CN205646015U - 一种喷涂设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于制备具有凝胶电解质膜锂离子电池的喷涂设备，包括可旋转载物机构、多个喷涂区及喷涂机构；载物机构划分为多个喷涂区，可旋转载物机构连接喷涂区旋转，喷涂区放置正极极片或负极极片，喷涂机构设置于喷涂区上方。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及设备技术领域，尤其涉及一种用于制备具有凝胶电解质膜锂离子电池的喷涂设备。
【背景技术】
锂离子电池已广泛应用于移动电话、笔记本电脑等电子产品中，并成为未来电动汽车用动力电池的首选电源之一。传统锂离子电池使用液态电解质，在使用过程中可能出现漏液、易燃和爆炸等问题，存在安全隐患。而凝胶聚合物电解质具有液态电解质电池体系中的隔膜与离子导电的载体双重功能。由于体系中不存在或存在少量游离态的溶剂，凝胶聚合物电解质可以从根本上改善锂离子电池的安全性能。然而采用现有设备制备聚合物膜工艺复杂，而且可重复性差，成膜厚度不可控，生产周期长，无法满足人们日益增长的物质需求。
【实用新型内容】
为克服现有设备制备聚合物膜生产周期长的技术问题，本实用新型提供一种能缩短聚合物膜生产周期的喷涂设备。
本实用新型解决技术问题的技术方案是提供一种喷涂设备，用于制备具有凝胶电解质膜的聚合物锂离子电池，包括可旋转载物机构、多个喷涂区及喷涂机构；载物机构划分为多个喷涂区，可旋转载物机构连接喷涂区旋转，喷涂区放置正极极片或负极极片，喷涂机构设置于喷涂区上方。
优选地，所述进一步包括第一电机，第一电机连接带动载物机构旋转。
优选地，所述进一步包括水平支撑件、第二电机及第二步进电机，水平支撑件位于腔体顶部，第二电机和第二步进电机设置于水平支撑件内部，第二电机连接带动第二步进电机横向移动。
优选地，所述进一步包括可移动机械支撑件，第二步进电机连接可移动机械支撑件，喷涂机构连接于可移动机械支撑件下方，第二步进电机连接带动喷涂机构移动。
优选地，所述所述喷涂区等角度均匀分布于载物机构上。
优选地，所述所述每个喷涂区放置一个正极极片或负极极片。
优选地，所述进一步包括加热装置，加热装置设置于载物机构内部，加热装置对正极极片或负极极片加热。
优选地，所述进一步包括机械泵和气氛口，机械泵和气氛口与腔体内部连接，机械泵用于对腔体抽真空，气氛口用于对腔体充入保护气体。
优选地，所述进一步包括排气口、气体检测单元及压力传感器；排气口与尾气处理装置连接，用于排除腔体的废气，气体检测单元与压力传感器位于腔体内部，气体检测单元用于监测工作腔体的气氛，压力传感器用于控制保护气氛的通入量。
与现有技术相比，本实用新型一种用于制备具有凝胶电解质膜锂离子电池的喷涂设备具有以下优点：设置喷涂区位于喷涂机构正下方能使凝胶电解质前驱液有效喷涂，避免原材料浪费。通过载物机构顺时针或逆时针旋转，可以带动喷涂区上正负极极片旋转，实现旋转一周，完成多个正负极极片喷涂，同时可以根据生产规模需求设置载物机构上喷涂区的个数，并可以适时修改此设备喷涂区个数，并只需对应的只需调整载物机构的旋转一次的角度即可，因此操作简单并且能提高生产效率。
【附图说明】
图1是本实用新型喷涂设备结构示意图，喷涂设备包括底座、载物机构及喷涂区。
图2是图1所示底座、载物机构及喷涂区俯视结构示意图。
图3是采用本实用新型喷涂设备制备具有凝胶电解质膜的锂离子电池的工艺流程示意图。
【具体实施方式】
为了使本实用新型的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型结合以下具体实施例进行阐述。
