CN210646954U - 一种多层涂布装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多层涂布装置，用于在电池极片涂布多层浆料，包括第一涂布喷头至第N涂布喷头，第一加热装置至第N‑1加热装置，N＝2，3，4……；第一涂布喷头至第N涂布喷头沿着所述电池极片的前进方向依次排列，第一涂布喷头用于在所述电池极片上喷涂第一浆料，形成第一浆料层，第n₁涂布喷头用于在第n₁浆料层上喷涂第n₁‑1浆料，形成第n₁浆料层，n₁等于2至N之间的正整数；第m₁加热装置设置在第m₁涂布喷头与第m₁+1涂布喷头之间，用于给第m₁浆料层加热，m₁等于1至N‑1之间的正整数；本实用新型通过第一涂布喷头至第N涂布喷头在电池极片上涂布N层浆料，N大于等于2，实现对电池极片的多层涂布。

Description

一种多层涂布装置

〖技术领域〗

本实用新型涉及锂电池制造技术领域，具体涉及一种多层涂布装置。

〖背景技术〗

锂电池自开发成功以来，由于具有比能量高、工作电压高、应用温度范围宽、自放电率低、循环寿命长、无污染、安全性好等独特的优势，已广泛用于计算机、摄像机、航天航空、人造卫星、小型医疗仪器和军用通讯设备等领域。现有锂电池极片的制造包括涂布、烘干、辊压等多道工艺程序，每道工艺工序和设备等都会对锂电池的最终性能和使用寿命等造成影响。

目前锂电池极片的涂布主要采用单层涂布，无法实现对锂电池极片进行多层涂布，且单层涂布采用的浆料浓度是不变的。

〖实用新型内容〗

本实用新型的目的旨在提供一种多层涂布装置，对锂电池极片进行多层涂布。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型采取了如下的技术方案：

一种多层涂布装置，用于在电池极片涂布多层浆料，包括第一涂布喷头至第N涂布喷头，第一加热装置至第N-1加热装置，N＝2，3，4……；第一涂布喷头至第N涂布喷头沿着所述电池极片的前进方向依次排列，第一涂布喷头用于在所述电池极片上喷涂第一浆料，形成第一浆料层，第n₁涂布喷头用于在第n₁浆料层上喷涂第n₁-1浆料，形成第n₁浆料层，n₁等于2至N之间的正整数；第m₁加热装置设置在第m₁涂布喷头与第m₁+1涂布喷头之间，用于给第m₁浆料层加热，m₁等于1至N-1之间的正整数。

本实用新型通过第一涂布喷头至第N涂布喷头在电池极片上涂布N层浆料，N大于等于2，实现对电池极片的多层涂布。

进一步地，所述多层涂布装置还包括溶剂回收系统，N＝2；所述溶剂回收系统设置在所述第一涂布喷头与所述第二涂布喷头之间，所述溶剂回收系统内设置有用于容纳所述加热装置的第一加热装置安装腔体，第一加热装置设置在所述第一加热装置安装腔体内；所述溶剂回收系统用于吸收由所述第一加热装置加热后，所述第一浆料层蒸发的溶剂。

本实用新型通过将溶剂回收系统吸收由所述第一加热装置加热后，第一浆料蒸发的溶剂降低对车间环境的污染。

进一步地，所述多层涂布装置还包括溶剂回收系统，N＝3，4……；溶剂回收系统设置在第一涂布喷头与第N涂布喷头之间，溶剂回收系统内设置有用于容纳第一加热装置至第N-1加热装置的第一加热装置安装腔体至第N-1加热装置安装腔体以及用于容纳第二涂布喷头至第N-1涂布喷头的第二涂布喷头安装腔体至第N-1涂布喷头安装腔体，第一加热装置安装腔体至第N-1加热装置安装腔体沿着所述电池极片的前进方向依次排列，第n₂涂布喷头安装腔体设置在第n₂-1加热装置安装腔体和第n₂加热装置安装腔体之间，n₂等于2至N-1之间的正整数，第n₂涂布喷头设置在所述第n₂加热装置安装腔体，第m₁加热装置设置在第m₁加热装置安装腔体内；所述溶剂回收系统用于吸收由所述第一加热装置、第二加热装置……第N-1加热装置加热后，所述第一浆料、第二浆料……第N-1浆料蒸发的溶剂。

