷装置，所述放卷装置设置在所述涂布装置的前方，所述收卷装置设置在所述固化装置的后方，所述放卷装置包括用于放卷所述极片基材的放卷辊，且所述收卷装置包括用于收卷所述极片基材的收卷辊。
3.根据权利要求1所述的极片制造设备，其特征在于，所述涂布装置为狭缝式挤出涂布装置。
4.根据权利要求1所述的极片制造设备，其特征在于，所述固化装置还包括负压形成装置，所述负压形成装置连接至所述固化腔室，用于使所述固化腔室处于负压状态。
5.根据权利要求4所述的极片制造设备，其特征在于，所述负压形成装置连接至所述固化腔室的前部。
6.根据权利要求1所述的极片制造设备，其特征在于，所述电子束发射装置构造为形成辐射所述固化腔室的中部的电子束。
7.根据权利要求1所述的极片制造设备，其特征在于，所述电子束发射装置构造为发射大致垂直于所述极片基材的移动方向的电子束帘。
8.根据权利要求1所述的极片制造设备，其特征在于，所述固化装置还包括气浮装置，所述气浮装置连接至所述固化腔室，用于形成至少施加至所述极片基材的下表面的气流，以使所述极片处于悬浮状态。
9.根据权利要求1所述的极片制造设备，其特征在于，所述固化装置还包括应力释放腔室和气流形成装置，所述应力释放腔室位于所述固化腔室的后方，所述气流形成装置连接至所述应力释放腔室以用于形成施加至所述极片基材的上表面和下表面的气流。
10.根据权利要求9所述的极片制造设备，其特征在于，所述气流形成装置构造为使所述应力释放腔室处于正压状态。
11.根据权利要求1所述的极片制造设备，其特征在于，所述固化装置包括气体保护装置，所述气体保护装置用于在所述固化腔室内填充保护气体。
Priority Applications (1)
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| CN201320168957.8U CN203415653U (zh) | 2013-04-07 | 2013-04-07 | 极片制造设备 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN103236515A (zh) * | 2013-04-07 | 2013-08-07 | 力柏时代锂动力科技（北京）有限公司 | 极片制造设备和极片制造方法 |
| CN109807009A (zh) * | 2019-03-18 | 2019-05-28 | 深圳市善营自动化股份有限公司 | 一种基材的卷对卷涂布设备 |
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2013
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| CN109807009B (zh) * | 2019-03-18 | 2024-03-26 | 深圳市善营自动化科技有限公司 | 一种基材的卷对卷涂布设备 |
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