CN213864531U - 间歇式锂箔及其生产装置 - Google Patents

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牟瀚波
刘慧芳
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Abstract

公开了一种间歇式锂箔及其生产装置。间歇式锂箔是由连续基材和附着于所述基材的至少一个表面上的间歇式金属锂层构成的幅材，具有金属锂层区和无金属锂层的空白区，所述金属锂层区和空白区在幅材的长度方向上间隔分布。间歇式锂箔生产装置包括：放卷装置，用于连续锂箔的放卷；刮除装置，用于将连续锂箔上的部分金属锂层进行刮除；收卷装置，用于将刮除部分金属锂层后获得的间歇式锂箔进行收卷；控制装置，用于控制收卷速度和刮除装置的工作时间间隔。该间歇式锂箔生产装置为卷对卷的批量生产装置，生产的间歇式锂箔空白区和金属锂层区长度精确可控，与负极复合后可以保证边缘与极耳平齐，降低了电池负极补锂的工艺难度，便于批量化高速生产。

Description

间歇式锂箔及其生产装置
技术领域
本实用新型涉及电池制造技术领域，尤其涉及一种间歇式锂箔及其生产装置。
背景技术
锂电池因其能量密度高，循环寿命长和适用温度范围广的优点而被广泛的应用于航空航天，计算机，移动通讯设备，机器人和电动汽车等领域。随着社会的发展，科技的进步，对于锂电池的能量密度和循环寿命要求越来越高，而目前单纯以石墨为负极的锂离子电池难以满足社会的预期，所以需要开发新型具有更高比容量的正负极材料。对于负极材料而言，进行预锂化工作，可有效提高电池比能量并增加电池寿命。锂金属具有高的比容量(3860mAh/g，为石墨负极的10倍)和最低的氧化还原电位(-3.04V VS标准氢电位)。采用金属锂对传统锂离子电池负极进行预锂化处理，一方面可以提高电池的首次库伦效率，增加电池的比能量，另一方可以有效延长电池的循环寿命，这使得锂离子电池将有更广阔的应用领域。
但是，采用普通锂箔(尤其是成卷的锂箔)进行预锂化时很难避让无需要进行锂化的极耳部分。鉴于此，本实用新型提供了一种间歇式锂箔及其生产装置，可以实现与具有极耳(负极材料为间歇式)的负极直接进行复合，解决了该类电池负极预锂化的批量生产问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种间歇式锂箔及其生产装置，其可以生产出空白区长度大于1mm的间歇式锂箔，从而满足锂离子电池负极预锂化的需求。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现。
一种间歇式锂箔，所述间歇式锂箔是由连续基材和附着于所述基材的至少一个表面上的间歇式金属锂层构成的幅材，具有金属锂层区和无金属锂层的空白区，所述金属锂层区和空白区在幅材的长度方向上间隔分布。
可选地，金属锂层为具有在0.5～20μm范围内的均匀厚度的锂层；所述金属锂层区长度范围为10～2000mm，空白区长度范围为1～100mm。
可选地，金属锂层的宽度等于或小于所述基材的宽度。
可选地，每个金属锂层区的长度可以根据负极中负极材料部分的长度而调整，优选每个金属锂层区的长度与单个负极中除极耳外的部分的长度相等。
可选地，空白区的长度可以根据极耳的大小进行调整，优选空白区的长度与极耳的长度相等。
可选地，金属锂层的厚度在1-5μm范围内。
可选地，间歇式锂箔具有支撑用的基材；基材厚度可以为5-200μm，优选10-50μm。
可选地，基材为由以下材料中的至少一种制备的单层或多层，所述材料选自：
聚合物，包括聚烯烃、聚酯；
金属，包括铜、铝、不锈钢。
一种间歇式锂箔生产装置，包括：
