CN212247199U - 折返式补锂设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种折返式补锂设备，包括补锂腔室及设于其内的放卷装置、收卷装置、导向轮组、至少两个靶材安装机构组及基片加热机构；导向轮组包括第一、第二导向轮，第一导向轮用于导向且使基片上第一侧表面的第一区域和第二区域相对设置，第二导向轮用于导向且使基片上第二侧表面的第三区域和第四区域相对设置；各组内的靶材安装机构的数量均为多个且沿基片的传输方向设置；其中有两个靶材安装机构组分别设于基片的第一区域和第二区域之间的位置、第三区域和第四区域之间的位置；基片加热机构包括加热安装机构及设于其上的加热片，加热安装机构设于各组内的相邻两个靶材安装机构之间，加热片用于对基片加热。

Description

折返式补锂设备

技术领域

本实用新型涉及电池生产制造技术领域，特别是涉及一种折返式补锂设备。

背景技术

近年来，锂离子电池因具有高比容量、高电压平台、长循环寿命等优点，广泛应用于便携式电子3C设备、电动汽车、空间技术、生物医学工程、物流、国防军工等领域。为了追求锂离子电池更高的能量密度和高倍率特性，人们进行了很多研究。

负极材料作为影响锂离子电池特性的关键因素之一，得到了广泛的研究。硅、氧化亚硅均是具有较高比容量的负极材料，然而在锂离子电池技术领域，为了进一步改善负极材料的性能，需要对负极材料进行补锂。目前常用的补锂方法有撒锂粉方法、锂带压延方法和PVD预补锂方法等，对应的设备的补锂效率及补锂良率低下，无法满足大规模生产的需求。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种能够提高补锂效率和质量的折返式补锂设备。

一种折返式补锂设备，包括补锂腔室及设于所述补锂腔室内的放卷装置、收卷装置、导向轮组、至少两个靶材安装机构组及基片加热机构；

所述放卷装置，用于放卷待补锂的基片；

所述收卷装置，用于收卷补锂后的基片；

所述导向轮组，设于所述放卷装置与所述收卷装置之间，所述导向轮组包括第一导向轮及第二导向轮，所述第一导向轮用于对所述基片的传输方向导向且使所述基片上第一侧表面的第一区域和第二区域相对设置，所述第二导向轮用于对所述基片的传输方向导向且使所述基片上第二侧表面的第三区域和第四区域相对设置，其中所述第二侧表面与所述第一侧表面分别为所述基片的两个侧表面；

至少两个靶材安装机构组，设于所述放卷装置与所述收卷装置之间，各组内的所述靶材安装机构的数量均为多个且沿所述基片的传输方向设置；其中有两个靶材安装机构组分别设于所述基片的所述第一区域和所述第二区域之间的位置、所述第三区域和所述第四区域之间的位置，且该两个靶材安装机构组上用于安装双向溅射靶材；

所述基片加热机构，包括加热安装机构及设于所述加热安装机构上的加热片，所述加热安装机构设于各组内的相邻两个所述靶材安装机构之间，所述加热片用于对所述放卷装置与所述收卷装置之间的基片加热。

上述折返式补锂设备通过放卷装置放卷待补锂的基片，收卷装置收卷补锂后的基片，通过多个靶材安装机构的靶材对基片补锂，如此实现了基片的补锂工艺连续化，提高了补锂的效率。同时通过导向轮组导向使得基片的传输方向形成折返式，可以减小设备尺寸，且通过上述的两个靶材安装机构组上的双向溅射靶材实现对基片的两个侧表面同时进行补锂，进一步提高了补锂效率。进一步地，相邻两个靶材安装机构之间的加热片用于在镀膜同时对放卷装置与收卷装置之间的基片加热，可以使基片上的镀膜受热并保持在合适的温度，提高了基片的镀膜质量。

