CN216161767U - 一种补锂装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于锂电池的生产制造技术领域，公开了一种补锂装置。该补锂装置，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；压延机构，包括第一压延辊和第二压延辊，在第一压延辊和第二压延辊之间设置有用于容纳和压延锂带的间隙；转移辊，位于第二压延辊和极片之间并抵接于极片，在第二压延辊和转移辊之间套设有辅助膜，锂带的两侧能够分别抵接于第一压延辊和辅助膜，使锂带能够压延成锂箔并粘附于辅助膜上，并通过转移辊将锂箔贴附于极片上。该补锂装置，通过增加辅助膜的方式，将压延过程和转移过程分开，能够同时满足压延和转移的功能需求，兼容性好。

Description

一种补锂装置

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。现有补锂装置具有以下两种形式：

第一种，补锂装置采用分体压延一次性覆膜的形式，该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。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。

第二种，补锂装置采用无辅助膜的一体压延的形式，该补锂装置的转移机构在起到转移作用的同时，还起到了压延的作用，对于压延过程而言，需要转移机构具有较小的尺寸，以将较厚的锂带压延至较薄的锂箔；对于转移过程而言，需要转移机构具有较大的尺寸，以降低极片的延展效果，存在转移机构难以兼容压延过程和转移过程的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种补锂装置，能够同时满足压延和转移的功能需求，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，所述补锂装置还包括：

压延机构，包括第一压延辊和第二压延辊，在所述第一压延辊和所述第二压延辊之间设置有用于容纳和压延所述锂带的间隙；

转移辊，位于所述第二压延辊和所述极片之间并抵接于所述极片，在所述第二压延辊和所述转移辊之间套设有辅助膜，所述锂带的两侧能够分别抵接于所述第一压延辊和所述辅助膜，使所述锂带能够压延成锂箔并粘附于所述辅助膜上，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，所述第一压延辊的直径和所述第二压延辊的直径均为d，所述转移辊的直径为D，其中d＜D。

作为优选，所述第一压延辊的线速度小于等于所述第二压延辊的线速度。

作为优选，还包括离型剂涂覆机构，所述离型剂涂覆机构位于所述锂带输送机构和所述第一压延辊之间，用于向所述锂带涂覆离型剂。

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，所述辅助膜和所述第二压延辊、转移辊之间总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，还包括支撑辊，所述辅助膜分别套设于所述支撑辊、所述第二压延辊及所述转移辊的外部。

作为优选，在所述转移辊的外壁上设置有凸起。

作为优选，所述凸起的数量可以为多个，多个所述凸起的延伸方向与所述转移辊的轴线方向相互垂直并沿所述转移辊的周向平行间隔分布，或多个所述凸起的延伸方向与所述转移辊的轴线方向平行设置并沿所述转移辊的周向平行间隔分布。

作为优选，还包括清理机构，所述清理机构用于清理所述辅助膜上的残渣。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的补锂装置，在第一压延辊和第二压延辊的共同作用下，能够将锂带压延至锂箔，以完成将厚锂带压延至超薄锂箔的过程。在第二压延辊和转移辊之间套设有辅助膜，第二压延辊在实现压延作用的同时，还实现对辅助膜的供给。锂带的两侧能够分别抵接于第一压延辊和辅助膜，辅助膜为锂带提供支撑与转移作用。锂带能够压延成锂箔并粘附于辅助膜上，并通过转移辊将锂箔贴附于极片上，转移辊起到了对锂箔进行转移的作用。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第二压延辊和极片之间并抵接于极片，在压力的作用下，粘附于辅助膜的表面的锂箔贴附于极片上，从而完成对极片的补锂过程。

该补锂装置，在转移辊和第二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。通过在第一压延辊和第二压延辊之间设置有用于容纳和压延锂带的间隙，以完成压延过程，辅助膜通过转移辊将锂箔贴附于极片上，完成锂箔转移贴合过程，通过增加辅助膜的方式，将压延过程和转移过程分开，能够同时满足压延和转移的功能需求，兼容性好。

附图说明

图1是本实用新型补锂装置的结构示意图；

图2是本实用新型补锂装置中转移辊表面一种形式的结构示意图；

图3是本实用新型补锂装置中转移辊表面另一种形式的结构示意图。

图中：

100、辅助膜；

1、极片输送机构；2、锂带输送机构；3、支撑辊；4、压延机构；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；

41、第一压延辊；42、第二压延辊；

71、凸起。

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。

本实施例提供了一种补锂装置，用于对极片进行补锂。如图1所示，该补锂装置包括极片输送机构1、锂带输送机构2、压延机构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，压延机构4用于锂带的压延，在压延机构4和转移辊7之间缠绕有辅助膜100，锂带能够压延成锂箔并粘附于辅助膜100的表面，辅助膜100为锂带提供支撑与转移的作用。转移辊7位于压延机构4和极片之间并抵接于极片，转移辊7起到了中间转移的作用，通过转移辊7将锂箔贴附于极片上。