放卷装置，用于连续锂箔的放卷，所述连续锂箔由连续基材和附着于所述基材的至少一个表面上的连续金属锂层构成；
刮除装置，用于将连续锂箔上的部分金属锂层进行刮除；
收卷装置，用于将刮除部分金属锂层后获得的间歇式锂箔进行收卷；
控制装置，用于控制收卷速度和刮除装置的工作时间间隔。
可选地，放卷装置包括放卷轴、磁粉制动器和任选的放卷支撑辊、纠偏检测装置和纠偏装置。
可选地，刮除装置包括刮刀、刮刀驱动装置和任选的支撑辊、刮刀垫板和锂渣清除装置。
可选地，收卷装置包括收卷轴、电机和任选的收卷支撑辊、纠偏检测装置和纠偏装置。
可选地，间歇式锂箔生产装置还包括测长传感器。
可选地，测长传感器安装到放卷装置、刮除装置和收卷装置中的任一个装置上。
本实用新型的技术方案至少具有以下优点之一：
1、该间歇式锂箔生产装置为卷对卷连续生产装置，生产效率高；
2、采用刮刀进行刮除的方式形成无金属锂层的空白区，空白区和金属锂层区长度精确可控，设备柔性好，兼容范围广。
3、生产的间歇式锂箔可以直接与对应极耳间隙的负极进行复合，工艺简单，生产效率高。
附图说明
图1是本实用新型的间歇式锂箔主视图。
图2是本实用新型的间歇式锂箔的俯视图。
图3是本实用新型的间歇式锂箔的一个生产装置示意图。
图号说明：
P基材 N空白区 L金属锂层 PL(连续)锂箔 PNL间歇式锂箔
100放卷装置 200刮除装置 300收卷装置 101放卷轴
102磁粉制动器 103放卷纠偏装置 104放卷支撑辊 105放卷纠偏检测传感器
201刮刀 202刮刀驱动装置 203刮刀垫板 204、205支撑辊
301收卷轴 302收卷电机 303收卷纠偏装置 304收卷支撑辊
305收卷纠偏检测传感器 401测长传感器
具体实施方式
下面对本实用新型的具体实施方式进行描述。应当理解，在不脱离本实用新型的范围或精神的情况下，本领域技术人员能够根据本公开的教导设想其他各种实施方案并能够对其进行修改。因此，以下的具体实施方式不具有限制性意义。
图1和图2是本实用新型提供的一种间歇式锂箔的结构示意图。间歇式锂箔PNL由基材P进行支撑，基材P上具备金属锂层区L和空白区N。金属锂层区L的厚度通常在1-5μm范围内，长度通常在10～2000mm范围内；空白区N的长度范围通常为3～50mm。
本实用新型的另一个方面提供了一种间歇式锂箔生产装置，间歇式锂箔生产装置包括：放卷装置，用于锂箔的放卷；刮除装置，用于将锂箔上金属锂层进行部分刮除；收卷装置，用于将刮除部分金属锂层后获得的间歇式锂箔进行收卷；以及控制装置，控制收卷速度和刮除装置的工作时间间隔。
放卷装置可以主要由放卷轴、磁粉制动器构成，还可以任选的增加放卷支撑辊、纠偏检测装置和纠偏装置。
刮除装置可以包括刮刀、刮刀驱动装置，还可以任选的增加支撑辊、刮刀垫板和锂渣清除装置。
收卷装置可以包括收卷轴、电机和任选的收卷支撑辊、纠偏检测装置和纠偏装置。
下面结合附图描述本实用新型间歇式锂箔的生产装置的一个具体实施方案。
如图3所示为本实用新型的一种间歇式锂箔生产装置，所述间歇式锂箔生产装置包括放卷装置100、刮除装置200和收卷装置300，还包括控制收卷速度和刮除装置的工作时间间隔的控制装置(未示出)。其中，放卷装置100包括放卷轴101、磁粉制动器102、放卷支撑辊104、放卷纠偏检测传感器105和放卷纠偏装置103；刮除装置200包括刮刀201、刮刀驱动装置202、刮刀垫板203和支撑辊(204、205)；收卷装置300包括收卷轴301、收卷电机302、收卷纠偏装置303、收卷支撑辊304和收卷纠偏检测传感器305；另外，可选地还设置有测长传感器401。