在其中一些实施例中，所述加热安装机构为多个，各组内的每相邻两个所述靶材安装机构之间均设有所述加热安装机构。

在其中一些实施例中，所述基片的两个侧表面均设有所述基片加热机构，设于所述基片的两个侧表面的基片加热机构一一对应设置。

在其中一些实施例中，所述基片的两个侧表面均设有所述基片加热机构，设于所述基片的两个侧表面的基片加热机构错开设置。

在其中一些实施例中，所述折返式补锂设备还包括阻隔机构及多个中频脉冲电源；

各组内相邻的所述靶材安装机构两两组成一对，每个靶材安装机构对上的两个靶材与一个所述中频脉冲电源连接；

所述阻隔机构设于所述补锂腔室内，且设于同一组内的相邻两对所述靶材安装机构之间。

在其中一些实施例中，各组内的所述靶材安装机构的数量均为三个及三个以上；

所述阻隔机构的数量为多个，各组内的任意相邻两对所述靶材安装机构之间均设有所述阻隔机构。

在其中一些实施例中，所述阻隔机构为隔板，所述隔板的两个侧表面分别与相邻的两个所述靶材安装机构上的两个靶材相对设置。

在其中一些实施例中，所述折返式补锂设备还包括腔室加热装置，所述腔室加热装置用于对所述补锂腔室进行加热。

在其中一些实施例中，所述折返式补锂设备还包括：

另外两个靶材安装机构组，其中有一个靶材安装机构组设于所述放卷装置与所述第一导向轮之间且位于所述基片的与所述第一区域相背的一侧，另一个靶材安装机构组设于所述第二导向轮与所述收卷装置之间且位于所述基片的与所述第四区域相背的一侧。

在其中一些实施例中，所述折返式补锂设备还包括多个直流电源，每一所述直流电源与一个所述靶材安装机构上的一个靶材连接。

附图说明

图1为本实用新型一实施方式的折返式补锂设备的结构示意图；

图2为本实用新型又一实施方式的折返式补锂设备的结构示意图；

图3为本实用新型又一实施方式的折返式补锂设备的结构示意图；

图4为本实用新型又一实施方式的折返式补锂设备的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本实用新型一实施方式提供了一种折返式补锂设备10，包括补锂腔室11及设于补锂腔室11内的放卷装置121、收卷装置122、导向轮组、两个靶材安装机构组及基片加热机构14。

放卷装置121用于放卷待补锂的基片20。

收卷装置122用于收卷补锂后的基片20。

导向轮组，设于放卷装置121与收卷装置122之间。导向轮组包括第一导向轮1231及第二导向轮1232，第一导向轮1231用于对基片20的传输方向导向且使基片20上第一侧表面的第一区域和第二区域相对设置，第二导向轮1232用于对基片20的传输方向导向且使基片20上第二侧表面的第三区域和第四区域相对设置，其中第二侧表面与第一侧表面分别为基片20的两个侧表面。

至少两个靶材安装机构组，用于安装补锂的靶材且设于放卷装置121与收卷装置122之间。各组内的靶材安装机构13的数量均为多个，且沿基片20的传输方向设置。其中，有两个靶材安装机构组分别设于基片20的第一区域和第二区域之间的位置、第三区域和第四区域之间的位置，且该两个靶材安装机构组上用于安装双向溅射靶材。

基片加热机构14，包括加热安装机构及设于加热安装机构上的加热片，加热安装机构设于各组内的相邻两个靶材安装机构13之间，加热片用于对放卷装置121与收卷装置122之间的基片20加热。

上述折返式补锂设备10通过放卷装置121放卷待补锂的基片20，收卷装置122收卷补锂后的基片20，通过多个靶材安装机构的靶材对基片补锂，如此实现了基片的补锂工艺连续化，提高了补锂的效率。同时通过导向轮组导向使得基片20的传输方向形成折返式，可以减小设备尺寸，且通过上述的两个靶材安装机构组上的双向溅射靶材实现对基片的两个侧表面同时进行补锂，进一步提高了补锂效率。进一步地，相邻两个靶材安装机构13之间的加热片用于在镀膜同时对放卷装置121与收卷装置122之间的基片20加热，可以使基片20上的镀膜受热并保持在合适的温度，提高基片20的镀膜质量。