本实用新型通过将溶剂回收系统吸收由所述第一加热装置、第二加热装置……第N-1加热装置加热后，第一浆料、第二浆料……第N-1浆料蒸发的溶剂降低对车间环境的污染。

作为具体的实施方式，所述第一加热装置至第N-1加热装置均采用远红外加热器。

本实用新型通过采用红外线加热器作为第一加热装置至第N-1加热装置，即第一加热装置至第N-1加热装置通过发射远红外线给第一浆料至第N-1浆料加热，实现溶剂定点升温，快速且均匀的给溶剂加热。

作为具体的实施方式，所述多层涂布装置设置在所述电池极片的一侧或两侧，用于对所述电池极片进行单片涂布或双面涂布。

本实用新型通过在电池极片的一侧或两侧设置多层涂布装置，实现电池极片的单面或双面涂布。

进一步地，所述电池极片从开卷装置开卷后通过入口辊系进入第一涂布喷头所在区域，离开第N涂布喷头所在区域后通过出口辊系进入烘干装置进行烘干。

本实用新型通过烘干装置对第N浆料加热。

作为具体的实施方式，所述烘干装置采用高温烤箱。

本实用新型采用高温烤箱作为烘干装置对第N浆料加热，高温烤箱升温快速。

作为具体的实施方式，所述第一浆料至第N浆料采用相同的浆料。

本实用新型通过多层涂布装置实现多层相同浆料的涂布，便于快速均匀地涂布较厚的浆料，缩短了较厚浆料所需的涂布时间。

作为具体的实施方式，所述第一浆料至第N浆料中胶粉的含量逐渐降低，电池活性物质的含量逐渐升高。

本实用新型通过多层涂布装置由第一层浆料层至第N层浆料层，逐层降低浆料中胶粉的含量，进而可以逐层提高浆料中电池活性物质的含量，提升电芯能量密度

作为具体的实施方式，所述第一浆料至第N浆料中导电剂的含量逐渐降低，电池活性物质的含量逐渐升高。

本实用新型通过多层涂布装置由第一层浆料层至第N层浆料层，逐层降低浆料中导电剂的含量，进而可以逐层提高浆料中电池活性物质的含量，提升电芯能量密度。

〖附图说明〗

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍。下面描述中的附图仅仅是本实用新型中的实施例，对于本领域的普通技术人员来讲.存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附图。

图1是本实用新型实施例一提供的多层涂布装置的示意图；

图2是本实用新型实施例二提供的多层涂布装置的示意图；

附图说明：31-第一加热装置安装腔体，32-第二加热装置安装腔体，3(N-1)-第N-1加热装置安装腔体，71-第一浆料层，72-第二浆料层，7(N-1)-第(N-1)浆料层，7N-第N浆料层，82-第二涂布喷头安装腔体，83-第三涂布喷头安装腔体。

〖具体实施方式〗

下面结合附图，对本实用新型进行详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案、优点更加清楚明白，以下结合附图及实施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。

实施例一

如图1所示，一种多层涂布装置，包括第一涂布喷头至第N涂布喷头、第溶剂回收系统以及第一加热装置至第N-1加热装置，N＝2，即多层涂布装置包括第一涂布喷头、第二涂布喷头、第一加热装置及溶剂回收系统；溶剂回收系统设置在第一涂布喷头与第二涂布喷头之间，溶剂回收系统内设置有用于容纳第一加热装置的第一加热装置安装腔体31，第一加热装置设置在第一加热装置安装腔体31内，第一加热装置安装腔体31开设有与溶剂回收系统连通的通孔，用于溶剂回收系统吸收蒸发的溶剂；电池极片从开卷装置开卷后通过入口辊系(未图示)，再依次经过第一涂布喷头、溶剂回收系统以及第二涂布喷头，最后通过出口辊系(未图示)进入烘干装置烘干。

