CN207852801U - 锂离子电池极片加工系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种锂离子电池极片加工系统，包括放料辊和收料辊，于放料辊与收料辊之间形成基材运行通道，沿基材运行方向于放料辊与收料辊之间依次布置有用于在基材上加工多个通孔的激光穿孔机构、用于对基材的两带面分别涂覆涂布层的涂布机构以及用于对极片进行辊压处理的第一辊压机。通过在基材上加工多个通孔，基材两侧的活性材料可以向通孔中填充以及向对侧渗透，从而极片两面涂布层可以厚薄互补，使极片两个面部合而为一个整体，有效地提高极片一致性，保证极片整体可参与电池深度循环。
Description
技术领域
本实用新型属于锂离子电池生产技术领域，具体涉及一种锂离子电池极片加工系统。
背景技术
锂离子电池极片的制作是整个电池制造技术的核心和关键。目前的状况是：在整个极片制作过程中，无论是从设备还是从工艺控制均无法保证整个极片的一致性，特别是极片的两面活性物涂层制作一致性，极片诸多部位存在两面活性物涂层厚薄不均的现象，致使正负极极片的局部存在相对比能量不一致的情况，其结果是局部相对极片充放电循环出现差异，电池深度循环造成极片局部首先“坍塌”，进而整个电池相继损毁。
实用新型内容
本实用新型实施例涉及一种锂离子电池极片加工系统，至少可解决现有技术的部分缺陷。
本实用新型实施例涉及一种锂离子电池极片加工系统，包括放料辊和收料辊，于所述放料辊与所述收料辊之间形成基材运行通道，沿基材运行方向于所述放料辊与所述收料辊之间依次布置有用于在基材上加工多个通孔的激光穿孔机构、用于对基材的两带面分别涂覆涂布层的涂布机构以及用于对极片进行辊压处理的第一辊压机。
作为实施例之一，于所述放料辊与所述激光穿孔机构之间还布置有用于对基材进行辊压平整的第二辊压机。
作为实施例之一，在竖直方向上，所述第二辊压机与所述放料辊错位布置。
作为实施例之一，所述激光穿孔机构包括沿基材运行方向依次间隔布置的多个激光器，每一所述激光器包括沿所述基材运行通道宽度方向依次间隔排布的多个激光头。
作为实施例之一，每相邻两个所述激光器中，其中一所述激光器的各所述激光头与另一所述激光器的各所述激光头沿所述基材运行通道宽度方向交叉错位布置。
作为实施例之一，各所述激光器均为固体YAG激光器或可进行脉冲调制的二极管泵浦固体激光器。
本实用新型实施例至少具有如下有益效果：
本实用新型提供的锂离子电池极片加工系统中，通过激光穿孔机构在基材上加工多个通孔，涂布机构对经激光穿孔的基材涂覆涂布层，得到极片，再通过上述第一辊压机对该极片进行辊压处理，在辊压过程中，由于上述通孔的存在，基材两侧的活性材料可以向通孔中填充以及向对侧渗透，从而极片两面涂布层可以厚薄互补，使极片两个面部合而为一个整体，有效地提高极片一致性，保证极片整体可参与电池深度循环，克服了极片两个面部独立循环弊病，有效地改善极片两面活性物涂层厚薄不均及由极片厚薄不均导致的电量比能量不一致的问题；另外，基于上述激光穿孔工艺，可减轻极片的重量、减小极片内阻，提高极片延展率及抗拉强度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本实用新型实施例提供的锂离子电池极片加工系统的结构示意图；
图2为经激光穿孔后的基材的结构示意图；
图3为经上述锂离子电池极片加工系统形成的极片的剖面示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1，本实用新型实施例提供一种锂离子电池极片加工系统，包括放料辊1和收料辊7，于所述放料辊1与所述收料辊7之间形成基材运行通道，沿基材运行方向于所述放料辊1与所述收料辊7之间依次布置有用于在基材42上加工多个通孔的激光穿孔机构3、用于对基材42的两带面分别涂覆涂布层的涂布机构以及用于对极片进行辊压处理的第一辊压机6。