可理解，在一些实施例中，基片20为表面含有硅、氧化亚硅等负极材料的集流体。

具体在如图1所示的示例中，标号为T1～T2的靶材安装机构13为一个靶材安装机构组，标号为T7～T12的靶材安装机构13为另一个靶材安装机构组。可理解，各个靶材安装机构组内的靶材安装机构13的数量可以根据需要设置。

进一步地，第一导向轮1231的数量可为多个；具体在本示例中，第一导向轮1231的数量为两个，两个第一导向轮1231的排布方向与经首个第一导向轮1231之前的基片20的传输方向相互垂直，也与经后者的第一导向轮1231之后的基片20的传输方向相互垂直。进一步地，第二导向轮1232的数量也可为多个；具体在本示例中，第二导向轮1232的数量为两个，两个第二导向轮1232的排布方向与经首个第二导向轮1232之前的基片20的传输方向相互垂直，也与经后者的第二导向轮1232之后的基片20的传输方向相互垂直。

进一步地，第一导向轮1231及第二导向轮1232均为定滑轮。

可理解，导向轮的数量不限于两个，可以设置为三个或三个以上，以使基片的传输方向更多次地改变。

请继续参阅图1，进一步地，加热安装机构为多个，相应地，加热片也为多个。各组内的每相邻两个靶材安装机构13之间均设有加热安装机构，如此每相邻两个靶材安装机构13之间的加热片用于对放卷装置121与收卷装置122之间的基片20加热，可以使基片20受热均匀，进一步提高基片20的镀膜质量。

可理解，加热安装机构及加热片的位置及数量也可根据需要灵活调整，例如每两个靶材安装机构13之间设置一个加热安装机构，等等。

请参阅图1及图2，在本具体示例中，两个靶材安装机构组相互平行设置，且该两个靶材安装机构组设于基片的两个侧表面。两个靶材安装机构组的各个靶材安装机构13一一对应设置。进一步地，在本具体示例中，设于基片20的两个侧表面的基片加热机构14一一对应设置。

可理解，在其他示例中，两个靶材安装机构组的各个靶材安装机构13相互错开对应设置，请参阅图3。进一步地，用于设于基片20的两个侧表面的基片加热机构14也相互错开设置，如此可以使得基片20受热更加均匀。

如图1～图3所示的具体示例中，折返式补锂设备10具有两个靶材安装机构组；可理解，在其他示例中，靶材安装机构的组数可以为三个或三个以上，例如在基片20的同一侧表面具有间隔且平行设置的两组或两组以上靶材安装机构。

请参阅图4，在其中一些实施例中，上述折返式补锂设备还包括：另外两个靶材安装机构组。其中有一个靶材安装机构组设于放卷装置与第一导向轮1231之间且位于基片20的与第一区域相背的一侧，另一个靶材安装机构组设于第二导向轮1232与收卷装置之间且位于基片20的与第四区域相背的一侧。

具体地，该另外两个靶材安装机构组用于安装单向溅射靶材即可，结合上述的两个靶材安装机构组上的双向溅射靶材，可以使基片的两个侧表面基本上在整个溅射的过程中均同时镀膜，进而大大提高了补锂效率，能够广泛适用于大规模生产。

进一步地，各个靶材安装机构组优选间隔且平行设置。

上述折返式补锂设备10中用于补锂的靶材一般为锂靶材，但不局限于锂靶材。

进一步地，各靶材安装机构13可以全部安装同一种靶材，靶材可以是锂靶材、锂硅合金靶材、锂硼合金靶、锂硫合金靶等等，各靶材安装机构13上安装的靶材种类也可以不相同。

需要说明的是，在一些实施例中，折返式补锂设备10还包括腔室加热装置15，腔室加热装置15用于对补锂腔室11进行加热。腔室加热装置15是对补锂腔室11的氛围环境进行控温，一般地，腔室加热装置15对补锂腔室11的加热并控制温度不会超过靶材的熔点，避免靶材熔化导致靶材失效。而上述加热片是对基片20进行加热，以使靶材上的材料镀到基片20上处于微熔状态，如此可以加速靶源粒子在薄膜表面的扩散，从而提高薄膜的均匀性和致密性。