在本实施例中，第一涂布喷头用于喷涂第一浆料，第一浆料由胶粉、电池活性物质、导电剂、粘结剂以及去离子水组成，第一浆料的制备方法采用公布号为CN109950462A的发明申请中的锂电池浆料的制备方法；第一浆料由第一涂布喷头喷涂在电池极片上，经过第一加热装置加热后，在电池极片上形成第一浆料层71；第二涂布喷头用于喷涂第二浆料，第二浆料由胶粉、电池活性物质、导电剂、粘结剂以及去离子水组成，第二浆料的制备方法采用公布号为CN109950462A的发明申请中的锂电池浆料的制备方法；第二浆料由第二涂布喷头喷涂在第一浆料层71上，经过烘干装置烘干后，在第一浆料层71上形成第二浆料层72。

在本实施例中，第一浆料层71夹设在电池极片与第二浆料层72之间，底面与电池极片粘结，顶面与第二浆料层72粘结，第一浆料层71需要考虑第一浆料层71中电池活性物质与电池极片的粘结以及第一浆料层71中电池活性物质与第二浆料层72中电池活性物质的粘结；第二浆料层72只需考虑第二浆料层72中电池活性物质与第一浆料层71中电池活性物质的粘结。

由于与第一浆料层71相比，第二浆料层72只需考虑电池活性物质与电池活性物质之间的粘结，所以第二浆料中胶粉的含量可以比第一浆料中胶粉的含量低；由于第二浆料层72的导电性要求比第一浆料层71低，所以第二浆料层72中导电剂的含量可以比第一浆料中导电剂的含量低；第二浆料中电池活性物质的含量可以比第一浆料中电池活性物质的含量高，通过降低第二浆料层72中胶粉和导电剂的含量，提高第二浆料层72中电池活性物质的含量，提升电芯能量密度。

如图1所示，在本实施中，电池极片的双面均设置有多层涂布装置，用于对电池极片进行双面双层涂布；在其它实施例中，电池极片只有单面设置有多层涂布装置。

在本实施例中，第一加热装置至第N-1加热装置均采用红外线加热器，即第一加热装置通过发射远红外线给第一浆料加热；第一加热装置发射的远红外线的波长与第一浆料的溶剂分子吸收波长一致；第一浆料的溶剂分子吸收远红外线后发生共振发热，实现溶剂定点升温；远红外加热与热交换加热相比，能快速且均匀的给溶剂加热。

在本实施例中，第一加热装置采用远红外光源，远红外光源的光强分布需满足与电池极片前进方向的垂直方向一致，使涂布在电池极片各区域的第一浆料的溶剂挥发程度大体相同，降低电池极片掉粉开裂的风险，提高电池极片面密度的均一稳定性。

