CN214183857U - 锂离子电池极片制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锂离子电池极片制备装置，包括放卷机构、涂布机构和烘干机构，放卷机构用于设置基材，涂布机构设置于所述放卷机构的下游，涂布机构内部收容有浆料，且用于将浆料涂布到基材以形成涂层，所述烘干机构设置于所述涂布机构的下游，且用于干燥基材上的涂层，所述烘干机构沿电池极片的前进方向依次包括烘干部和成型部，烘干部的温度控制为60‑120℃，所述成型部沿电池极片的前进方向依次包括第一成型部和第二成型部，所述第一成型部的温度控制为100‑150℃，所述第二成型部的温度控制为‑20‑25℃。借助该锂离子电池极片制备装置能改善极片柔韧性，避免卷绕过程中极片断裂，且结构简单，成本较低。

Description

锂离子电池极片制备装置

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，更具体地涉及一种锂离子电池极片制备装置。

背景技术

PVDF(聚偏氟乙烯)由于其价格低廉、力学性能良好、在电解液中能够稳定存在，因此，PVDF一直被用于锂离子电池的正负极粘结剂，其能够有效的粘结正负极粉体与箔材。以正极举例，在PVDF的NMP溶液中，加入正极主材和导电剂混合均匀后即形成正极浆料，通过涂布机在铝箔上涂布出一定厚度的膜，再经过烘箱除去NMP溶剂，形成正极极片。在涂膜被烘干的过程中，NMP溶剂逐渐蒸发直至完全蒸发，最终具有一定结晶度的PVDF固体完全析出。众所周知，高分子材料的结晶度对材料的力学性能有重要影响，结晶度高则材料越硬。

对卷绕型电池，尤其是对圆柱电池来说，由于卷绕曲率大，在卷绕过程中极片容易发生断裂，从而影响制造良率或者脆裂部位易刺穿隔膜并影响电池安全性能。因此，极片的柔韧性是影响电池设计的一个重要因素，通常的方法是在设计避免极片过脆，比如尽量降低极片的面密度和压实密度、在保证粘结性的基础上降低PVDF的用量或者降低PVDF的分子量。但以上这些方法严重限制了锂离子电池的设计，低的面密度和压实密度设计限制的电池的能量密度，降低PVDF分子量又影响了其粘结性导致使用更多的PVDF。

因此，有必要提供一种锂离子电池极片制备装置以解决上述技术缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种锂离子电池极片制备装置，能改善极片柔韧性，避免卷绕过程中极片断裂，很好的解决了现有技术中出现的缺陷，且结构简单，成本较低。

为了实现上述目的，本实用新型公开了一种锂离子电池极片制备装置，包括放卷机构、涂布机构和烘干机构，所述放卷机构用于设置基材，所述涂布机构设置于所述放卷机构的下游，所述涂布机构内部收容有浆料，且用于将浆料涂布到基材以形成涂层，所述烘干机构设置于所述涂布机构的下游，且用于干燥基材上的涂层，所述烘干机构沿电池极片的前进方向依次包括烘干部和成型部，所述烘干部的温度控制为60-120℃，所述成型部沿电池极片的前进方向依次包括第一成型部和第二成型部，所述第一成型部的温度控制为100-150℃，所述第二成型部的温度控制为-20-25℃。

与现有技术相比，本申请的锂离子电池极片制备装置，包括放卷机构、涂布机构和烘干机构，烘干机构包括烘干部和成型部，成型部沿电池极片的前进方向依次包括第一成型部和第二成型部，利用将第一成型部的温度控制为100-150℃，第二成型部的温度控制为-20-25℃，电池极片在烘干部的作用下固化，挥发溶剂，进入第一成型部的温度较高，然后进入第二成型部，由于第二成型部的温度远小于第一成型部的温度，利用第一成型部和第二成型部的温度差，对极片实现从高温至低温的快速急冷，从而降低涂层中粘结剂的结晶度，改善极片柔韧性，避免卷绕过程中极片断裂，且结构简单，成本较低。

较佳的，所述第一成型部沿电池极片的前进方向依次包括第一烘干单元和第二烘干单元，所述第一烘干单元的温度控制为100-130℃，所述第二烘干单元的温度控制为130-150℃。

较佳的，所述第二成型部沿电池极片的前进方向依次包括第三烘干单元和第四烘干单元，所述第三烘干单元的温度控制为-20-10℃，所述第二烘干单元的温度控制为15-25℃。