放卷装置100上的放卷轴101用于锂箔PL的放卷，与放卷轴101连接的磁粉制动器102可以控制放卷张力的大小；放卷支撑辊104用于支撑锂箔PL以恒定的倾角进入刮除装置200和便于放卷纠偏检测传感器105精确对锂箔PL进行纠偏检测。刮除装置200上的支撑辊204/205分别保证进出该装置的带材倾角恒定，不受其他工艺环节影响；刮刀垫板203用于支撑锂箔PL，保持锂箔PL的平整状态；刮刀驱动装置202用于驱动刮刀201实现上下方向的快速移动。收卷装置300上包括收卷轴301、收卷电机302；收卷轴301用于间歇式锂箔PNL的收卷，收卷轴301由收卷电机302进行驱动。
具体使用方法和流程为：将带基材支撑的电池级锂箔PL安装到放卷轴101上并固定；将锂箔PL依次穿过放卷支撑辊104、放卷纠偏检测传感器105、刮除装置的支撑辊204和205、收卷纠偏检测传感器305、收卷支撑辊304，然后缠绕到收卷轴301上并固定。开启设备，使收卷装置300上的收卷电机302运转，带动收卷轴301转动，从而将锂箔PL从放卷装置100端经过刮除装置200后实现收卷；在收卷装置300进行收卷的过程中，通过控制刮除装置200中的刮刀驱动装置202实现刮刀201间歇性的上下运动，从而将锂箔PL上部分金属锂层进行刮除，形成间歇式锂箔PNL。
本实用新型提供的间歇式锂箔生产装置可以通过控制收卷速度和刮刀驱动装置的工作时间间隔来控制锂箔PL上空白区和金属锂层区的长度。
实施例1：制备空白区长度为50mm，金属锂层区长度950mm的间歇式锂箔。
参考图3，将锂箔PL按上述实施方式固定到收卷轴101和放卷轴301上，然后启动设备，设置收卷线速度为3m/min；通过刮刀驱动装置202控制刮刀201上下移动，使刮刀处于刮除状态1s，然后抬起，19s后再次下落至刮刀垫板处，刮刀如此反复工作。最终获得间歇式锂箔产品，经测量，本次制备的间歇式锂箔PNL空白区长度为50mm，金属锂层区长度为950mm。
虽然本实用新型已披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种间歇式锂箔，其特征在于，所述间歇式锂箔是由连续基材和附着于所述基材的至少一个表面上的间歇式金属锂层构成的幅材，具有金属锂层区和无金属锂层的空白区，所述金属锂层区和空白区在幅材的长度方向上间隔分布。
2.如权利要求1所述的间歇式锂箔，其特征在于，所述金属锂层为具有在0.5～20μm范围内的均匀厚度的锂层。
3.如权利要求1所述的间歇式锂箔，其特征在于，所述金属锂层区长度范围为10～2000mm，空白区长度范围为1～100mm。
4.如权利要求1所述的间歇式锂箔，其特征在于，所述金属锂层的宽度等于或小于所述基材的宽度，且每个金属锂层区的长度与单个负极中除极耳外的部分的长度相等。
5.如权利要求1所述的间歇式锂箔，其特征在于，所述基材为单层或多层。
6.一种如权利要求1-5中任一项所述的间歇式锂箔的生产装置，其特征在于，所述生产装置包括：
放卷装置，用于连续锂箔的放卷，所述连续锂箔由连续基材和附着于所述基材的至少一个表面上的连续金属锂层构成；
刮除装置，用于将连续锂箔上的部分金属锂层进行刮除；
收卷装置，用于将刮除部分金属锂层后获得的间歇式锂箔进行收卷；和
控制装置，用于控制收卷速度和刮除装置的工作时间间隔。
7.如权利要求6所述的生产装置，其特征在于，所述放卷装置包括放卷轴和磁粉制动器，还任选包括放卷支撑辊、纠偏检测装置和纠偏装置。
8.如权利要求6所述的生产装置，其特征在于，所述刮除装置包括刮刀和刮刀驱动装置，还任选包括支撑辊、刮刀垫板和锂渣清除装置。
9.如权利要求6所述的生产装置，其特征在于，所述收卷装置包括收卷轴和电机，还任选包括收卷支撑辊、纠偏检测装置和纠偏装置。
10.如权利要求6所述的生产装置，其特征在于，所述生产装置还包括安装到放卷装置、刮除装置和收卷装置中的任一个装置上的测长传感器。
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