CN208722986U - 一种锂离子电池电极连续预锂化装置 - Google Patents

一种锂离子电池电极连续预锂化装置 Download PDF

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谢科予
顾金镭
高余良
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Abstract

本实用新型提供了一种锂离子电池电极连续预锂化装置，属于电化学领域，包括：两个主动轮间隔平行设置，动力机的传动带与主动轮连接，下传动辊道设置在主动轮上方，上传动辊道设置在下传动辊道上方，上传动辊道与下传动辊道之间具有间隙，下传动辊道与主动轮的转动方向一致，上传动辊道与下传动辊道的转动方向相同，金属锂带从上到下依次绕下传动辊道和两个主动轮一圈，粗糙板设置在两个主动轮之间且位于金属锂带下面，电池极片穿过上传动辊道与下传动辊道之间的间隙并与上传动辊抵接。该该装置可直接接入到现有的电池生产工艺中，实现连续生产；且不涉及到锂粉，安全性好，可制造出高容量、高循环、高倍率和安全性能优良的锂离子电池。

Description

一种锂离子电池电极连续预锂化装置
技术领域
本实用新型属于电化学领域，具体涉及一种锂离子电池电极连续预锂化装置。
背景技术
锂离子电池是一种具有高电压、能量密度高、循环寿命长和安全性能好等特征的轻便环保型电池，目前已经广泛用于手机、录像机、平板电脑等便携式电子设备，并在电动汽车领域也得到了一定的应用。
但在电池的前几次充放电过程中会在电极和电解液界面处不可逆的形成一层固态电解质层，该过程中会不可逆的消耗5％-15％的锂离子，因而使得首次库伦效率降低及电池容量下降。所以寻找一种方法能弥补形成SEI膜所消耗的锂离子对于提高电池的比容量、首次充放电库伦效率和循环稳定性极为重要。目前极片预锂化方法主要包括电化学以及物理补锂的方法，如公开号为CN104538591A专利申请公开了一种通过电池短路的方法进行电池负极预锂化的方法，通过原电池的原理进行预锂化从而为负极进行补锂，这种方法过程复杂，不利于连续化的生产；公开号为CN105845894A专利申请公开了一种在外电源作用下将锂片和电极片连接，从而达到预锂化作用。但该方法中涉及到了外加电源和新的电池体系，机构和过程复杂，不利于连续化生产；公开号为CN1290209C专利申请公开了一种将惰性金属锂粉混入负极浆料，以实现预锂化的方法。但是惰性锂粉表面一般有一层保护层，需要外力作用才能将锂挤出。并且由于惰性锂粉质轻和活泼等特性，在加工过程中容易发生起火甚至爆炸现象。另外，惰性锂粉对极片锂化后会有残留的空间，降低极片的压实密度和增加极片的阻抗；申请号为JP1996027910的专利公开了一种将金属锂片覆盖在负极极片表面，然后进行卷绕、注液、封装制成锂离子电池的方法。该方法虽然能起到对负极预锂化的作用，但所用锂片的量远远超出预补锂所需的锂的量，多余的锂的存在会产生锂枝晶、析锂等现象，存在较大的安全问题。
实用新型内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种锂离子电池电极连续预锂化装置。
为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种锂离子电池电极连续预锂化装置，包括电池极片、金属锂带、粗糙板、动力机、上传动辊道、下传动辊道和两个主动轮；
两个所述主动轮间隔平行设置，所述动力机的传动带与所述主动轮连接带动所述主动轮转动，所述下传动辊道设置在所述主动轮上方，所述上传动辊道设置在所述下传动辊道上方，所述上传动辊道与所述下传动辊道之间具有间隙，所述下传动辊道与所述主动轮的转动方向一致，所述上传动辊道与所述下传动辊道的转动方向相同，所述金属锂带从上到下依次绕所述下传动辊道和两个所述主动轮一圈，所述粗糙板设置在两个所述主动轮之间且位于所述金属锂带下面并与所述金属锂带抵接，所述电池极片穿过所述上传动辊道与所述下传动辊道之间的间隙并与所述上传动辊抵接。
优选地，所述金属锂带的宽度比所述电池极片的宽度大5-20mm。
优选地，接触摩擦时所述电池极片与金属锂带的接触压力为0.5-20MPa；其中所述金属锂带的速度是0.1-3m/min，所述电池极片和金属锂带的相对送料速度为0.1-10m/min。
优选地，还包括电动升降架，所述上传动辊道设置在所述电动升降架上，所述电池极片两端通过夹具固定在所述电动升降架上。
优选地，所述上传动辊道和下传动辊道的辊子转速保持一致。
本实用新型提供的锂离子电池电极连续预锂化装置包括电池极片、金属锂带、粗糙板、动力机、上传动辊道、下传动辊道和两个主动轮，该装置利用金属锂和电池极片之间的摩擦力，进行部分锂金属的转移，以实现对极片的预锂化，可对接触相对速度、接触时的压力等进行控制进而控制预锂化程度。该装置可直接接入到现有的电池生产工艺中，实现连续生产；且不涉及到锂粉，安全性好，可制造出高容量、高循环、高倍率和安全性能优良的锂离子电池。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的锂离子电池电极连续预锂化装置的结构示意图。
附图标记说明：