在本实施例中，溶剂回收系统用于回收挥发的第一浆料溶剂，降低对车间环境的污染。

在本实施例中，烘干装置采用高温烤箱，用于烘干第二浆料。

实施例二

如图2所示，本实施例与实施例一的区别在于：多层涂布装置包括第一涂布喷头、第二涂布喷头……第N涂布喷头，第一加热装置、第二加热装置……第N-1加热装置，N＝3，4，5……；溶剂回收系统设置在第一涂布喷头与第N涂布喷头之间，溶剂回收系统内设置有用于容纳第一加热装置、第二加热装置……第N-1加热装置的第一加热装置安装腔体31、第二加热装置安装腔体32……第N-1加热装置安装腔体3(N-1)以及用于容纳第二涂布喷头、……第N-1涂布喷头的第二涂布喷头安装腔体82……第N-1涂布喷头安装腔体8(N-1)，第一加热装置安装腔体31、第二加热装置安装腔体32……第N-1加热装置安装腔体3(N-1)开设有与溶剂回收系统连通的通孔，用于溶剂回收系统吸收蒸发的溶剂；第一加热装置安装腔体31、第二加热装置安装腔体32……第N-1加热装置安装腔体3(N-1)沿着电池极片的前进方向依次排列，第n₂涂布喷头安装腔体8n₂设置在相连两个加热装置安装腔体——第n₂-1加热装置安装腔体3(n₂-1)和第n₂加热装置安装腔体3n₂之间，且与第n₂-1加热装置安装腔体3(n₂-1)和第n₂加热装置安装腔体3n₂相互隔离，n₂＝2，3……N-1；第一加热装置设置在第一加热装置安装腔体31内，第m₁加热装置设置在第m₁加热装置安装腔体内，m1＝1，2……N-1，第N-1加热装置设置在第N-1加热装置安装腔体3(N-1)内；第二涂布喷头设置在第二涂布喷头安装腔体82内，第n₂涂布喷头设置在第n₂涂布喷头安装腔体内，第N-1涂布喷头设置在第N-1涂布喷头安装腔体8(N-1)内。

在本实施例中，电池极片从开卷装置开卷后通过入口辊系(未图示)，再依次经过第一涂布喷头、第一加热装置、第二涂布喷头、第二加热装置……第N-1涂布喷头、第N-1加热装置以及第N涂布喷头，最后通过出口辊系(未图示)进入烘干装置进行烘干。

在本实施例中，第一涂布喷头用于喷涂第一浆料，第一浆料由胶粉、电池活性物质、导电剂、粘结剂以及去离子水组成，第一浆料的制备方法采用公布号为CN109950462A的发明申请中的锂电池浆料的制备方法；第一浆料由第一涂布喷头喷涂在电池极片上，经过第一加热装置加热后，在电池极片上形成第一浆料层71；第二涂布喷头用于喷涂第二浆料，第二浆料由胶粉、电池活性物质、导电剂、粘结剂以及去离子水组成，第二浆料的制备方法采用公布号为CN109950462A的发明申请中的锂电池浆料的制备方法；第二浆料由第二涂布喷头喷涂在第一浆料层71上，经过第二加热装置加热后，在第一浆料层71上形成第二浆料层72；第n₁涂布喷头用于喷涂第n₁浆料，第n₁浆料由胶粉、电池活性物质、导电剂、粘结剂以及去离子水组成，第n₁浆料的制备方法采用公布号为CN109950462A的发明申请中的锂电池浆料的制备方法；第n₁浆料由第n₁涂布喷头喷涂在第n₁-1浆料层上，经过第n₁加热装置加热后，在第n₁-1浆料层上形成第n₁浆料层，n₁＝2，3……N；第N-1涂布喷头用于喷涂第N-1浆料，第N-1浆料由胶粉、电池活性物质、导电剂、粘结剂以及去离子水组成，第N-1浆料的制备方法采用公布号为CN109950462A的发明申请中的锂电池浆料的制备方法；第N-1浆料由第N-1涂布喷头喷涂在第N-2浆料层上，经过第N-1加热装置加热后，在第N-2浆料层上形成第N-1浆料层；第N涂布喷头用于喷涂第N浆料，第N浆料由胶粉、电池活性物质、导电剂、粘结剂以及去离子水组成，第N浆料的制备方法采用公布号为CN109950462A的发明申请中的锂电池浆料的制备方法；第N浆料由第N涂布喷头喷涂在第N-1浆料层7(N-1)上，经过烘干装置烘干后，在第N-1浆料层7(N-1)上形成第N浆料层7N。