较佳的，锂离子电池极片制备装置还包括若干传动连接的导向辊，借助若干所述导向辊实现基材和电池极片的传送。

较佳的，所述放卷机构出口相对应的所述导向辊与所述涂布机构入口相对应的所述导向辊位于相同高度的水平位置。

较佳的，所述涂布机构出口相对应的所述导向辊与所述烘干机构入口相对应的所述导向辊位于相同高度的水平位置。

较佳的，所述涂布机构包括模头和背辊，所述模头用于提供涂覆浆料。

较佳的，锂离子电池极片制备装置还包括收卷机构，所述收卷机构设置于所述烘干机构的下游。

附图说明

图1为本实用新型锂离子电池极片制备装置的结构示意图。

图2为图1所示锂离子电池极片制备装置中成型部的结构示意图。

符号说明：

锂离子电池极片制备装置100，放卷机构10，放卷辊11，极片20，涂布机构30，模头31，背辊33，烘干机构50，烘干部51，成型部53，第一成型部531，第一烘干单元5311，第二烘干单元5313，第二成型部533，第三烘干单元5331，第四烘干单元5333，导向辊70。

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，所描述的实施例仅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。

请参考图1，本实用新型的锂离子电池极片制备装置100，沿电池极片20的走带方向K依次包括放卷机构10、涂布机构30、烘干机构50和收卷机构(图未示)。该锂离子电池极片制备装置100尤其适用于粘结剂采用PVDF。放卷机构10提供基材，通过涂布机构30在基材表面上涂布出一定厚度的涂层，再经过烘干机构50除去溶剂，比如NMP，形成极片20。具体说明如下：

请参考图1，放卷机构10用于设置基材，放卷机构10包括放卷辊11，当需要在基材上涂布浆料时，可将基材卷绕在放卷辊11上。基材选自金属箔材，可为但不限于铜箔和铝箔。

请参考图1，涂布机构30设置于放卷机构10的下游，涂布机构30内部收容有浆料，且用于将浆料涂布到基材以形成涂层。也就是说，当基材从涂布机构30中穿过时，涂布机构30将浆料涂布到基材的表面并形成涂层。其中，浆料可为但不限于活性材料、导电剂、粘结剂，粘结剂优选为PVDF。本实施例中，涂布机构30包括模头31和背辊33，模头31用于提供涂覆浆料。基材穿过背辊33与模头31之间，模头31将浆料涂覆于基材表面。优选地，模头31呈圆锥形结构，但不限于此。

请参考图2，烘干机构50设置于涂布机构30的下游，且用于干燥基材上的涂层，烘干机构50沿电池极片20的前进方向K依次包括烘干部51和成型部53，烘干部51的温度控制为60-120℃，烘干部51可设置成逐步加温加热进行烘干和蒸发。成型部53沿电池极片20的前进方向K依次包括第一成型部531和第二成型部533，第一成型部531的温度控制为100-150℃，第二成型部533的温度控制为-20-25℃。当涂覆涂层的基材进入烘干部51时，涂层受热固化，溶剂挥发，进入第一成型部531和第二成型部533，由于第一成型部531和第二成型部533之间的温度差较大(温差达到100℃以上)，对极片20实现从高温至低温的快速急冷，从而降低PVDF的结晶度。需要说明的是，极片20出第二成型部533后尽量与室温接近，避免低温吸水。

收卷机构包括收卷辊，收卷辊用于牵引基材走带，以使基材依次穿过涂布机构30和烘干机构50，并收卷于收卷辊。

请参考图1-图2，第一成型部531沿电池极片20的前进方向K依次包括第一烘干单元5311和第二烘干单元5313，第一烘干单元5311的温度控制为100-130℃，第二烘干单元5313的温度控制为130-150℃。第一成型部531作为烘干部51的延续，温度逐步升高，出烘干部51后经过第一烘干单元5311和第二烘干单元5313的进一步蒸发和烘干，更有效降低极片20上残留的溶剂量。进一步，第二成型部533沿电池极片20的前进方向K依次包括第三烘干单元5331和第四烘干单元5333，第三烘干单元5331的温度控制为-20-10℃，第二烘干单元5313的温度控制为15-25℃。电池极片20出第二烘干单元5313后，依次进入第三烘干单元5331和第四烘干单元5333，由于第二烘干单元5313与第三烘干单元5331之间的温度差相差较大(达到100℃以上)，对极片20实现从高温至低温的快速急冷，从而降低PVDF的结晶度，改善极片20柔韧性，避免卷绕过程中极片20断裂。极片20从第三烘干单元5331进入第四烘干单元5333，由于第四烘干单元5333的温度接近常温，可使极片20的温度与室温保持接近，避免低温吸水。