进一步地，腔室加热装置15可为红外线加热装置等能够用于加热的装置。

在其中一些实施例中，各组内的多个靶材安装机构13沿直线方向均匀分布。

进一步地，上述放卷装置121具有放卷轴，收卷装置122具有收卷轴。可理解。在一些实施例中，可以通过改变放卷装置121和收卷装置122的传动方向，从而使得放卷装置121变成收卷装置122，相应地收卷装置122变成放卷装置121，如此提高了灵活性。

进一步地，折返式补锂设备10还包括传输带，传输带设于放卷装置121和收卷装置122之间，如此放卷装置121通过传输带将基片20传输至收卷装置122。

进一步地，收卷装置122还具有夹板，夹板对基片20起到固定作用，进而辅助基片20收卷。

在其中一些实施例中，折返式补锂设备10还包括冷却机构，冷却机构用于对放卷装置121与收卷装置122之间的基片20冷却，提供恒定范围的温度。

进一步地，冷却机构中装有冷却液，常用的冷却液为水。

在其中一些实施例中，折返式补锂设备10还包括真空泵组及与补锂腔室11连通的抽真空管道，真空泵组用于通过抽真空管道对补锂腔室11抽真空。

进一步地，真空泵组包括多个真空泵，例如第一真空泵161、第二真空泵162及第三真空泵等等。在一些示例中，第一真空泵161、第二真空泵162及第三真空泵可分别为机械泵、分子泵和罗茨泵中的一种。在抽真空时，先开启机械泵工作一段时间使补锂腔室11内的气压降低后，启动罗茨泵使补锂腔室11内的气压进一步减小，最后启动分子泵使补锂腔室11内的气压进一步减小，以满足补锂作业。

进一步地，抽真空管道用于对抽出的空气进行排出。

在一些实施例中，折返式补锂设备10还包括与补锂腔室11连通的进气装置18，如此在抽真空达到一定真空度后，进气装置18还可向补锂腔室11内冲入氩气等保护气体。然后开启靶材进行镀膜。通入保护气体、靶材功率、传输速率调节等操作均可通过操作台实现。

在一具体示例中，镀膜结束后，关闭靶材，关闭真空泵组，通过进气装置18通入保护气体，直至真空计17恢复常压，开启腔体门，在收卷装置122上取出补锂后的基片20。

在其中一些实施例中，折返式补锂设备10还包括真空计17，真空计17用于检测补锂腔室11的真空度或气压大小。

请参阅图2，在其中一些实施例中，折返式补锂设备10还包括阻隔机构19及多个中频脉冲电源；各组内相邻的靶材安装机构13两两组成一对，每个靶材安装机构对上的两个靶材与一个中频脉冲电源连接，即每个靶材安装机构对上的两个靶材通过一个中频脉冲电源控制。阻隔机构19设于补锂腔室11内，且设于同一组内的相邻两个靶材安装机构对之间。

如此，通过一个中频脉冲电源控制一个靶材安装机构对上的两个靶材(即为一个靶材对)，每个靶材安装机构对上的两个靶材实现交替工作，可以提供高溅射效率；进一步通过在同一组内的相邻两个靶材安装机构对之间设置阻隔机构19，从而限定每个靶材对的溅射区间，可以有效减少相邻靶材之间互相溅射，避免不同的靶材对对基片20的同一个区域重复镀膜导致镀膜不均匀的问题。

可理解，请参阅图3或图4，其也可设有上述阻隔机构19。

进一步地，各组内的靶材安装机构13的数量均为三个及三个以上。

进一步地，阻隔机构19的数量为多个，各组内的任意相邻两个靶材安装机构对之间均设有阻隔机构19。

具体在如图2所示的示例中，从左至右，第一个和第二个靶材安装机构13形成上述的一个靶材安装机构对，记为第一个靶材安装机构对；第三个和第四个靶材安装机构13形成上述的一个靶材安装机构对，记为第二个靶材安装机构对；以此类推。进一步地，以第一个靶材安装机构对与第二个靶材安装机构对为例，第一个靶材安装机构对与第二个靶材安装机构对之间设置有阻隔机构19。