请参考图1-2，本实用新型制备凝胶聚合物电解质膜采用的喷涂设备100，包括一腔体1、一底座2、第一步进电机3、第二步进电机7、第一电机4、第二电机8、一载物机构5、一水平支撑件6、一可移动机械支撑件9、一喷涂机构10、一气氛口11、一排气口12、一机械泵13、一气体检测单元14、一压力传感器15、加热装置16、多个喷涂区17。底座2设置于腔体1下部，底座2内部设置有第一步进电机3与第一电机4，载物机构5配置于底座2上，用于承载物件，本发明实施例用于承载待喷涂的正负极极片，载物机构5包括但不限于平台、托盘、碗状、船形或杯状的容器，加热装置16设置于载物机构5内部，加热装置16是一种用于加热的组件，包括但不限于加热垫、加热盘、加热板、电热丝及电热器。第一步进电机3控制载物机构5上下移动，第一电机4控制载物机构5顺时针或逆时针水平方向旋转，喷涂区17等角度均匀分布于载物机构5上，喷涂区17用于承载正极极片或负极极片，第一步进电机3控制载物机构5每旋转一次，保证一个喷涂区17对应位于喷涂机构10正下方，旋转一周360°，进行喷涂，完成全部喷涂区17上的正极极片或负极极片喷涂，因此旋转一次的角度为360°/喷涂区17个数，优选为喷涂区17有为三个，因而旋转一次的角度为120°，喷涂区17个数可根据生产量的需求进行设置，还可适时的调整同一设备的喷涂区17个数，同时优选旋转角速度为10°-60°/min，相邻喷涂区17的喷涂间隔时间为2-12min，每旋转一次喷涂区均位于喷涂机构正下方。加热装置16对载物机构5上正极极片或负极极片进行加热，优选为加热温度20-300℃。水平支撑件6设置于腔体1的顶部，水平支撑件6内部设置有第二步电机7与第二电机8，第二步进电机7连接可移动机械支撑杆9，喷涂机构10连接在可移动机械支撑杆9的下方，用于将凝胶电解质前驱液喷涂于正负极极片上，喷涂机构10包括但不限于喷头、喷枪、喷嘴、喷具。第二电机8控制第二步进电机7和喷涂机构10横向移动，第二步进电机7带动喷涂机构10沿支撑杆9上下移动。机械泵13、气氛口11与腔体1内部连通，机械泵13对腔体1抽真空，气氛口11通过气体管道对腔体1充入保护气体，排气口12与尾气处理装置连接，排除腔体1内部的废气，气体检测单元14实时监测工作腔体1的气氛，超过设定值，通过调节气氛口11的保护气体平衡腔体1气氛，保护气体的通入量通过压力传感器15控制。
实施例1
请参考图3，制备具有凝胶聚合物电解质膜的锂离子电池的工艺流程包括步骤S11极片处理、步骤S12凝胶电解质前驱液配置、步骤S13喷涂过程、步骤S14电池封装及步骤S15电池成型，其具体实施步骤为：
步骤S11，极片处理：按照所需形状准备锂离子电池正极极片、负极极片，对正极极片、负极极片进行化学清洗或物理扫粉，保证其表面平整清洁无杂质，再高温去水，备用。其中正极极片、负极极片均为双面涂覆，正极极片涂覆活性材料为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂，镍钴锰三元正极材料，镍钴铝三元正极材料的任意一种或其混合；负极极片涂覆活性材料为石墨负极材料、钛酸锂、合金类负极材料、过渡金属氧化物负极材料的任意一种或其混合。
步骤S12，凝胶电解质前驱液配置：a)将高分子聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate，PMMA)溶于溶剂N,N-二甲基甲酰胺(N,N-Dimethylformamide，DMF)中得到A1液；b)配制1mol/L的六氟磷酸锂(LiPF6)，溶剂为碳酸二甲酯(Dimethyl carbonate，DMC)、碳酸二乙酯(Diethyl carbonat，DEC)、碳酸乙烯酯(Ethylenecarbonate，EC)体积比为1：1：1，为B1液；c)将A1、B1液混合均匀得到凝胶电解质前驱液C1，备用。