请参考图1-图2，锂离子电池极片制备装置100还包括若干传动连接的导向辊70，借助若干导向辊70实现基材和电池极片20的传送。也就是说放卷机构10、涂布机构30、烘干机构50中均设置若干导向辊70。放卷机构10内的基材借助导向辊70的作用输送至涂布机构30中。优选地，放卷机构10出口相对应的导向辊70与涂布机构30入口相对应的导向辊70位于相同高度的水平位置。将靠近放卷机构10出口的导向辊70与靠近涂布机构30入口的导向辊70同水平设置，从而实现基材从放卷机构10平稳的进入至涂布机构30，也便于放卷机构10和涂布机构30的放置。经涂布机构30于基材上涂覆涂层后，借助导向辊70的作用输送至烘干机构50中，且涂层与导向辊70分别位于基材的两侧，即涂层与导向辊70不在相同侧，避免影响涂层。优选地，涂布机构30出口相对应的导向辊70与烘干机构50入口相对应的导向辊70位于相同高度的水平位置。将靠近涂布机构30出口的导向辊70与靠近烘干机构50入口的导向辊70同水平设置，从而实现极片20从涂布机构30平稳的进入至烘干机构50，避免涂层掉落。

下面结合图1-图2，详细说明本申请的锂离子电池极片制备装置100的工作原理：

工作过程中，放卷辊11放出基材，在若干传动连接的导向辊70作用下，基材绕过背辊33进入涂布区，模头31用于提供涂覆浆料，涂布于基材表面。于涂布机构30中完成涂布后，涂覆涂层的基材进入烘干部51，在烘干部51的烘干和蒸发作用下，涂层受热固化，溶剂挥发。极片20出烘干部51后进入第一烘干单元5311，进行烘干和蒸发，出第一烘干单元5311后进入第二烘干单元5313，进一步进行高温烘干和蒸发，出第二烘干单元5313后，进入第三烘干单元5331，由于第二烘干单元5313与第三烘干单元5331之间的温度差相差较大(达到100℃以上)，对极片20实现从高温至低温的快速急冷，从而降低PVDF的结晶度，改善极片20柔韧性。极片20出第三烘干单元5331后进入第四烘干单元5333，由于第四烘干单元5333的温度接近常温，可使极片20的温度与室温保持接近，避免低温吸水。极片20出第四烘干单元5333后收卷于收卷辊

以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种锂离子电池极片制备装置，其特征在于，包括放卷机构、涂布机构和烘干机构，所述放卷机构用于设置基材，所述涂布机构设置于所述放卷机构的下游，所述涂布机构内部收容有浆料，且用于将浆料涂布到基材以形成涂层，所述烘干机构设置于所述涂布机构的下游，且用于干燥基材上的涂层，所述烘干机构沿电池极片的前进方向依次包括烘干部和成型部，所述烘干部的温度控制为60-120℃，所述成型部沿电池极片的前进方向依次包括第一成型部和第二成型部，所述第一成型部的温度控制为100-150℃，所述第二成型部的温度控制为-20-25℃。

2.如权利要求1所述的锂离子电池极片制备装置，其特征在于，所述第一成型部沿电池极片的前进方向依次包括第一烘干单元和第二烘干单元，所述第一烘干单元的温度控制为100-130℃，所述第二烘干单元的温度控制为130-150℃。

3.如权利要求2所述的锂离子电池极片制备装置，其特征在于，所述第二成型部沿电池极片的前进方向依次包括第三烘干单元和第四烘干单元，所述第三烘干单元的温度控制为-20-10℃，所述第二烘干单元的温度控制为15-25℃。

4.如权利要求1所述的锂离子电池极片制备装置，其特征在于，还包括若干传动连接的导向辊，借助若干所述导向辊实现基材和电池极片的传送。

5.如权利要求4所述的锂离子电池极片制备装置，其特征在于，所述放卷机构出口相对应的所述导向辊与所述涂布机构入口相对应的所述导向辊位于相同高度的水平位置。

6.如权利要求4或5任一项所述的锂离子电池极片制备装置，其特征在于，所述涂布机构出口相对应的所述导向辊与所述烘干机构入口相对应的所述导向辊位于相同高度的水平位置。

7.如权利要求1所述的锂离子电池极片制备装置，其特征在于，所述涂布机构包括模头和背辊，所述模头用于提供涂覆浆料。

8.如权利要求1所述的锂离子电池极片制备装置，其特征在于，还包括收卷机构，所述收卷机构设置于所述烘干机构的下游。

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