上述加工系统中，通过激光穿孔机构3在基材42上加工多个通孔41，涂布机构对经激光穿孔的基材42涂覆涂布层43，得到极片4，再通过上述第一辊压机6对该极片4进行辊压处理，在辊压过程中，由于上述通孔41的存在，基材42两侧的活性材料可以向通孔41中填充以及向对侧渗透(参见图3)，从而极片4两面涂布层43可以厚薄互补，使极片4两个面部合而为一个整体，有效地提高极片4一致性，保证极片4整体可参与电池深度循环，克服了极片4两个面部独立循环弊病，有效地改善极片4两面活性物涂层厚薄不均及由极片4厚薄不均导致的电量比能量不一致的问题。另外，基于上述激光穿孔工艺，可减轻极片4的重量、减小极片4内阻，提高极片4延展率及抗拉强度。
进一步优选地，如图1，于所述放料辊1与所述激光穿孔机构3之间还布置有用于对基材42进行辊压平整的第二辊压机2，通过预先对基材42进行辊压平整，可以提高后续的激光穿孔加工精度以及涂布层43的均匀性，从而有效地提高第一辊压机6辊压处理后的极片4的加工质量。进一步优选地，如图1，在竖直方向上，所述第二辊压机2与所述放料辊1错位布置，二者可以构成一张紧结构，保证该第二辊压机2对基材42的辊压平整效果。
作为可行的实施例，上述第二辊压机2与第一辊压机6位于同一水平面上，更准确地说，是保证二者之间的基材运行通道为水平通道；而收料辊7与第一辊压机6在竖向上错位布置。基于上述布置结构，可以保证从放料辊1到收料辊7的运行全程中基材42都处于较好地张紧状态，尤其是，在第一辊压机6与第二辊压机2之间可以形成较好的张紧控制效果，保证激光穿孔加工精度以及涂布层43的均匀性。
进一步优化上述的激光穿孔机构3，如图1，作为优选，该激光穿孔机构3包括沿基材运行方向依次间隔布置的多个激光器，每一所述激光器包括沿所述基材运行通道宽度方向依次间隔排布的多个激光头。上述结构的激光穿孔机构3可以有效提高激光穿孔的效率，同时，可以根据需要选择前后排的激光头的数量及加工参数等，从而在基材42上形成不同的通孔41布局形式。进一步优选地，每相邻两个所述激光器中，其中一所述激光器的各所述激光头与另一所述激光器的各所述激光头沿所述基材运行通道宽度方向交叉错位布置，其获得的基材42激光加工效果可以参见图2，各通孔41沿基材42长度方向呈多排布置，各通孔排相互平行，每相邻两排通孔排中，其中一通孔排的各通孔41与另一通孔排的各通孔41沿基材42宽度方向交叉错位布置；以其中一通孔排的各通孔均为第一通孔，另一通孔排的各通孔均为第二通孔，则沿基材42宽度方向，每相邻两个第一通孔之间有一个第二通孔，每相邻两个第二通孔之间有一个第一通孔。采用上述激光头交叉错位布置的结构，以获得上述通孔41交叉错位布局的基材42，可以进一步提高基材42两面活性物涂层的厚薄均匀性。进一步优选地，靠近基材运行通道两侧的激光头的布置密度大于靠近基材运行通道中部的激光头的布置密度，即在基材42上，中部的通孔41密度小于其两边部附近的通孔41密度，基材42边部的活性物涂层可以更多地被填充在对应的通孔41中，从而改善极片4在涂布过程中出现的厚边现象，提高极片4的两面活性物涂层厚薄均匀性。本实施例中，优选为采用前后两个激光器；上述的各激光器均为固体YAG(Yttrium Aluminium Garnet，钇铝石榴石)激光器或可进行脉冲调制的二极管泵浦固体激光器，各激光头的聚焦透镜的焦距在100～300mm范围内可选。
优选地，上述激光穿孔机构3的激光头的数量配置以获得的基材42的孔隙率在10％～17％范围内为宜；各所述通孔41的孔径优选为控制在0.1～0.35mm，在保证基材42强度的同时，可以获得上述的有益效果。