在本实施例中，第一浆料层71夹设在电池极片与第二浆料层72之间，底面与电池极片粘结，顶面与第二浆料层72粘结，第一浆料层71需要考虑第一浆料层71中电池活性物质与电池极片的粘结以及第一浆料层71中电池活性物质与第二浆料层72中电池活性物质的粘结；第二浆料层72只需考虑第二浆料层72中电池活性物质与第一浆料层71中电池活性物质以及第三浆料层73中电池活性物质的粘结；第n₁浆料层只需考虑第n₁浆料层中电池活性物质与第n₁-1浆料层中电池活性物质以及第n₁+1浆料层中电池活性物质的粘结；第N-1浆料层7(N-1)只需考虑第N-1浆料层7(N-1)中电池活性物质与第N-2浆料层7(N-2)中电池活性物质的粘结以及第N浆料层7N中电池活性物质的粘结；第N浆料层7N只需考虑第N浆料层7N中电池活性物质与第N-1浆料层7(N-1)中电池活性物质的粘结。

在本实施例中，第二浆料中胶粉的含量比第一浆料中胶粉的含量低，第三浆料中胶粉的含量比第二浆料中胶粉的含量低，第n₁浆料中胶粉的含量比第n₁-1浆料中胶粉的含量低，第N浆料中胶粉的含量比第N-1浆料中胶粉的含量低，逐层降低浆料中胶粉的含量(比如，第一浆料中胶粉的含量(占整个浆料的重量比)是1％，第二浆料中胶粉的含量是0.9％，第三浆料中胶粉的含量是0.8％，依此类推)；在本实施例中，第二浆料中导电剂的含量比第一浆料中导电剂的含量低，第三浆料中导电剂的含量比第二浆料中导电剂的含量低，第n₁浆料中导电剂的含量比第n₁-1浆料中导电剂的含量低，第N浆料中导电剂的含量比第N-1浆料中导电剂的含量低，逐层降低浆料中导电剂的含量；第二浆料中电池活性物质的含量比第一浆料中电池活性物质的含量高，第三浆料中电池活性物质的含量比第二浆料中电池活性物质的含量高，第n₁浆料中电池活性物质的含量比第n₁-1浆料中电池活性物质的含量高，第N浆料中电池活性物质的含量比第N-1浆料中电池活性物质的含量高，通过逐层降低浆料中胶粉和导电剂的含量，逐层提高浆料中电池活性物质的含量，提升电芯能量密度。

在本实施例中，在保证第一浆料层71、第二浆料层72……第N浆料层7N粘结效果的前提下，最大限度的降低第一浆料、第二浆料……第N浆料中胶粉的能量；在保证第一浆料层71、第二浆料层72……第N浆料层7N导电性能的前提下，最大限度降低第一浆料、第二浆料……第N浆料中导电剂的含量。

如图1所示，在本实施中，电池极片的双面均设置有多层涂布装置，用于对电池极片进行双面多层涂布。

在本实施例中，第一加热装置发射远红外线给第一浆料，且第一加热装置发射的远红外线的波长与第一浆料的溶剂分子吸收波长一致；第二加热装置发射远红外线给第二浆料，且第二加热装置发射的远红外线的波长与第二浆料的溶剂分子吸收波长一致；第n₂加热装置发射远红外线给第n₂浆料，且第n₂加热装置发射的远红外线的波长与第n₂浆料的溶剂分子吸收波长一致。

在本实施例中，烘干装置采用高温烤箱，用于烘干第N浆料。

实施例三

本实施例与实施例一或实施例二的区别在于：第一涂布喷头、第二涂布喷头……第N涂布喷头N喷涂的是相同浓度的浆料。

在本实施例中，多层涂布装置通过喷涂多层相同的浆料，不仅可以增加涂布厚度，而且速度快，便于缩短涂布周期。

实施例四

本实施例与实施例一或实施例二或实施例三的区别在于：第一加热装置至第N-1加热装置未采用红外线加热器给浆料加热，采用普通的加热器给浆料加热。

实施例五

本实施例与实施例一或实施例二或实施例三或实施例四的区别在于：多层涂布装置不包括溶剂回收系统：第一涂布喷头至第N涂布喷头沿着所述电池极片的前进方向依次排列，第一涂布喷头用于在所述电池极片上喷涂第一浆料，形成第一浆料层，第n₁涂布喷头用于在第n₁浆料层上喷涂第n₁-1浆料，形成第n₁浆料层；第m₁加热装置设置在第m₁涂布喷头与第m₁+1涂布喷头之间，用于给第m₁浆料层加热。

