CN209868781U - 一种集流体成孔装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集流体成孔装置，包括用于将集流体箔卷放的放料辊、用于将集流体箔形成贯通孔的第一辊筒组以及用于将成孔集流体收卷的收料辊；所述放料辊以及收料辊分列在第一辊筒组的两侧；所述第一辊筒组包括第一上辊筒以及第一下辊筒，第一上辊筒以及第一下辊筒分列在集流体箔两侧；所述第一上辊筒以及第一下辊筒上设置有凸起，所述第一上辊筒上凸起与第一下辊筒上凸起一一对应。通过本装置的第一辊筒组对集流体箔进行打贯通孔，打孔后的集流体两面均无毛刺，孔径周围更加平滑，贯穿孔区域的集流体可以去除，降低集流体重量。

Description

一种集流体成孔装置

技术领域

本实用新型涉及集流体技术领域，尤其涉及一种集流体成孔装置。

背景技术

随着电动汽车以及数码电子的快速发展，需要更大容量、更耐用的锂离子电池应用于电动汽车及其电子产品领域。

目前商业化的电动汽车电池的能量密度约为130Wh/kg，循环次数约为2000 次，一般行驶里程为100～200公里，导致电动汽车难以实现普及；因此研发更高能量密度、更长循环寿命的动力电池显得非常必要。而目前提高动力电池的密度主要有：1)采用高容量、高压实的正负极材料，比如三元材料、NCA、高镍三元材料、硅碳负极；2)采用高压电解液；3)采用更薄的铜铝箔集流体。而方法1以及2国内虽然有大量的研究和改进，但是在短期内难以有大幅度的改善和提高，而方法3则是最为直观有效的提升锂离子电池能量密度的方法。

由此，微孔集流体应运而生，现有的微孔集流体打孔方式有化学腐蚀打孔、电流腐蚀打孔、激光打孔、机械加工打孔；然而化学腐蚀打孔、电流腐蚀打孔打孔效率慢，成孔控制困难，且成孔区域被腐蚀集流体回收困难；激光打孔则成本过高；所以目前国内较为流行的打孔方式为机械打孔，机械打孔具有打孔效率快，成孔控制稳定，加工成本低等优点。

但是，目前打孔方式大多为单面打孔，即从一面刺穿箔材，例如： CN102760863A采用的就是单面刺穿集流体的机械打孔方式，这种方式容易造成集流体背面有毛刺，无法有效带走成孔区域集流体降低集流体重量。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的一种集流体成孔装置，通过本装置对集流体箔进行打孔，打孔后的集流体两面均无毛刺，孔径周围更加平滑，贯穿孔区域的集流体可以去除，降低集流体重量。

一种集流体成孔装置，包括用于将集流体箔卷放的放料辊、用于将集流体箔形成贯通孔的第一辊筒组以及用于将成孔集流体收卷的收料辊；

所述放料辊以及收料辊分列在第一辊筒组的两侧；

所述第一辊筒组包括第一上辊筒以及第一下辊筒，第一上辊筒以及第一下辊筒分列在集流体箔两侧；

所述第一上辊筒以及第一下辊筒上设置有凸起，所述第一上辊筒上凸起与第一下辊筒上凸起一一对应。

优选地，还包括用于将集流体箔形成非贯通孔的第二辊筒组，所述第二辊筒组设置在放料辊与收料辊之间，所述第二辊筒组包括第二上辊筒以及第二下辊筒，所述第二上辊筒以及第二下辊筒分列在集流体箔两侧，所述第二上辊筒以及第二下辊筒上设置有凸起，所述第二上辊筒上凸起与第二下辊筒上凸起一一对应。

优选地，所述凸起多排分布在第一上辊筒、第一下辊筒、第二上辊筒以及第二下辊筒外表面上。

优选地，所述第二上辊筒或第二下辊筒上的凸起高度小于集流体箔厚度的 1/2。

优选地，所述第一上辊筒、第一下辊筒、第二上辊筒以及第二下辊筒上的凸起为圆柱形。

优选地，所述第一上辊筒、第一下辊筒、第二上辊筒以及第二下辊筒上的圆柱形凸起之间的间距为0.1-2mm，圆柱形凸起直径为0.1-1mm。

优选地，所述第二上辊筒以及第二下辊筒上的圆柱形凸起为实心圆柱。

优选地，所述第一上辊筒以及第一下辊筒上的圆柱形凸起为空心圆柱。

优选地，所述放料辊、收料辊以及第一辊筒组设置在同一水平上。

本实用新型的有益效果在于：通过本装置的第一辊筒组对集流体箔进行打贯通孔，打孔后的集流体两面均无毛刺，孔径周围更加平滑，贯穿孔区域的集流体可以去除，降低集流体重量，同时，通过本装置的第二辊筒组对集流体箔进行打非贯通孔，有利于提升集流体对活性物质粘附力以及储存活性物质。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例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他的附图。

