CN204793033U - 一种微孔铜箔的制作设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种微孔铜箔的制作设备,包括机架，所述机架上设有阳极槽，所述阳极槽通过铜排与电源的正极连接，所述阳极槽上方设有与电源负极连接的阴极辊，所述阴极辊是微孔阴极辊，所述微孔阴极辊是指在阴极辊与电解液接触的表面上设有若干个非金属点状物的阴极辊。本实用新型能够使利用该制作设备生产出的微孔铜箔具有厚度合适、不易变形和不易破损的优点；该微孔铜箔适用于涂布机涂布，能使负极材料不易脱落。

Description

一种微孔铜箔的制作设备

技术领域

本实用新型涉及电解铜箔的生产设备，尤其是涉及应用于锂电池的一种微孔铜箔的制作设备。

背景技术

锂离子电池是目前广泛使用的一种二次技术，具有容量大、体积小、重量轻等优点。现有的锂离子电池中，通常使用铜箔作为负极的电集流体，在铜箔表面涂布负极材料，形成负极；铝箔作为正极的电集流体，在铝箔表面涂布正极材料，形成正极；正极与负极通过隔膜隔开后叠合，形成锂离子电池。

目前锂离子电池工业中最常用的负极材料通常是石墨、半石墨化的碳材料，负极集流体通常是铜箔，在铜箔两面涂布负极材料，形成负极。但是由于涂布工艺的技术限制，涂布在铜箔两面的负极材料厚度往往不一致，甚至相差很大。使用锂离子电池时，铜箔两面的负极材料分别与相应位置的正极材料发生电化学反应，通常较薄的负极与正极发生电化学反应至全部消耗的时候，反应也随之停止；同时，较厚的负极仍然继续参与反应以提供电能。但是，此时提供的电能较少，在一定程度上降低了电池的工作效率，因而往往不能满足人们的实际需要，并且造成资源浪费。

目前技术中，有一种用通孔铜箔制作的电池，该电池中的铜箔可连通铜箔两侧的反应池，具体是：在负极材料较薄一侧的反应池中，当负极材料完全消耗后，通过通孔将另一侧的反应材料迁移过来，实现铜箔两侧的反应池同时反应。但是，目前的通孔铜箔的制作设备存在一定缺陷。现有制备通孔铜箔的设备有下述几种，一是模具，使用模具对铜箔进行打孔，缺点是模具要求精度高，且模具很容易损坏，造成制造成本高；二是锥形件，使用锥形件直接打孔，但由于铜箔较薄，打孔易变形，且通孔表面有毛刺，不利于后续涂布。也有部分厂家使用了铜网布作为负极集流体，但是铜网布的一个问题是，生产时需将金属铜拉丝，然后再将铜丝纺织成网布，成本较高，而且网布所用的铜丝丝径较粗，一定程度降低了电池单位重量电容量，降低电池性能，且金属网不能用涂布机来涂布电池浆料，只能用双面对压方式附着电池浆料，其生产效率低。

中国专利文献102931414A公开了一种锂离子电池集流体用铜箔的制备工艺。其中包括，在制作设备上设有表面进行局部绝缘处理的电沉积辊，从而形成网点状的图形，然后再进行电解铜箔的电沉积工艺，沉积后得到的铜箔即为与电绝缘区域的网点图形一致的网孔状箔片。该网孔状的铜箔，用于锂离子电池负极集流体，可连通铜箔两侧的两个反应池，但是存在一定的问题，一方面是由于在电沉积辊表面上进行局部绝缘处理，形成网点状的图形，该图形突出于电沉积辊表面，从而该铜箔在剥离于电沉积辊表面时容易破损；另一方面是由于该微孔铜箔的形状为网状的，网状微孔铜箔其在用涂布机涂布，容易被拉变形，故该铜箔不适合于用涂布机涂布，只能将负极材料使用双面对压的方式附于其表面，因此，负极材料容易从铜箔表面脱落，影响使用。

实用新型内容

为了克服上述问题，本实用新型提供一种微孔铜箔的制作设备，能够使利用该制作设备生产出的微孔铜箔具有厚度合适、不易变形和不易破损的优点；该微孔铜箔适用于涂布机涂布，能使负极材料不易脱落。

本实用新型的技术方案是：提供一种制作微孔铜箔的设备，包括机架，所述机架上设有阳极槽，所述阳极槽通过铜排与电源的正极连接，所述阳极槽上方设有与电源负极连接的阴极辊，所述阴极辊是微孔阴极辊，所述微孔阴极辊是指在阴极辊与电解液接触的表面上设有若干个非金属点状物的阴极辊。

作为本实用新型的改进，在所述微孔阴极辊与电解液接触的表面设有若干盲孔或通孔，在所述盲孔或通孔内设有非金属材料，所述非金属材料的外表面与所述微孔阴极辊的外表面平齐。