其中，极片输送机构1包括极片放料辊11和极片收料辊12，极片分别绕设于极片放料辊11和极片收料辊12，极片放料辊11用于极片的放料，极片收料辊12用于完成补锂的极片的收料。极片放料辊11和极片收料辊12中至少一个能够转动，带动极片的移动，从而实现极片的输送过程。锂带输送机构2包括锂带放料辊，锂带缠绕于锂带放料辊的外部，锂带放料辊用于锂带的放料，锂带放料辊11能够转动，带动锂带的移动，从而实现锂带的输送过程。

如果在补锂过程辅助膜100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100，且该辅助膜100不能重复利用，造成补锂成本过高。同时，如果利用压延机构4和转移辊7进行压延，则转移辊7存在无法兼容压延过程和转移过程两个过程的问题。

为了解决这个问题，压延机构4包括第一压延辊41和第二压延辊42，在第一压延辊41和第二压延辊42之间设置有用于容纳和压延锂带的间隙，锂带输送机构2能够将锂带释放至第一压延辊41和第二压延辊42之间的间隙，锂带的厚度大于1mm，则锂带具体为厚锂带，第一压延辊41和第二压延辊42之间的间隙较小，在第一压延辊41和第二压延辊42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，在第二压延辊42和转移辊7之间套设有辅助膜100，第二压延辊42在实现压延作用的同时，还实现对辅助膜100的供给。锂带的两侧能够分别抵接于第一压延辊41和辅助膜100，辅助膜100为锂带提供支撑与转移作用。锂带能够压延成锂箔并粘附于辅助膜100上，并通过转移辊7将锂箔贴附于极片上，转移辊7起到了对锂箔进行转移的作用。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位于第二压延辊42和极片之间并抵接于极片，在压力的作用下，粘附于辅助膜100的表面的锂箔贴附于极片上，从而完成对极片的补锂过程。

本实施例提供的补锂装置，在转移辊7和第二压延辊42的共同作用下，使辅助膜100能够形成一个封闭环结构，实现辅助膜100的循环使用，与现有技术辅助膜100一次性使用相比，通过引入可闭环循环利用的辅助膜100，辅助膜100重复利用率高，节省生产成本。通过在第一压延辊41和第二压延辊42之间设置有用于容纳和压延锂带的间隙，以完成压延过程，辅助膜100通过转移辊7将锂箔贴附于极片上，完成锂箔转移贴合过程，通过增加辅助膜100的方式，将压延过程和转移过程分开，能够同时满足压延和转移的功能需求，兼容性好。

其中，第一压延辊41的直径和第二压延辊42的直径均为d，转移辊7的直径为D，其中d＜D。本实施例优选100mm≤d≤200mm，200mm≤D≤500mm。通过设置两个压延辊的直径尺寸较小，在压延工序使用两个小辊径的压延辊，能够将较厚的锂带压延至较薄的锂箔，从而实现超薄金属锂箔的制备。通过设置转移辊7的直径尺寸较大，在转移工序使用大辊径的转移辊7，避免锂箔在转移的过程中造成极片的延展，以达到降低极片的延展效果的目的。

进一步地，第一压延辊41的线速度v1小于等于第二压延辊42的线速度v2，本实施例优选0.4≤v1/v2≤1。通过设置第一压延辊41的线速度v1小于等于第二压延辊42的线速度v2，使两个压延辊之间存在线速度差，以保证锂箔的压延效果。

由于在锂带进行压延过程中，辅助膜100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100分离，如果锂箔和辅助膜100不能进行分离，辅助膜100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100和第二压延辊42及转移辊7之间总摩擦力大于辅助膜100和锂带之间的摩擦力。具体地，辅助膜100采用PET膜、PP膜、PE膜或不锈钢箔制成，将辅助膜100的外表面进行光滑处理，将辅助膜100的内表面进行粗糙处理，使得辅助膜100内表面与第二压延辊42、转移辊7之间的总摩擦力大于压延辊和转移辊7在压延锂带的阻力，实现辅助膜100与第二压延辊42及转移辊7同步运转，避免出现辅助膜100跑偏的情况，从而保证转移辊7对极片的补锂效果。

为了实现锂箔的延展压延，并在延展后贴合到辅助膜100上，在压延之前，将锂带两侧表面涂覆有离型剂，离型剂具体为聚甲基硅氧烷类及聚醚类。通过调节离型剂种类与涂覆量，使辅助膜侧的离型力大于第一压延辊41的离型力，锂箔能够完全粘贴到辅助膜100的外表面，在保证锂带压延效果的同时，保证锂箔和第一压延辊41的分离。