图1为一种集流体成孔装置示意图；

图2为一种集流体成孔装置第一辊筒组侧视图；

图3为一种集流体成孔装置第一辊筒组主视图；

图4为一种集流体成孔装置实心圆柱示意图；

图5为一种集流体成孔装置空心圆柱示意图。

附图标记

11 放料辊 12 收料辊

13 第一辊筒组 14 第二辊筒组

15 集流体箔 131 第一上辊筒

132 第一下辊筒 133 空心圆柱

141 第二下辊筒 142 第二上辊筒

143 实心圆柱

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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

请参看图1，一种集流体成孔装置，包括用于将集流体箔15卷放的放料辊 11、用于将集流体箔15形成贯通孔的第一辊筒组13以及用于将成孔集流体收卷的收料辊12；其中，放料辊11上卷合有表面光滑未加工的集流体箔15，集流体箔15经过第一辊筒组13进行辊压打孔，在集流体箔15上形成若干贯通孔，收料辊12将成孔的集流体箔15卷合收起，形成集流体成品。放料辊11以及收料辊12分列设置在第一辊筒组13的两侧；第一辊筒组13包括第一上辊筒131 以及第一下辊筒132，第一上辊筒131以及第一下辊筒132分列在集流体箔15 两侧；第一上辊筒131以及第一下辊筒132上设置有凸起，第一上辊筒131上凸起与第一下辊筒132上凸起一一对应；当集流体箔15穿过第一辊筒组13的第一上辊筒131与第一下辊筒132之间时，设置在第一上辊筒131凸起与对应的第一下辊筒132上的凸起共同配合，在集流体上打上若干贯通孔；打完贯穿孔的集流体箔15向收料辊12移动，第一上辊筒131以及第一下辊筒132反向转动。通过本装置的第一辊筒组13对集流体箔15进行打贯通孔，辊压打孔后的集流体两面均无毛刺，孔径周围更加平滑，贯穿孔区域的集流体可以去除，降低集流体重量。且将微孔集流体箔15应用于锂离子电池中时，较常规双光集流体箔15，其物理优势表现在：其箔材重量占比减轻；相同压实密度下，正负极的颗粒之间孔隙大；电解液保液量增加；正负极材料与箔材间的附着力增加；柔软度提高。在电化学性能方面：电解液有效浸润到涂层材料与集流体的结合部，并通过孔隙，使得电解液在整个电芯内部成为全贯通状态，锂离子从电解液中迁移的效率提升，迁移过程可选择路径大大增加；采用微孔集流体，正负极材料通过微孔箔的孔隙，形成了紧密咬合的整体，附着力增大，涂层与集流体的剥离状况会减缓，利于循环寿命增加；保液量的增加，也有利于循环寿命提高；常规铜箔在工作中金属Li会直接在铜箔的表面发生沉积，因此锂枝晶的生长方向垂直于铜箔，一定长度后就有可能会刺穿隔膜，但是在微孔铜箔集流体中，金属Li会在微孔的内壁发生沉积，从而大大降低了锂枝晶生成引发的安全问题；微孔集流体制备的极片，正反两面的锂离子会起到自平衡的作用，特别在负极端，因涂层局部厚度不足导致的析锂会得到有效缓解，从而提高安全性；铜箔铝箔在单电芯中的重量占比下降，正负极材料重量占比提高，直接提升单位重量比能量；在电芯设计中可提高面密度(10％左右)，单个电芯中的极片层叠的数量减少，从而减少铜铝箔与隔膜的使用数量，提升重量比能量；微孔箔电芯可减少析锂现象的发生，提高了电池的一致性；且在第一辊筒组13打完贯通孔后，其贯通孔位置的集流体箔15片可以再进行回收，降低成本。

装置还包括用于将集流体箔15形成非贯通孔的第二辊筒组14，第二辊筒组14设置在放料辊11与收料辊12之间，第二辊筒组14包括第二上辊筒142以及第二下辊筒141，第二上辊筒142以及第二下辊筒141分列在集流体箔15两侧，第二上辊筒142以及第二下辊筒141上设置有凸起，第二上辊筒142上凸起与第二下辊筒141上凸起一一对应；当集流体箔15穿过第二辊筒组14的第二上辊筒142与第二下辊筒141之间时，设置在第二上辊筒142凸起与对应的第二下辊筒141上的凸起共同配合，在集流体上打上若干非贯通孔，且集流体箔15两面上的非贯通孔对称分布，通过设置非贯通孔，更加有利于提升活性物质在集流体上的粘附力以及储存活性物质；打完贯穿孔的集流体箔15向收料辊12 移动，第二上辊筒142以及第二下辊筒141反向转动。其中，第一辊筒组13 对集流体箔15打贯通孔，第二辊筒组14对集流体箔15打非贯通孔，贯通孔位置与非贯通孔位置错开，即经过第一辊筒组13以及第二辊筒组14处理后，集流体箔15上既有若干贯通孔，也有若干非贯通孔，且贯通孔与非贯通孔错开分布。

