CN209515855U - 一种锂离子电池极片去应力装置 - Google Patents
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Abstract
一种锂离子电池极片去应力装置，包括箱体、位于箱体左侧的极片膜卷放卷、位于箱体右侧的极片膜卷收卷，极片膜卷放卷与放卷马达连接，极片膜卷收卷与收卷马达连接，箱体左侧面设有与极片膜卷放卷相配合的进料口，箱体右侧面设有与极片膜卷收卷相配合的出料口，箱体顶面内壁与底面内壁设有多个红外加热灯管，箱体内腔经连接管与保护气罐连通。它主要解决现在锂离子电池极片内应力大导致的电芯变形、循环厚度增大过快等问题，与现有释放极片内应力的方法装置相比，本实用新型采用红外辐射作为能量源，并加以氮气氛围保护，具有去应力效果好、效率高、能耗低的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于锂离子电池制造技术领域，具体是一种锂离子电池极片去应力装置。
背景技术
目前锂离子电池制造过程中，主要包括涂布、制片、卷芯/垫片、包装、充电几道工序，其中制片工序主要是讲锂离子电池的正负极片辊压和裁切，极片辊压是将涂覆完的极片压实，从而降低孔隙率减小接触电阻提升导电性，另一方面降低极片厚度减薄电芯厚度，是锂离子电池制造必不可少的工序；但是由于极片内有弹塑性的粘结剂所以辊压完后极片内部会存在残余应力，使得极片卷入电芯后，极片厚度变厚，从而导致电芯变厚甚至变形，并且在充放电循环过程中，由于锂离子的嵌入与脱出，使得残余应力进一步释放，导致活性物质颗粒之间孔隙过大，阻抗变大，影响电池循环性能；目前业界降低极片残余应力的方法主要有多次辊压、降低初始压实密度、热辊辊压、负极辊压后烘烤等。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种结构相对简单、成本低廉、效果显著的降低极片残余应力的方法。
本实用新型的技术解决方案是：包括箱体、位于箱体左侧的极片膜卷放卷、位于箱体右侧的极片膜卷收卷，极片膜卷放卷与放卷马达连接，极片膜卷收卷与收卷马达连接，箱体左侧面设有与极片膜卷放卷相配合的进料口，箱体右侧面设有与极片膜卷收卷相配合的出料口，箱体顶面内壁与底面内壁设有多个红外加热灯管，箱体内腔经连接管与保护气罐连通。
红外加热灯管沿平行极片膜卷放卷的轴线方向依次水平排列。
箱体顶面内壁与底面内壁还设有多个与红外加热灯管一一对应的测温传感器，箱体为长方体结构，箱体顶面内壁的红外加热灯管与箱体底面内壁的红外加热灯管沿箱体的水平对称面相对称，箱体顶面内壁的测温传感器与箱体底面内壁的测温传感器沿箱体的水平对称面相对称。
红外加热灯管有温度控制器，测温传感器与红外加热灯管温度控制器连接。
极片膜卷放卷的轴线与极片膜卷收卷的轴线位于同一水平面。
进料口设置于箱体左侧面中部，出料口设置于箱体右侧面中部。
所述保护气罐为氮气罐，氮气罐出口处设有开关阀，连接管一端与氮气罐出口连接，连接管另一端与箱体上的进口连接。
箱体为长方体结构。
所述红外加热灯管的红外线波长为1-10um，当辐射负极片时箱体内辐射温度为150-160℃，当辐射正极片时箱体内辐射温度为170-180℃。
极片穿过箱体，红外加热灯管和测温传感器置于箱体的顶部和底部。极片两面分别置于红外加热灯管中，通过测温传感器的反馈自动对红外加热管进行调节。红外加热灯管选用的光波频率需根据极片厚度以及极片内粘结剂的红外吸收光谱匹配，以达到最佳去应力效。本实用新型能够去除锂离子电池正负极片辊压后的极片内应力，主要是去除辊压过程中极片内粘结剂的弹塑性形变，使得极片辊压后内部残余应力显著降低，有助于极片变平整，降低极片厚度反弹，从而减少电芯变形，减薄电芯厚度。
本实用新型利用物质的红外吸收特性以及一定波长的红外的穿透能力，通过红外线对辊压后极片表面进行辐射，使得极片内的粘结剂材料（负极主要是SBR丁苯橡胶，正极主要是PVDF聚偏氟乙烯）吸收红外能量，温度升高分子活动加剧，此时辊压过程造成的粘结剂分子链扭曲、形变由于分子剧烈活动重新排布得到释放，从而达到减小极片内应力的目的。
综上，采用本实用新型进行注液具有以下优势：
1、去应力效果好，相对于传统的装置和方法，本方法直接将热量能量通过辐射的形式作用于极片的粘结剂上，有效去除内应力；
2、效率高，成本低廉，相比于普通的接触式加热空气传热等方式，本方法热效率高，能量损失低，且随用随开，不需要做过久的预热等步骤，有效提高效率，降低成本。