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。

为了进一步提高金属锂箔的压延效果，该补锂装置还包括离型剂涂覆机构5，离型剂涂覆机构5位于锂带输送机构2和第一压延辊41之间，用于向锂带涂覆离型剂，起到了对锂带进行离型剂的补涂作用。涂覆方式可以是喷涂、挤压涂覆及转移涂覆中的一种。

进一步地，该补锂装置还包括支撑辊3，辅助膜100分别套设于支撑辊3、第二压延辊42及转移辊7的外部，在支撑辊3、第二压延辊42及转移辊7的共同作用下，使辅助膜100能够形成一个封闭环结构，实现辅助膜100的循环使用，与现有技术辅助膜100一次性使用相比，通过引入可闭环循环利用的辅助膜100，辅助膜100重复利用率高，节省生产成本。

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100的张力。

可以理解的是，辅助膜100可拆卸连接于支撑辊3和压延辊。通过设置辅助膜100为可拆卸结构，辅助膜100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100对锂带一直具有良好的辅助支撑作用。

为了提升极片的电解液浸润效果，补锂方式还可以是条纹状补锂，为实现条纹状补锂，如图1-图3所示，转移辊7的外壁上设置有凸起71。通过设置凸起71，凸起71起到减少接触面积，增大压强的作用，在压力的作用下，与凸起71位置相对应锂箔能够更好转移到极片上。

优选地，凸起71可以是沿转移辊7宽度方向设置(如图2所示)，凸起71的数量可以为多个，多个凸起71的延伸方向与转移辊7的轴线方向平行设置并沿转移辊7的周向平行间隔分布，形成横向条纹状结构。

凸起71可以是沿转移辊7长度方向设置(如图3所示)，凸起71的数量可以为多个，多个凸起71的延伸方向与所述转移辊7的轴线方向相互垂直并沿转移辊7的周向平行间隔分布，形成竖向条纹状结构。利用条纹状结构，提高锂箔转移的均匀性。

由于在转移过程中，在相邻两个凸起71之间不可避免残留残渣，为此，如图1所示，该补锂装置还包括清理机构6，清理机构6用于清理辅助膜100上的残渣，避免残留的金属锂残渣贴附至极片上，从而影响极片表面的平整性。具体地，清理机构6包括刮刀和吸嘴，刮刀用于将残渣从辅助膜100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、第一压延辊41、第二压延辊42、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。

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 (9)

1.一种补锂装置，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，所述补锂装置还包括：

压延机构(4)，包括第一压延辊(41)和第二压延辊(42)，在所述第一压延辊(41)和所述第二压延辊(42)之间设置有用于容纳和压延所述锂带的间隙；

转移辊(7)，位于所述第二压延辊(42)和所述极片之间并抵接于所述极片，在所述第二压延辊(42)和所述转移辊(7)之间套设有辅助膜(100)，所述锂带的两侧能够分别抵接于所述第一压延辊(41)和所述辅助膜(100)，使所述锂带能够压延成锂箔并粘附于所述辅助膜(100)上，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所述的补锂装置，其特征在于，所述第一压延辊(41)的直径和所述第二压延辊(42)的直径均为d，所述转移辊(7)的直径为D，其中d＜D。

3.根据权利要求1所述的补锂装置，其特征在于，所述第一压延辊(41)的线速度小于等于所述第二压延辊(42)的线速度。

4.根据权利要求1所述的补锂装置，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)位于所述锂带输送机构(2)和所述第一压延辊(41)之间，用于向所述锂带涂覆离型剂。

5.根据权利要求1所述的补锂装置，其特征在于，所述辅助膜(100)和所述第二压延辊(42)、所述转移辊(7)之间总摩擦力大于所述辅助膜(100)和所述锂带之间的摩擦力。

6.根据权利要求1所述的补锂装置，其特征在于，还包括支撑辊(3)，所述辅助膜(100)分别套设于所述支撑辊(3)、所述第二压延辊(42)及所述转移辊(7) 的外部。

7.根据权利要求1所述的补锂装置，其特征在于，所述转移辊(7)的外壁上设置有凸起(71)。

8.根据权利要求7所述的补锂装置，其特征在于，所述凸起(71)的数量可以为多个，多个所述凸起(71)的延伸方向与所述转移辊(7)的轴线方向相互垂直并沿所述转移辊(7)的周向平行间隔分布，或多个所述凸起(71)的延伸方向与所述转移辊(7)的轴线方向平行设置并沿所述转移辊(7)的周向平行间隔分布。

9.根据权利要求7所述的补锂装置，其特征在于，还包括清理机构(6)，所述清理机构(6)用于清理所述辅助膜(100)上的残渣。

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