请参看图1、图2以及图3，凸起多排均匀分布在第一上辊筒131、第一下辊筒132、第二上辊筒142以及第二下辊筒141外表面上；当待打孔的集流体经过第一上辊筒131与第一下辊筒132之间，第二上辊筒142与第二下辊筒141 之间时，第一上辊筒131与第一下辊筒132反向转动，第二上辊筒142与第二下辊筒141反向转动，在待打孔的集流体留下并排的贯穿孔和非贯通孔。设置多排凸起，可以提高辊压打孔效率。

第一上辊筒131与第一下辊筒132设置空间距离为集流体箔15厚度时，设置第一上辊筒131以及第一下辊筒132上的凸起高度为集流体箔15厚度的1/2，且凸起为空心，请参看图5，凸起为空心圆柱133，当然，还可以为其他形状的柱体；当第一上辊筒131与第一下辊筒132设置空间距离为L时，则第一上辊筒131以及第一下辊筒132上的凸起高度为L/2，这样在第一上辊筒131以及第一下辊筒132反向转动时，通过凸起就可以将待成孔的集流体箔15进行贯通孔成形，且贯通孔位置的集流体箔15可以通过空心凸起带走回收。第二上辊筒142与第二下辊筒141设置空间距离为集流体箔15厚度时，设置第二上辊筒142以及第二下辊筒141上的凸起高度小于集流体箔15厚度的1/2，且凸起为实心，请参看图4，凸起为实心圆柱143，当然，还可以为其他形状的柱体；当第一上辊筒131与第一下辊筒132设置空间距离为L时，则第一上辊筒131以及第一下辊筒132上的凸起高度小于L/2，这样在第一上辊筒131以及第一下辊筒132 反向转动时，通过凸起就可以将待成孔的集流体箔15两面形成对称的非贯通孔。以16μm集流体箔15为例：第一上辊筒131与第一下辊筒132设置空间距离为集流体箔15厚度时，第一上辊筒131以及第一下辊筒132上的凸起高度为8μ m；第二上辊筒142与第二下辊筒141设置空间距离为集流体箔15厚度时，第一上辊筒131以及第一下辊筒132上的凸起高度为4μm，当然还可以根据实际情况将凸起高度设置为1、2、3、4、5、6以及7μm等，

在设置第一上辊筒131、第一下辊筒132、第二上辊筒142以及第二下辊筒 141上的多排的圆柱形凸起时，柱形凸起之间的间距为0.1-2mm，圆柱形凸起直径为0.1-1mm；一般地，将凸起间距设置为1.5mm，直径为0.2mm。

为了提高集流体箔15打孔装置的稳定性，一般地，放料辊11、收料辊12 以及第一辊筒组13设置在同一水平上；当然，在第二辊筒组14存在时，放料辊11、第二辊筒组14、收料辊12以及第一辊筒组13设置在同一水平上。

本实用新型实施例可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。

实施例对本方案进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的结构原理及实施方式进行了阐述，以上实施例只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种集流体成孔装置，其特征在于：包括用于将集流体箔卷放的放料辊、用于将集流体箔形成贯通孔的第一辊筒组以及用于将成孔集流体收卷的收料辊；

所述放料辊以及收料辊分列在第一辊筒组的两侧；

所述第一辊筒组包括第一上辊筒以及第一下辊筒，第一上辊筒以及第一下辊筒分列在集流体箔两侧；

所述第一上辊筒以及第一下辊筒上设置有凸起，所述第一上辊筒上凸起与第一下辊筒上凸起一一对应。

2.根据权利要求1所述的集流体成孔装置，其特征在于：还包括用于将集流体箔形成非贯通孔的第二辊筒组，所述第二辊筒组设置在放料辊与收料辊之间，所述第二辊筒组包括第二上辊筒以及第二下辊筒，所述第二上辊筒以及第二下辊筒分列在集流体箔两侧，所述第二上辊筒以及第二下辊筒上设置有凸起，所述第二上辊筒上凸起与第二下辊筒上凸起一一对应。

3.根据权利要求2所述的集流体成孔装置，其特征在于：所述凸起多排分布在第一上辊筒、第一下辊筒、第二上辊筒以及第二下辊筒外表面上。

4.根据权利要求2所述的集流体成孔装置，其特征在于：所述第二上辊筒或第二下辊筒上的凸起高度小于集流体箔厚度的1/2。

5.根据权利要求2所述的集流体成孔装置，其特征在于：所述第一上辊筒、第一下辊筒、第二上辊筒以及第二下辊筒上的凸起为圆柱形。

6.根据权利要求5所述的集流体成孔装置，其特征在于：所述第一上辊筒、第一下辊筒、第二上辊筒以及第二下辊筒上的圆柱形凸起之间的间距为0.1-2mm，圆柱形凸起直径为0.1-1mm。

7.根据权利要求5所述的集流体成孔装置，其特征在于：所述第二上辊筒以及第二下辊筒上的圆柱形凸起为实心圆柱。

8.根据权利要求5所述的集流体成孔装置，其特征在于：所述第一上辊筒以及第一下辊筒上的圆柱形凸起为空心圆柱。

9.根据权利要求1所述的集流体成孔装置，其特征在于：所述放料辊、收料辊以及第一辊筒组设置在同一水平上。