CN216720037U - 一种锂膜两用的极片条形间隔预锂化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锂膜两用的极片条形间隔预锂化装置，包括：锂膜放卷组件，包含第一锂膜放卷组件和第二锂膜放卷组件；第一极片放卷组件和第一极片收卷组件；位于锂膜放卷组件和第一极片放卷组件下游的至少一个滚压辊的工作区域具有条形间隔的第一辊压装置；第二极片放卷组件和第二极片收卷组件；设置于第二极片放卷组件和第二极片收卷组件之间的第二辊压装置；支撑膜收卷组件，用于第一支撑膜和第二支撑膜的收卷；其中，在所述第一辊压装置和所述第二辊压装置之间，还包括：条状锂膜张力隔绝及控制组件和条状锂膜缓存及张力控制组件。本实用新型可以实现将两卷锂膜一次性条形间隔的转移到两卷极片上，精准控制补锂量的同时提高了生产效率。

Description

一种锂膜两用的极片条形间隔预锂化装置

技术领域

本实用新型涉及电池制造技术领域，尤其涉及锂电池技术领域，具体涉及一种锂膜两用的极片条形间隔预锂化装置。

背景技术

锂离子电池由于比能量高、体积小和循环寿命长的优势，成为应用范围最广的二次电池之一。随着电子设备、电动车等大功率、高能量设备的不断发展，对锂离子电池能量密度需求越来越高。

目前已证实通过在极片上进行覆锂可以有效提高锂离子电池的能量密度。常规锂电池需补锂量一般在1-2微米，但实际生产中并无法生产如此薄的金属锂箔。据悉，目前生产的最薄锂箔在4-5微米左右，而且是具有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜作为载体(支撑膜)的锂膜。因此，直接应用于电池中进行补锂时存在金属锂过量的问题。

发明内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种锂膜两用的极片条形间隔预锂化装置，通过该装置可以将4-5微米厚度的锂膜条形间隔的转移到两卷电池极片上，在每个极片上形成厚度为4-5微米的具有条状间隔的多个锂条，这些锂条的载锂量相当于2微米左右的金属锂箔的载锂量，即相对厚度为约2微米。本实用新型中的装置可以批量化、连续、卷对卷的生产，对于锂电行业预锂化工序精准控制补锂量起决定性作用。

本实用新型提供一种锂膜两用的极片条形间隔预锂化设备，包括：

锂膜放卷组件，所述锂膜放卷组件包含第一锂膜放卷组件和第二锂膜放卷组件，用于第一锂膜和第二锂膜的放卷；

第一极片放卷组件，用于第一极片的放卷；

位于锂膜放卷组件和第一极片放卷组件下游的第一辊压装置，所述第一辊压装置包含上滚压辊和下滚压辊，上滚压辊和下滚压辊中至少一个滚压辊的工作区域具有条形间隔且至少一个滚压辊的轴承座固定安装，上滚压辊和下滚压辊之间具有可以使第一锂膜、第一极片和第二锂膜穿过且可以调整的间隙，用于第一锂膜、第一极片和第二锂膜的第一次辊压，第一次辊压后获得条形间隔预锂化的第一极片、第一条状锂膜和第二条状锂膜；

第一极片收卷组件，用于条形间隔预锂化的第一极片的收卷；

第二极片放卷组件，用于第二极片的放卷；

第二辊压装置，包含上滚压辊和下滚压辊，上滚压辊和下滚压辊之间具有可以使第一条状锂膜、第二极片和第二条状锂膜穿过且可以调整的间隙，用于第一条状锂膜、第二极片和第二条状锂膜的第二次辊压，将第一条状锂膜和第二条状锂膜上的条状锂层转移复合到第二极片上，第二次辊压后获得条形间隔预锂化的第二极片、第一支撑膜和第二支撑膜；

支撑膜收卷组件，所述支撑膜收卷组件包含第一支撑膜收卷组件和第二支撑膜收卷组件，用于第一支撑膜和第二支撑膜的收卷；

第二极片收卷组件，用于条形间隔预锂化的第二极片的收卷，

其中，在所述第一辊压装置和所述第二辊压装置之间，还包括：

条状锂膜张力隔绝及控制组件，用于第一次辊压后第一条状锂膜和第二条状锂膜张力的控制和与第二次辊压前张力的隔绝，实现第一次辊压的后张力和第二次辊压的前张力的单独控制，和