步骤S13，喷涂过程：a)使用图1所示喷涂设备，启动控制程序，设定喷涂的范围为一个喷涂区17所在区域，每一个喷涂区17上放置一负极极片，喷涂路径采用Z字迂回方式，设置喷涂机构10移动速度为0.5-300mm/s，喷涂流量为1-5ml/min，每次喷涂量为0.01-0.5ml/cm2，设置喷涂机构10与喷涂区17上负极极片的垂直距离为150-300mm，本实施例优选为喷涂机构10移动速度为1mm/s，喷涂流量为2ml/min，每次喷涂量为0.05ml/cm2，设置喷涂机构10与喷涂区17上负极极片的垂直距离为150mm；b)将凝胶电解质前驱液C1均匀地喷涂在负极极片上，喷涂过程中利用加热装置16加热，使载物机构5温度达到20-300℃，本实施例优选为30℃，给负极极片提供一定的成膜温度条件；c)载物机构5在一个负极极片完成喷涂后，以每20°/min的速度旋转120°，开始下一个喷涂基17上放置的负极极片的喷涂；d)喷涂完成的负极极片静置时间为120min，待造孔溶剂挥发，负极极片上原位生成凝胶电解质膜；e)重复以上操作，完成负极极片双面喷涂，最终获得双面涂覆凝胶电解质膜的负极复合体。
步骤S14，电池封装：正极极片与负极复合体交替叠片制备成裸电芯，焊接好正负极极耳，置于已冲壳的铝塑膜内，用热封机四周密封。
步骤S15，电池成型：经过化成，整形，除气得到凝胶聚合物锂离子电池。
与现有技术相比，本实用新型一种喷涂设备100具有以下优点：设置喷涂区17位于喷涂机构10正下方能使凝胶电解质前驱液有效喷涂，避免原材料浪费。通过载物机构5顺时针或逆时针旋转，可以带动喷涂区17上正负极极片旋转，实现旋转一周，完成多个正负极极片喷涂，同时可以根据生产规模需求设置载物机构5上喷涂区17的个数，并可以适时修改此设备喷涂区17个数，并只需对应的只需调整载物机构5的旋转一次的角度即可，因此操作简单并且能提高生产效率。
以上所述仅为本实用新型较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种喷涂设备，其特征在于：用于制备具有凝胶电解质膜的聚合物锂离子电池，包括可旋转载物机构、多个喷涂区及喷涂机构；载物机构划分为多个喷涂区，可旋转载物机构连接喷涂区旋转，喷涂区放置正极极片或负极极片，喷涂机构设置于喷涂区上方。
2.如权利要求1所述的一种喷涂设备，其特征在于：进一步包括第一电机，第一电机连接带动载物机构旋转。
3.如权利要求1所述的一种喷涂设备，其特征在于：进一步包括水平支撑件、第二电机及第二步进电机，水平支撑件位于腔体顶部，第二电机和第二步进电机设置于水平支撑件内部，第二电机连接带动第二步进电机横向移动。
4.如权利要求3所述的一种喷涂设备，其特征在于：进一步包括可移动机械支撑件，第二步进电机连接可移动机械支撑件，喷涂机构连接于可移动机械支撑件下方，第二步进电机连接带动喷涂机构移动。
5.如权利要求1所述的一种喷涂设备，其特征在于：所述喷涂区等角度均匀分布于载物机构上。
6.如权利要求1所述的一种喷涂设备，其特征在于：所述每个喷涂区放置一个正极极片或负极极片。
7.如权利要求1所述的一种喷涂设备，其特征在于：进一步包括加热装置，加热装置设置于载物机构内部，加热装置对正极极片或负极极片加热。
8.如权利要求1所述的一种喷涂设备，其特征在于：进一步包括机械泵和气氛口，机械泵和气氛口与腔体内部连接，机械泵用于对腔体抽真空，气氛口用于对腔体充入保护气体。
9.如权利要求1所述的一种喷涂设备，其特征在于：进一步包括排气口、气体检测单元及压力传感器；排气口与尾气处理装置连接，用于排除腔体的废气，气体检测单元与压力传感器位于腔体内部，气体检测单元用于监测工作腔体的气氛，压力传感器用于控制保护气氛的通入量。
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