作为本实用新型的改进，在所述微孔阴极辊与电解液接触的表面设有若干凸出于所述微孔阴极辊的表面的非金属点状颗粒。

作为本实用新型的改进，所述阳极槽内壁设有阳极板，所述阳极板由铅或铅合金制作而成。

作为本实用新型的改进，所述阳极槽为阳极板，所述阳极板由钛或钛合金制作而成。

本实用新型实施例的有益效果包括，通过在微孔阴极辊与电解液接触的表面设有若干盲孔或通孔，在所述盲孔或通孔内设有非金属材料，所述非金属材料的外表面与所述微孔阴极辊的外表面平齐，或在微孔阴极辊与电解液接触的表面设有若干凸出于所述微孔阴极辊的表面的非金属点状颗粒，能够使利用该设备生产出的微孔铜箔具有厚度合适、不易变形和不易破损的优点；该微孔铜箔适用于涂布机涂布，能使负极材料不易脱落。

附图说明

图1为本实用新型的实施例一的结构示意图。

图2为本实用新型的实施例二的结构示意图。

图3为图1或图2中微孔阴极辊一种实施例的截面局部放大结构示意图。

图4为图1或图2中微孔阴极辊另一种实施例的截面局部放大结构示意图。

图5为图1或图2中微孔阴极辊再一种实施例的截面局部放大结构示意图。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型的具体含义。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。

请参见图1，图1揭示的是一种微孔铜箔的制作设备，包括机架1，所述机架1上设有阳极槽2，所述阳极槽2内壁设有阳极板21，所述阳极板21通常由铅或铅合金制作而成。所述阳极槽2通过铜排与电源4的正极连接，所述阳极槽2上方设有与所述电源4负极连接的阴极辊，所述阴极辊是微孔阴极辊3，所述微孔阴极辊3是指在阴极辊与电解液接触的表面上设有若干个非金属点状物的阴极辊。所述微孔阴极辊3与所述电源4负极之间还设有导电系统5，所述导电系统5可以采用碳刷滚轮导电、低熔点合金导电或其他形式。碳刷滚轮导电是利用石墨碳刷加弹簧机构与金属滑环以滑动接触摩擦的方式导电；低熔点合金导电是利用低熔点合金低熔点的特性，在稍加热的条件下便可溶化以传导电流。所述微孔阴极辊3的具体结构是在所述微孔阴极辊3与电解液接触的表面设有若干盲孔31或通孔32，所述盲孔31或通孔32的大小按实际生产需要调整。在所述盲孔31或通孔32内设有非金属材料33，所述非金属材料33可以是橡胶或硅胶，但不限于橡胶或硅胶，还可以是塑料等。所述非金属材料33的外表面与所述微孔阴极辊3的外表面平齐（如图3与图4）。采用该结构的优点是，使用所述微孔阴极辊33生产出的所述微孔铜箔6在微孔周边不会出现毛刺，提高所述微孔铜箔6的质量。所述微孔阴极辊3的结构还可以是在所述微孔阴极辊3与电解液接触的表面设有若干凸出于所述微孔阴极辊3的表面的非金属点状颗粒34（如图5）所述非金属点状颗粒34的大小可根据实际生产需要做出调整，所述非金属点状颗粒34的材料可以是橡胶或硅胶，但不限于橡胶或硅胶，还可以是塑料等。

该制作设备设有收卷机构7。所述收卷机构7设于所述支架1上方，所述收卷机构7包括动力辊71，所述动力辊71与所述微孔阴极辊3表面的所述微孔铜箔6接触，并传送所述微孔铜箔6至收卷辊72。

该制作设备还设有所述水洗单元8，所述水洗单元8包括汲水辊81和喷水器82，所述喷水器82与所述微孔阴极辊3的表面距离为60mm，所述汲水辊81与所述微孔阴极辊3表面的所述微孔铜箔6接触，所述汲水辊81和所述微孔阴极辊3的中心连线，与水平面的夹角是30°，所述汲水辊81和所述喷水器82下方设有用于回收余液的回液槽83。

该设备设有电解液供给系统9。所述电解液供给系统9的一种实施例是在所述阳极槽2底部设置供液通道，所述供液通道91连接供液泵，通过所述供液泵将所述电解液输送到所述阳极槽2的凹部内。