实施例六

本实施例与实施例一或实施例二或实施例三或实施例四或实施例五的区别在于：第一涂布喷头至第N涂布喷头中可以分别装载有不同浓度的浆料，操作人员可以根据需要在第一涂布喷头至第N涂布喷头中装载所需浓度的浆料。

以上所述仅是本实用新型的优选实施例，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种多层涂布装置，用于在电池极片涂布多层浆料，其特征在于：包括第一涂布喷头至第N涂布喷头，第一加热装置至第N-1加热装置，N＝2，3，4……；第一涂布喷头至第N涂布喷头沿着所述电池极片的前进方向依次排列，第一涂布喷头用于在所述电池极片上喷涂第一浆料，形成第一浆料层，第n₁涂布喷头用于在第n₁浆料层上喷涂第n₁-1浆料，形成第n₁浆料层，n₁等于2至N之间的正整数；第m₁加热装置设置在第m₁涂布喷头与第m₁+1涂布喷头之间，用于给第m₁浆料层加热，m₁等于1至N-1之间的正整数。

2.根据权利要求1所述的多层涂布装置，其特征在于：还包括溶剂回收系统，N＝2；所述溶剂回收系统设置在所述第一涂布喷头与所述第二涂布喷头之间，所述溶剂回收系统内设置有用于容纳所述加热装置的第一加热装置安装腔体，第一加热装置设置在所述第一加热装置安装腔体内；所述溶剂回收系统用于吸收由所述第一加热装置加热后，所述第一浆料层蒸发的溶剂。

3.根据权利要求1所述的多层涂布装置，其特征在于：还包括溶剂回收系统，N＝3，4……；溶剂回收系统设置在第一涂布喷头与第N涂布喷头之间，溶剂回收系统内设置有用于容纳第一加热装置至第N-1加热装置的第一加热装置安装腔体至第N-1加热装置安装腔体以及用于容纳第二涂布喷头至第N-1涂布喷头的第二涂布喷头安装腔体至第N-1涂布喷头安装腔体，第一加热装置安装腔体至第N-1加热装置安装腔体沿着所述电池极片的前进方向依次排列，第n₂涂布喷头安装腔体设置在第n₂-1加热装置安装腔体和第n₂加热装置安装腔体之间，n₂等于2至N-1之间的正整数，第n₂涂布喷头设置在所述第n₂加热装置安装腔体，第m₁加热装置设置在第m₁加热装置安装腔体内；所述溶剂回收系统用于吸收由所述第一加热装置、第二加热装置……第N-1加热装置加热后，所述第一浆料、第二浆料……第N-1浆料蒸发的溶剂。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的多层涂布装置，其特征在于：所述第一加热装置至第N-1加热装置均采用远红外加热器。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的多层涂布装置，其特征在于：所述多层涂布装置设置在所述电池极片的一侧或两侧，用于对所述电池极片进行单片涂布或双面涂布。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的多层涂布装置，其特征在于：所述电池极片从开卷装置开卷后通过入口辊系进入第一涂布喷头所在区域，离开第N涂布喷头所在区域后通过出口辊系进入烘干装置进行烘干。

7.根据权利要求6所述的多层涂布装置，其特征在于：所述烘干装置采用高温烤箱。

8.根据权利要求1-3任意一项所述的多层涂布装置，其特征在于：所述第一浆料至第N浆料采用相同的浆料。

9.根据权利要求1-3任意一项所述的多层涂布装置，其特征在于：所述第一浆料至第N浆料中胶粉的含量逐渐降低，电池活性物质的含量逐渐升高。

10.根据权利要求1-3任意一项所述的多层涂布装置，其特征在于：所述第一浆料至第N浆料中导电剂的含量逐渐降低，电池活性物质的含量逐渐升高。

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