CN215527789U - 一种负极极片补锂装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于锂电池的生产制造技术领域，公开了一种负极极片补锂装置。该负极极片补锂装置，包括极片输送机构、锂带输送机构，极片输送机构用于输送极片，锂带输送机构用于输送锂带；支撑辊和压延辊，在支撑辊和压延辊之间套设有辅助膜；转移辊，位于压延辊和极片之间并抵接于极片，锂带的两侧能够分别抵接于辅助膜和转移辊，使锂带能够压延成锂箔并粘附于转移辊的表面，并通过转移辊将锂箔贴附于极片上。该负极极片补锂装置通过在支撑辊和压延辊之间套设有辅助膜，在支撑辊和压延辊的共同作用下，使辅助膜能够形成一个封闭环结构，实现辅助膜的循环使用，通过引入可闭环循环利用的辅助膜，辅助膜重复利用率高，节省生产成本。

Description

一种负极极片补锂装置

技术领域

本实用新型涉及锂电池的生产制造技术领域，尤其涉及一种负极极片补锂装置。

背景技术

由于锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命及无记忆效应等优势，锂离子电池广泛应用于消费类电子产品与新能源汽车等领域中。然而在锂离子电池的电极材料首次充放电过程中，固态电解质膜(SEI膜)形成造成的锂损耗，限制锂离子电池能量密度的发挥，尤其是在硅基负极材料体系中表现更加明显，且在循环过程中副反应引起的活性锂损耗，会造成循环寿命缩短。

为了解决这个问题，现有技术采用负极极片补锂装置对极片进行补锂，以达到提高锂离子电池能量的密度与循环寿命的目的。负极极片补锂装置包括极片输送机构、锂带输送机构、辅助膜输送机构及转移机构，极片输送机构用于输送极片，锂带输送机构用于输送锂带，辅助膜输送机构用于输送辅助膜，锂带的两侧能够分别抵接于辅助膜和转移机构，以将压延后的锂带粘接至转移机构的表面，转移机构再将锂带输送至极片上，从而实现极片补锂的过程。

现有技术存在以下缺陷：

首先，由于锂带的两侧能够分别抵接于辅助膜和转移机构，辅助膜为锂带提供支撑，在补锂过程辅助膜只是一次性覆盖于锂带的表面，对于双面需要补锂的极片而言，则会需消耗极片双倍面积的辅助膜，且该辅助膜不能重复利用，造成补锂成本过高。

其次，由于缺少对辅助膜、锂带及转移机构的控制结构，使辅助膜、锂带及转移机构三者之间存在离型力难以控制的问题，辅助膜容易随着锂带的移动而跑偏的情况，影响转移机构对锂箔的转移，从而影响补锂效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种负极极片补锂装置，实现辅助膜的循环，节省生产成本。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种负极极片补锂装置，包括极片输送机构、锂带输送机构，所述极片输送机构用于输送极片，所述锂带输送机构用于输送锂带，所述负极极片补锂装置还包括：

支撑辊和压延辊，在所述支撑辊和所述压延辊之间套设有辅助膜；

转移辊，位于所述压延辊和所述极片之间并抵接于所述极片，所述锂带的两侧能够分别抵接于所述辅助膜和所述转移辊，使所述锂带能够压延成锂箔并粘附于所述转移辊的表面，并通过所述转移辊将所述锂箔贴附于所述极片上。

作为优选，所述辅助膜和所述压延辊之间的摩擦力大于所述辅助膜和所述锂带之间的摩擦力。

作为优选，在所述辅助膜靠近所述锂带的一侧涂覆有离型剂。

作为优选，还包括离型剂涂覆机构，所述离型剂涂覆机构用于向所述转移辊涂覆离型剂。

作为优选，在所述离型剂内添加有导电剂或锂盐或导电剂和锂盐的混合物。

作为优选，所述压延辊的直径小于所述转移辊的直径。

作为优选，所述压延辊的线速度小于等于所述转移辊的线速度。

作为优选，所述辅助膜可拆卸连接于所述支撑辊和所述压延辊。

作为优选，还包括清理机构，所述清理机构用于清理所述转移辊上的残渣。

作为优选，所述支撑辊的数量为两个，两个所述支撑辊和所述压延辊呈三角形布置，所述辅助膜分别套设于两个所述支撑辊和所述压延辊的外部。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的负极极片补锂装置，锂带输送机构能够释放锂带，压延辊和转移辊之间的缝隙较小，锂带进入压延辊和转移辊之间，在压延辊和转移辊的共同作用下，能够将锂带压延至锂箔。在此过程中，在压延辊的外壁上缠绕有辅助膜，压延辊在实现压延作用的同时，还实现对辅助膜的供给。通过设置锂带的两侧能够分别抵接于辅助膜和转移辊，辅助膜为锂带提供支撑的同时，还起到了对锂带的保护作用。由于转移辊的表面离型力大于辅助膜表面离型力，锂箔会粘附于转移辊的表面，与此同时，极片输送机构用于输送极片，通过设置转移辊位于压延辊和极片之间并抵接于极片，在压力的作用下，粘附于转移辊的表面的锂箔贴附于极片上，从而完成对极片的补锂过程。