请参见图2，图2是本实用新型的实施例二的结构示意图。所述制作设备包括机架1，所述机架1上设有阳极槽2，所述阳极槽2即是阳极板，所述阳极板通常由钛或钛合金制作而成。所述阳极槽2通过铜排与电源4的正极连接，所述阳极槽2上方设有与所述电源4负极连接的阴极辊，所述阴极辊是微孔阴极辊3，所述微孔阴极辊3是指在阴极辊与电解液接触的表面上设有若干个非金属点状物的阴极辊。所述微孔阴极辊3与所述电源4负极之间还设有导电系统5，所述导电系统5可以采用碳刷滚轮导电、低熔点合金导电或其他形式。碳刷滚轮导电是利用石墨碳刷加弹簧机构与金属滑环以滑动接触摩擦的方式导电；低熔点合金导电是利用低熔点合金低熔点的特性，在稍加热的条件下便可溶化以传导电流。所述微孔阴极辊3的具体结构是在所述微孔阴极辊3与电解液接触的表面设有若干盲孔31或通孔32，所述盲孔31或通孔32的大小按实际生产需要调整。在所述盲孔31或通孔32内设有非金属材料33，所述非金属材料33可以是橡胶或硅胶，但不限于橡胶或硅胶，还可以是塑料等。所述非金属材料33的外表面与所述微孔阴极辊3的外表面平齐（如图3与图4）。采用该结构的优点是，使用所述微孔阴极辊33生产出的所述微孔铜箔6在微孔周边不会出现毛刺，提高所述微孔铜箔6的质量。所述微孔阴极辊3的结构还可以是在所述微孔阴极辊3与电解液接触的表面设有若干凸出于所述微孔阴极辊3的表面的非金属点状颗粒34（如图5）所述非金属点状颗粒34的大小可根据实际生产需要做出调整，所述非金属点状颗粒34的材料可以是橡胶或硅胶，但不限于橡胶或硅胶，还可以是塑料等。

该制作设备设有收卷机构7。所述收卷机构7设于所述支架1上方，所述收卷机构7包括动力辊71，所述动力辊71与所述微孔阴极辊3表面的所述微孔铜箔6接触，并传送所述微孔铜箔6至收卷辊72。

该制作设备还设有所述水洗单元8，所述水洗单元8包括汲水辊81和喷水器82，所述喷水器82与所述微孔阴极辊3的表面距离为60mm，所述汲水辊81与所述微孔阴极辊3表面的所述微孔铜箔6接触，所述汲水辊81和所述微孔阴极辊3的中心连线，与水平面的夹角是30°，所述汲水辊81和所述喷水器82下方设有用于回收余液的回液槽83。

该设备设有电解液供给系统9。所述电解液供给系统9的一种实施例是在所述阳极槽2底部设置供液通道，所述供液通道91连接供液泵，通过所述供液泵将所述电解液输送到所述阳极槽2的凹部内。

下面仅以图1为例，说明本实用新型的工作过程。所述供液泵将所述电解液输送到所述阳极槽2的凹部内，所述阳极板21与部分所述微孔阴极辊3浸于所述电解液内。接通电源4，电流由所述电源4正极经过铜排流向所述阳极槽2，通过所述电解液后流向所述微孔阴极辊3，电流流经所述微孔阴极辊3后通过所述导电系统5至所述电源4负极，形成回路。电流流过所述电解液时，所述电解液内的离子在电场作用下发生定向运动。铜离子往所述微孔阴极辊3移动，在所述微孔阴极辊3表面还原为金属铜，并沉积于所述微孔阴极辊3表面，形成铜箔，由于所述微孔阴极辊3表面上设有若干个非金属点状物，而非金属点状物不参与电化学反应，因此在非金属点状物处无法电解沉积金属铜，此处形成微孔，便得到所述微孔铜箔6。酸根离子往所述阳极板21移动，在所述阳极板21表面氧化。待金属铜电解沉积达到预定的厚度时，所述收卷机构7的动力辊71将所述微孔铜箔6从所述微孔阴极辊3表面剥离，并传送所述微孔铜箔6收卷辊。在所述动力辊71工作时，所述水洗单元8的所述喷水器82向所述微孔铜箔6表面喷水清洗，所述汲水辊81与所述微孔铜箔6接触，并将所述微孔铜箔6表面的液体擦下，擦下的液体流到所述回液槽83内。

显然，本领域内技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种制作微孔铜箔的设备，包括机架，所述机架上设有阳极槽，所述阳极槽通过铜排与电源的正极连接，所述阳极槽上方设有与电源负极连接的阴极辊，其特征在于，所述阴极辊是微孔阴极辊，所述微孔阴极辊是指在阴极辊与电解液接触的表面上设有若干个非金属点状物的阴极辊。

2.根据权利要求1所述的制作微孔铜箔的设备，其特征在于，在所述微孔阴极辊与电解液接触的表面设有若干盲孔或通孔，在所述盲孔或通孔内设有非金属材料，所述非金属材料的外表面与所述微孔阴极辊的外表面平齐。

3.根据权利要求1所述的制作微孔铜箔的设备，其特征在于，在所述微孔阴极辊与电解液接触的表面设有若干凸出于所述微孔阴极辊的表面的非金属点状颗粒。

4.根据权利要求1所述的制作微孔铜箔的设备，其特征在于，所述阳极槽内壁设有阳极板，所述阳极板由铅或铅合金制作而成。

5.根据权利要求1所述的制作微孔铜箔的设备，其特征在于，所述阳极槽为阳极板，所述阳极板由钛或钛合金制作而成。