条状锂膜缓存及张力控制组件，设置于条状锂膜张力隔绝及控制组件的下游，用于第一次辊压后第一条状锂膜和第二条状锂膜的缓存以及第二次辊压前张力的控制，

并且，在锂膜放卷组件、极片放卷组件、极片收卷组件和支撑膜收卷组件中，以及在条状锂膜张力隔绝及控制组件与第一辊压装置之间和在条状锂膜张力隔绝及控制组件与第二辊压装置之间，设置有张力检测传感器，用于各个阶段张力的检测。

可选的，所述第一锂膜放卷组件和第二锂膜放卷组件中还包含锂膜清洁组件，所述锂膜清洁组件用于支撑膜侧锂渣的清洁，防止锂渣进入条形间隔辊压装置堆积在滚压辊上导致极片损坏。

可选的，锂膜清洁组件采用毛刷轮滚刷的方式或采用刮刀进行刮除的方式。

可选的，所述条形间隔为均与分布的、具有较为明确分界线的凹凸状间隔，凹凸状间隔的尺寸为0.5mm-5mm。凸部与凹部的宽度可以相等。

可选的，具有条形间隔滚压辊的凹部截面形状为矩形。

可选的，具有条形间隔滚压辊的凹部截面形状为半圆形或具有弧形底的槽型。

可选的，上滚压辊和下滚压辊都具有条形间隔时，两个滚压辊的关系应为凸对凸，凹对凹。

可选的，所述锂膜放卷组件、第一极片放卷组件、第一极片收卷组件、第二极片放卷组件、第二极片收卷组件、和支撑膜收卷组件中的至少一个还包括张力检测传感器、张力控制元件。

可选的，所述锂膜放卷组件、第一极片放卷组件、第一极片收卷组件、第二极片放卷组件、第二极片收卷组件、和支撑膜收卷组件中的至少一个还包括纠偏检测传感器、纠偏组件。

本实用新型的技术方案至少具有以下优点之一：

1、使用连续锂膜分两次直接条状间隔转移到两个极片上，无任何金属锂浪费，生产成本低，效率高；

2、放卷端设置锂膜清洁组件，防止锂膜薄膜侧的锂渣粘附到滚压辊或支撑辊上，使得生产过程顺利进行；

3、条形间隔辊压装置(第一辊压装置)的滚压辊上设置有较为明确分界线的凹凸状条形间隔，使得锂膜上金属锂层可以条形间隔的转移到待预锂化极片上；

4、本实用新型技术方案结构简单易行，采用卷对卷式方案，可以批量快速生产。

附图说明

图1是本实用新型一个具体实施方案的简图。

图2是图1中条形间隔辊压装置(第一辊压装置)中上下滚压辊的一实施例示意图。

图3是图1中锂膜清洁组件一实施例示意图。

图4是第一辊压装置滚压后的效果示意图。

图5是第二辊压装置滚压后的效果示意图。

图号说明：

10第一辊压装置(条形间隔辊压装置) 11上滚压辊 12下滚压辊

100滚压辊工作区域 101滚压辊凹部 102滚压辊凸部

201支撑辊 202纠偏检测传感器 203张力检测传感器

21第一锂膜放卷组件 22第二锂膜放卷组件 23第一极片放卷组件

24锂膜清洁组件 241毛刷轮 242集尘罩

243吸尘管道 26第一极片收卷组件

27条状锂膜张力隔绝及控制组件 28条状锂膜缓存及张力控制组件

30第二辊压装置 41第二极片放卷组件 42第一支撑膜收卷组件

43第二支撑膜收卷组件 44第二极片收卷组件 A1第一锂膜

A2第一条状锂膜 A3第一支撑膜 B1第二锂膜

B2第二条状锂膜 B3第二支撑膜 P1第一极片

P2第二极片

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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“上”、“下”等，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，因此不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合附图对锂膜两用的极片条形间隔预锂化设备的一个具体实施例做详细的说明。