1-电池极片，2-金属锂带，3-粗糙板3，4-上传动辊道，5-下传动辊道，6-主动轮。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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的技术方案和简化描述，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”等仅用于描述目的，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或限定，术语“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，在此不再详述。
实施例1
本实用新型提供了一种锂离子电池电极连续预锂化装置，具体如图1所示，包括电池极片1、金属锂带2、粗糙板3、动力机、上传动辊道4、下传动辊道5和两个主动轮6；
两个主动轮6间隔平行设置，动力机的传动带与主动轮6连接带动主动轮6转动，下传动辊道5设置在主动轮6上方，上传动辊道4设置在下传动辊道5上方，上传动辊道4与下传动辊道5之间具有间隙，下传动辊道5与主动轮6的转动方向一致，上传动辊道4与下传动辊道5的转动方向相同，金属锂带2从上到下依次绕下传动辊道5和两个主动轮6一圈，粗糙板3设置在两个主动轮6之间且位于金属锂带2下面并与金属锂带2抵接，对所用的金属锂带2进行粗糙化处理，提高其表面的摩擦力，从而增大锂的转移量，电池极片1穿过上传动辊道4与下传动辊道5之间的间隙并与上传动辊抵接。
进一步地，本实施例的金属锂带2的宽度比电池极片1的宽度大5-20mm，电池极片1宽度根据所需电池类型进行设置。
接触摩擦时电池极片1与金属锂带2的接触压力为0.5-20MPa；其中金属锂带2的速度是0.1-3m/min，电池极片1和金属锂带2的相对送料速度为0.1-10m/min。
进一步地，本实施例还包括电动升降架，本实施例中电动升降架选用现有的升降架，通电机带动，上传动辊道4设置在所述电动升降架上，通过电动升降架调节上传动辊道4和下传动辊道5之间的间隙为0.1-10mm之间，电池极片1两端通过夹具固定在电动升降架上。上传动辊道4和下传动辊道5的辊子转速保持一致。
工作时，在惰性气体保护下，然后将金属锂带2和电池极片1进行摩擦，使金属锂带2和电池极片1直接接触，并施10MPa的压力，金属锂带2和电池极片1的相对速度为2m/min，滚压距离为3m，相对进行滑动，利用电池极片1以及金属锂带2表面微小的摩擦力将一部分锂转移到极片表面，从而完成预补锂的效果。本实施例中，惰性气体来源于外接气体系统，将整个装置都布满惰性气体，用于保护金属锂带2不被氧化变质
以上所述实施例仅为本实用新型较佳的具体实施方式，本实用新型的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种锂离子电池电极连续预锂化装置，其特征在于，包括电池极片(1)、金属锂带(2)、粗糙板(3)、动力机、上传动辊道(4)、下传动辊道(5)和两个主动轮(6)，所述上传动辊道(4)和下传动辊道(5)均由多个平行设置的辊子构成；
两个所述主动轮(6)间隔平行设置，所述动力机的传动带与所述主动轮(6)连接带动所述主动轮(6)转动，所述下传动辊道(5)设置在所述主动轮(6)上方，所述上传动辊道(4)设置在所述下传动辊道(5)上方，所述上传动辊道(4)与所述下传动辊道(5)之间具有间隙，所述下传动辊道(5)与所述主动轮(6)的转动方向一致，所述上传动辊道(4)与所述下传动辊道(5)的转动方向相同，所述金属锂带(2)从上到下依次绕所述下传动辊道(5)和两个所述主动轮(6)一圈，所述粗糙板(3)设置在两个所述主动轮(6)之间且位于所述金属锂带(2)下面并与所述金属锂带(2)抵接，所述电池极片(1)穿过所述上传动辊道(4)与所述下传动辊道(5)之间的间隙并与所述上传动辊抵接。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池电极连续预锂化装置，其特征在于，所述金属锂带(2)的宽度比所述电池极片(1)的宽度大5-20mm。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池电极连续预锂化装置，其特征在于，接触摩擦时所述电池极片(1)与金属锂带(2)的接触压力为0.5-20MPa；其中所述金属锂带(2)的速度是0.1-3m/min，所述电池极片(1)和金属锂带(2)的相对送料速度为0.1-10m/min。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池电极连续预锂化装置，其特征在于，还包括电动升降架，所述上传动辊道(4)设置在所述电动升降架上，所述电池极片(1)两端通过夹具固定在所述电动升降架上。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池电极连续预锂化装置，其特征在于，所述上传动辊道(4)和下传动辊道(5)的辊子转速保持一致。
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