通过在支撑辊和压延辊之间套设有辅助膜，在支撑辊和压延辊的共同作用下，使辅助膜能够形成一个封闭环结构，实现辅助膜的循环使用，与现有技术辅助膜一次性使用相比，通过引入可闭环循环利用的辅助膜，辅助膜重复利用率高，节省生产成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的负极极片补锂装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例二提供的负极极片补锂装置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例三提供的负极极片补锂装置的结构示意图。

图中：

1、极片输送机构；2、锂带输送机构；3、支撑辊；4、压延辊；5、离型剂涂覆机构；6、清理机构；7、转移辊；

11、放料辊；12、收料辊。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅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，本领域技术人员在没有作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。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例一

本实施例提供了一种负极极片补锂装置。如图1所示，该负极极片补锂装置包括极片输送机构1、锂带输送机构2、压延辊4及转移辊7，极片输送机构1用于输送极片，锂带输送机构2用于输送锂带，转移辊7位于压延辊4和极片之间并抵接于极片，在压延辊4的外壁上缠绕有辅助膜，锂带的两侧能够分别抵接于辅助膜和转移辊7，使锂带能够压延成锂箔并粘附于转移辊7的表面，并通过转移辊7将锂箔贴附于极片上。

本实施例提供的负极极片补锂装置，锂带输送机构2能够释放锂带，锂带的厚度大于1mm，则锂带具体为厚锂带，锂带进入压延辊4和转移辊7之间，压延辊4和转移辊7之间的缝隙较小，在压延辊4和转移辊7的共同作用下，能够将锂带压延至锂箔，锂箔的厚度在2μm-10μm之间，以完成将厚锂带压延至超薄锂箔的过程。在此过程中，在压延辊4的外壁上缠绕有辅助膜，压延辊4在实现压延作用的同时，还实现对辅助膜的供给。通过设置锂带的两侧能够分别抵接于辅助膜和转移辊7，辅助膜为锂带提供支撑的同时，还起到了对锂带的保护作用。由于转移辊7的表面离型力大于辅助膜表面离型力，锂箔会粘附于转移辊7的表面，与此同时，极片输送机构1用于输送极片，通过设置转移辊7位于压延辊4和极片之间并抵接于极片，在压力的作用下，粘附于转移辊7的表面的锂箔贴附于极片上，从而完成对极片的补锂过程。

其中，极片输送机构1包括放料辊11和收料辊12，极片分别绕设于放料辊11和收料辊12，放料辊11用于极片的放料，收料辊12用于完成补锂的极片的收料。

如果在补锂过程辅助膜只是一次性覆盖于锂带的表面，对于双面需要补锂的极片而言，则会需消耗极片双倍面积的辅助膜，且该辅助膜不能重复利用，造成补锂成本过高。为了解决这个问题，该负极极片补锂装置还包括支撑辊3，在支撑辊3和压延辊4之间套设有辅助膜，在支撑辊3和压延辊4的共同作用下，使辅助膜能够形成一个封闭环结构，实现辅助膜的循环使用，与现有技术辅助膜一次性使用相比，通过引入可闭环循环利用的辅助膜，辅助膜重复利用率高，节省生产成本。

可以理解的是，辅助膜可拆卸连接于支撑辊3和压延辊4。通过设置辅助膜为可拆卸结构，辅助膜可根据使用过程中外表面离型力与损坏程度定期更换，以保证辅助膜对锂带一直具有良好的辅助支撑作用。

优选地，支撑辊3的位置可调，通过控制支撑辊3的位置，控制辅助膜的张力。

由于在锂带进行压延过程中，辅助膜对变薄变长的锂箔起到了支撑的作用，在锂箔需要粘附于转移辊7上时，需要锂箔能够和辅助膜分离，如果锂箔和辅助膜不能进行分离，辅助膜容易随着锂带的移动而跑偏的情况，影响转移辊7对锂箔的转移。为了解决这个问题，辅助膜和压延辊4之间的摩擦力大于辅助膜和锂带之间的摩擦力。具体地，辅助膜采用PET膜、PP膜、PE膜或不锈钢箔制成，将辅助膜的内表面进行粗糙处理，使得辅助膜内表面与压延辊4的摩擦力大于压延辊4和转移辊7在压延锂带的阻力，实现辅助膜与压延辊4同步运转，避免出现辅助膜跑偏的情况，从而保证转移辊7对极片的补锂效果。

为了进一步保证锂箔和辅助膜的分离效果，在辅助膜靠近锂带的一侧涂覆有离型剂。换而言之，辅助膜的外表面进行离型剂处理，离型剂具体为聚甲基硅氧烷类及聚醚类，在保证锂带压延效果的同时，保证锂箔和辅助膜的分离。