优选地，本实施例获得的极片4为正极片或负极片，对应地，所述基材42为铝箔或铜箔，为铝箔时，其厚度优选为控制在10～20μm范围内，为铜箔时，其厚度优选为控制在6～12μm范围内。
上述涂布层43优选为是活性物质、导电剂与粘接剂的混合物质，基带单侧的涂布层43厚度为50～100um。上述涂布机构可采用本领域常规的双面涂布设备与烘干箱52配合，或者，采用如下的优选结构：
如图1，所述涂布机构包括第一涂布单元51、第二涂布单元53和烘干箱52，第一涂布单元51用于对基材42的其中一面部涂覆涂布层43，第二涂布单元53用于对基材42的另一面部涂覆涂布层43，上述烘干箱52具有第一烘干室521和第二烘干室522，第一涂布单元51布置于第一烘干室521的基材入口侧，第二涂布单元53布置于第二烘干室522的基材入口侧，在第一烘干室521、第二烘干室522以及第一烘干室521的基材出口侧均设置有导辊，从而形成第一涂布单元51-第一烘干室521-第二涂布单元53-第二烘干室522的基材运行路径，经第一涂布单元51处理的基材42进入第一烘干室521烘干处理后，再经第二涂布单元53处理，随后进入第二烘干室522进行烘干处理，最后引出烘干箱52并进入上述的第一辊压机6。
在上述第一烘干室521中，由于上述的激光穿孔结构，可有效地提高热风与涂布层43的接触面积，从而提高该单面涂布层43的干燥效率及效果，进而保证极片4的整体涂布处理效率。基于上述结构的涂布机构，由于采用单层涂布的方式，基于前述的基材激光穿孔结构，可以保证极片4的涂布处理效率，于此同时，可以避免双面涂布需采用较为复杂的干燥设备和极片传送设备的问题。
作为优选，第一烘干室521内布置有多个第一热风喷口，各第一热风喷口均位于基材42的未涂布侧，且喷吹方向均朝向基材42；实际使用时，基材42在第一烘干室521内运行时，其上表面为涂覆有涂布层43的一侧面部，相应地，各第一热风喷口均布置于基材42的下方，均朝基材42的下表面喷吹热风。上述结构可以进一步提高极片4的涂布层43的干燥效率。
进一步优选地，上述第二烘干室522的基材入口侧与基材出口侧位于其同一侧，从而基材42/极片4在该第二烘干室522内呈蛇形走向，可以延长极片4在该第二烘干室522内的停留时间，提高烘干效果。
上述的第一涂布单元51和第二涂布单元53可以采用常规的挤压涂布设备或辊涂设备，其具体结构此处从略。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种锂离子电池极片加工系统，包括放料辊和收料辊，于所述放料辊与所述收料辊之间形成基材运行通道，其特征在于：沿基材运行方向于所述放料辊与所述收料辊之间依次布置有用于在基材上加工多个通孔的激光穿孔机构、用于对基材的两带面分别涂覆涂布层的涂布机构以及用于对极片进行辊压处理的第一辊压机。
2.如权利要求1所述的锂离子电池极片加工系统，其特征在于：于所述放料辊与所述激光穿孔机构之间还布置有用于对基材进行辊压平整的第二辊压机。
3.如权利要求2所述的锂离子电池极片加工系统，其特征在于：在竖直方向上，所述第二辊压机与所述放料辊错位布置。
4.如权利要求1所述的锂离子电池极片加工系统，其特征在于：所述激光穿孔机构包括沿基材运行方向依次间隔布置的多个激光器，每一所述激光器包括沿所述基材运行通道宽度方向依次间隔排布的多个激光头。
5.如权利要求4所述的锂离子电池极片加工系统，其特征在于：每相邻两个所述激光器中，其中一所述激光器的各所述激光头与另一所述激光器的各所述激光头沿所述基材运行通道宽度方向交叉错位布置。
6.如权利要求4所述的锂离子电池极片加工系统，其特征在于：各所述激光器均为固体YAG激光器或可进行脉冲调制的二极管泵浦固体激光器。
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