在一具体示例中，阻隔机构19为隔板，隔板的两个侧表面分别与相邻的两个靶材安装机构13上的两个靶材相对设置。

在其他一些实施例中，折返式补锂设备10还可包括多个直流电源，每一直流电源与一个靶材安装机构13上的一个靶材连接，以用于控制各靶材安装机构13上的一个靶材。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种折返式补锂设备，其特征在于，包括补锂腔室及设于所述补锂腔室内的放卷装置、收卷装置、导向轮组、至少两个靶材安装机构组及基片加热机构；

所述放卷装置，用于放卷待补锂的基片；

所述收卷装置，用于收卷补锂后的基片；

所述导向轮组，设于所述放卷装置与所述收卷装置之间，所述导向轮组包括第一导向轮及第二导向轮，所述第一导向轮用于对所述基片的传输方向导向且使所述基片上第一侧表面的第一区域和第二区域相对设置，所述第二导向轮用于对所述基片的传输方向导向且使所述基片上第二侧表面的第三区域和第四区域相对设置，其中所述第二侧表面与所述第一侧表面分别为所述基片的两个侧表面；

至少两个靶材安装机构组，设于所述放卷装置与所述收卷装置之间，各组内的所述靶材安装机构的数量均为多个且沿所述基片的传输方向设置；其中有两个靶材安装机构组分别设于所述基片的所述第一区域和所述第二区域之间的位置、所述第三区域和所述第四区域之间的位置，且该两个靶材安装机构组上用于安装双向溅射靶材；及

所述基片加热机构，包括加热安装机构及设于所述加热安装机构上的加热片，所述加热安装机构设于各组内的相邻两个所述靶材安装机构之间，所述加热片用于对所述放卷装置与所述收卷装置之间的基片加热。

2.如权利要求1所述的折返式补锂设备，其特征在于，所述加热安装机构为多个，各组内的每相邻两个所述靶材安装机构之间均设有所述加热安装机构。

3.如权利要求2所述的折返式补锂设备，其特征在于，所述基片的两个侧表面均设有所述基片加热机构，设于所述基片的两个侧表面的基片加热机构一一对应设置。

4.如权利要求2所述的折返式补锂设备，其特征在于，所述基片的两个侧表面均设有所述基片加热机构，设于所述基片的两个侧表面的基片加热机构错开设置。

5.如权利要求1所述的折返式补锂设备，其特征在于，所述折返式补锂设备还包括阻隔机构及多个中频脉冲电源；

各组内相邻的所述靶材安装机构两两组成一对，每个靶材安装机构对上的两个靶材与一个所述中频脉冲电源连接；

所述阻隔机构设于所述补锂腔室内，且设于同一组内的相邻两对所述靶材安装机构之间。

6.如权利要求5所述的折返式补锂设备，其特征在于，各组内的所述靶材安装机构的数量均为三个及三个以上；

所述阻隔机构的数量为多个，各组内的任意相邻两对所述靶材安装机构之间均设有所述阻隔机构。

7.如权利要求6所述的折返式补锂设备，其特征在于，所述阻隔机构为隔板，所述隔板的两个侧表面分别与相邻的两个所述靶材安装机构上的两个靶材相对设置。

8.如权利要求1～7任一项所述的折返式补锂设备，其特征在于，所述折返式补锂设备还包括：

另外两个靶材安装机构组，其中有一个靶材安装机构组设于所述放卷装置与所述第一导向轮之间且位于所述基片的与所述第一区域相背的一侧，另一个靶材安装机构组设于所述第二导向轮与所述收卷装置之间且位于所述基片的与所述第四区域相背的一侧。

9.如权利要求1～7任一项所述的折返式补锂设备，其特征在于，所述折返式补锂设备还包括腔室加热装置，所述腔室加热装置用于对所述补锂腔室进行加热。

10.如权利要求1～4任一项所述的折返式补锂设备，其特征在于，所述折返式补锂设备还包括多个直流电源，每一所述直流电源与一个所述靶材安装机构上的一个靶材连接。

Images