为了进一步提高金属锂箔的压延效果，该负极极片补锂装置还包括离型剂涂覆机构5，离型剂涂覆机构5用于向转移辊7涂覆离型剂，涂覆方式可以是喷涂、挤压涂覆及转移涂覆中的一种。

优选地，在离型剂内添加有导电剂或锂盐或导电剂和锂盐的混合物，使离型剂具备离子、电子或混合电导，从而降低离型剂对锂离子扩散的影响。

进一步地，压延辊4的直径d小于转移辊7的直径D。优选地，100mm≤d≤200mm，200mm≤D≤500mm。通过设置压延辊4的直径d小于转移辊7的直径D，能够更好的实现超薄金属锂的压延制备及在负极极片表面的转移。

进一步地，压延辊4的线速度v1小于等于转移辊7的线速度v2，0.4≤v1/v2≤1。通过设置压延辊4的线速度v1小于等于转移辊7的线速度v2，能够保证锂箔的压延效果。

由于转移辊7在转移过程中，转移辊7的表面上不可避免残留残渣，为此，该负极极片补锂装置还包括清理机构6，清理机构6用于清理转移辊7上的残渣，清理机构6能够清理转移辊7残留的金属锂残渣。具体地，清理机构6包括刮刀和吸嘴，刮刀用于将残渣从转移辊7上分离，吸嘴用于吸取残渣。

可以理解的是，上述机构可以用于极片的单面补锂，如果极片需要双面补锂，则锂带输送机构2、支撑辊3、压延辊4、转移辊7、离型剂涂覆机构5及清理机构6的数量为两个，并分别对称设置于极片的两侧，相当于两套系统同时对极片的两面进行补锂，同步性好，生产效率高。

实施例二

本实施例和实施例一的结构类似，区别仅在于支撑辊3的数量不同。

如图2所示，支撑辊3的数量为两个，两个支撑辊3和压延辊4呈三角形布置，辅助膜分别套设于两个支撑辊3和压延辊4的外部。采用这种设置的目的是，第一，增加了辅助膜的整体长度，提高对锂带的支撑效果；第二，两个支撑辊3都能对辅助膜进行张力调节，提高张力调节范围。

实施例三

本实施例和实施例一的结构类似，区别仅在于支撑辊3的形式不同。

支撑辊3不是单一一个辊，而是两个。具体地，如图3所示，支撑辊3包括辅助膜放卷机构31与辅助膜收卷机构32，在工作过程中，辅助膜由辅助膜放卷机构31放料后，再完全转移到辅助膜收卷机构32，可以将辅助膜收卷机构32的辅助膜再次安装到辅助膜放卷机构3中重新使用，以实现重复利用。可以理解的是，该种结构，辅助膜不是闭环结构，而是开环结构，同样适用。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种负极极片补锂装置，包括极片输送机构(1)、锂带输送机构(2)，所述极片输送机构(1)用于输送极片，所述锂带输送机构(2)用于输送锂带，其特征在于，所述负极极片补锂装置还包括：

支撑辊(3)和压延辊(4)，在所述支撑辊(3)和所述压延辊(4)之间套设有辅助膜；

转移辊(7)，位于所述压延辊(4)和所述极片之间并抵接于所述极片，所述锂带的两侧能够分别抵接于所述辅助膜和所述转移辊(7)，使所述锂带能够压延成锂箔并粘附于所述转移辊(7)的表面，并通过所述转移辊(7)将所述锂箔贴附于所述极片上。

2.根据权利要求1所述的负极极片补锂装置，其特征在于，所述辅助膜和所述压延辊(4)之间的摩擦力大于所述辅助膜和所述锂带之间的摩擦力。

3.根据权利要求2所述的负极极片补锂装置，其特征在于，在所述辅助膜靠近所述锂带的一侧涂覆有离型剂。

4.根据权利要求1所述的负极极片补锂装置，其特征在于，还包括离型剂涂覆机构(5)，所述离型剂涂覆机构(5)用于向所述转移辊(7)涂覆离型剂。

5.根据权利要求4所述的负极极片补锂装置，其特征在于，在所述离型剂内添加有导电剂或锂盐或导电剂和锂盐的混合物。

6.根据权利要求1所述的负极极片补锂装置，其特征在于，所述压延辊(4)的直径小于所述转移辊(7)的直径。

7.根据权利要求1所述的负极极片补锂装置，其特征在于，所述压延辊(4)的线速度小于等于所述转移辊(7)的线速度。

8.根据权利要求1所述的负极极片补锂装置，其特征在于，所述辅助膜可拆卸连接于所述支撑辊(3)和所述压延辊(4)。

9.根据权利要求1所述的负极极片补锂装置，其特征在于，还包括清理机构(6)，所述清理机构(6)用于清理所述转移辊(7)上的残渣。

10.根据权利要求1所述的负极极片补锂装置，其特征在于，所述支撑辊(3)的数量为两个，两个所述支撑辊(3)和所述压延辊(4)呈三角形布置，所述辅助膜分别套设于两个所述支撑辊(3)和所述压延辊(4)的外部。

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