附图说明
图1为本实用新型的装置图；
图中：1-极片膜卷放卷，2-极片膜带，3-箱体，4-红外加热灯管，5-测温传感器，6-极片膜卷收卷，7-氮气罐，8-收卷马达，9-放卷马达。
具体实施方式
为了加深对本实用新型的理解和认识，下面将结合具体实施方案对本实用新型作进一步深入阐述。应说明的是，该实施方案仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型保护范围的限定。
如图1所示，本实用新型锂离子电池极片去应力装置包括极片膜卷放卷1，极片膜带2，箱体3，红外加热灯管4，测温传感器5，极片膜卷收卷6，氮气罐7，收卷马达8，放卷马达9。辊压后极片收成膜卷，此时膜卷内存在较大的内应力，此时将待去应力的极片膜带2成卷置于极片膜卷放卷1，牵引通过箱体3，然后卷入极片膜卷收卷6，红外加热灯管4置于箱体3的顶部和底部，其间排布测温传感器5，箱体3内部连接7氮气罐，在去应力过程中，开启氮气罐7开关，给箱体3内填充保护气氛，同时开启收卷马达8和放卷马达9，然后开启红外加热灯管4，监控测温传感器5温度测到膜片表面温度然后反馈给红外加热灯管4，红外加热灯管4调节功率与测温传感器5形成闭环系统。
极片辊压完成后通过1~10um波长的红外线（负极SBR和正极PVDF体系典型使用为3~4um波长的红外线）辐射，辐射温度负极控制在150~160℃，正极控制在170~180℃，辐射过程使用非接触式测温探头对极片温度进行监测并与红外发生装置进行闭环反馈式调节，整个极片辐射段填充氮气氛围保护。
Claims (9)
1.一种锂离子电池极片去应力装置，其特征在于：包括箱体（3）、位于箱体（3）左侧的极片膜卷放卷（1）、位于箱体（3）右侧的极片膜卷收卷（6），极片膜卷放卷（1）与放卷马达（9）连接，极片膜卷收卷（6）与收卷马达（8）连接，箱体（3）左侧面设有与极片膜卷放卷（1）相配合的进料口，箱体（3）右侧面设有与极片膜卷收卷（6）相配合的出料口，箱体（3）顶面内壁与底面内壁设有多个红外加热灯管（4），箱体（3）内腔经连接管与保护气罐（7）连通。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池极片去应力装置，其特征在于：红外加热灯管（4）沿平行极片膜卷放卷（1）的轴线方向依次水平排列。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池极片去应力装置，其特征在于：箱体顶面内壁与底面内壁还设有多个与红外加热灯管（4）一一对应的测温传感器（5），箱体为长方体结构，箱体顶面内壁的红外加热灯管（4）与箱体底面内壁的红外加热灯管（4）沿箱体的水平对称面相对称，箱体顶面内壁的测温传感器（5）与箱体底面内壁的测温传感器（5）沿箱体的水平对称面相对称。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池极片去应力装置，其特征在于：红外加热灯管（4）有温度控制器，测温传感器（5）与红外加热灯管（4）温度控制器连接。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池极片去应力装置，其特征在于：极片膜卷放卷（1）的轴线与极片膜卷收卷（6）的轴线位于同一水平面。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池极片去应力装置，其特征在于：进料口设置于箱体（3）左侧面中部，出料口设置于箱体（3）右侧面中部。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池极片去应力装置，其特征在于：所述保护气罐（7）为氮气罐，氮气罐出口处设有开关阀，连接管一端与氮气罐出口连接，连接管另一端与箱体上的进口连接。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池极片去应力装置，其特征在于：箱体（3）为长方体结构。
9.根据权利要求1所述的锂离子电池极片去应力装置，其特征在于：所述红外加热灯管（4）的红外线波长为1-10um，当辐射负极片时箱体（3）内辐射温度为150-160℃，当辐射正极片时箱体（3）内辐射温度为170-180℃。
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