本实用新型提供了一种用于锂膜两用的极片条形间隔预锂化方法的设备，参考图1到图5，所述用于锂膜两用的极片条形间隔预锂化方法的设备包括：条形间隔辊压装置(第一辊压装置)10，所述条形间隔辊压装置10包含上滚压辊11和下滚压辊12，上滚压辊11和下滚压辊12中上下滚压辊的工作区域100都具有条形间隔的凹部101和凸部102，上滚压辊11和下滚压辊12之间具有可以使第一锂膜A1、第一极片P1和第二锂膜B1穿过的且可以调整的间隙，用于第一锂膜A1、第一极片P1和第二锂膜B1的第一次辊压；第一锂膜放卷组件21和第二锂膜放卷组件22，用于第一锂膜A1和第二锂膜B1的放卷和精确张力控制；第一极片放卷组件23，用于第一极片P1的放卷和精确张力控制；第一极片收卷组件26，用于条形间隔预锂化后第一极片P1的收卷和收卷张力的精确控制；条状锂膜张力隔绝及控制组件27，用于第一次辊压后第一条状锂膜A2和第二条状锂膜B2张力的控制和与第二次辊压前张力的隔绝，使得可以单独控制第一次辊压的后张力和第二次辊压的前张力；张力检测传感器203，分别设置于锂膜放卷组件(21和22)、极片放卷组件(23和41)、极片收卷组件(26和44)、支撑膜收卷组件(42和43)以及条状锂膜(A2和B2)张力隔绝及控制组件27的前端和后端，用于各个阶段张力的检测，便于实现张力精确控制；条状锂膜缓存及张力控制组件28，设置于条状锂膜张力隔绝及控制组件27的后端且第二辊压装置30的前端，用于第一次辊压后第一条状锂膜A2和第二条状锂膜B2的缓存以及第二次辊压前张力的控制；第二极片放卷组件41，用于第二极片P2的放卷和精确张力控制；第二辊压装置30，用于第二次辊压，将第一条状锂膜A2和第二条状锂膜B2上的条状锂层转移复合到第二极片P2上；第二极片收卷组件44，用于条形间隔预锂化后第二极片P2的收卷和收卷张力的精确控制；支撑膜收卷组件(42和43)，所述支撑膜收卷组件包含第一支撑膜收卷组件42和第二支撑膜收卷组件43，用于第一支撑膜A3和第二支撑膜B3的收卷和精确张力控制。

在本实施例，第一锂膜放卷组件21和第二锂膜放卷组件22中还包含锂膜清洁组件24，所述锂膜清洁组件24用于锂膜薄膜侧锂渣的清洁，防止锂渣进入条形间隔辊压装置10堆积在滚压辊上导致极片损坏。锂膜清洁组件24的一个具体实施方案如图3所示，该锂膜清洁组件24由毛刷轮241、集尘罩242和吸尘管道243构成，其中吸尘管道243与吸尘装置(图中未画出)连接。应当理解，所述毛刷轮241应该还包括毛刷轮驱动装置，以便控制毛刷轮绕自身轴线旋转。其工作原理为，毛刷轮241探出集尘罩242的部分与锂膜没有金属锂的一面(后称为锂膜背面或支撑膜侧)接触，毛刷轮241旋转运动将锂膜背面残留的锂渣刷掉后由吸尘装置通过吸尘管道243将其吸除并收集。此处仅给出这一具体实施例进行描述，锂膜清洁组件24还可以采用其他方式达到同样的效果，比如采用刮刀进行刮除的方式，所述刮刀上还可以包含储屑槽，用于收集刮除的锂渣。

本实用新型中极片条形间隔预锂化装置的工作原理，参考图1-图5，在生产前，将条形间隔辊压装置10的上滚压辊11和下滚压辊12调整到合适的位置，使得上滚压辊11和下滚压辊12之间具备适合将第一锂膜A1、第一极片P1和第二锂膜B1穿过的间隙。将第一锂膜A1固定到第一锂膜放卷组件21的放卷轴上，第二锂膜B1固定到第二锂膜放卷组件22的放卷轴上，待预锂化的第一极片P1固定到第一极片放卷组件23的放卷轴上，然后将第一锂膜A1、待预锂化的第一极片P1和第二锂膜B1参照图1所示方式依次穿过支撑辊201、纠偏检测传感器202、张力检测传感器203、锂膜清洁组件24、条形间隔辊压装置10；然后将第一极片P1穿过支撑辊201、张力检测传感器203后固定到第一极片收卷组件26的收卷轴上；将第二极片P2经由第二极片放卷组件41进行放卷，再次将第一条状锂膜A2和第二条状锂膜B2的锂层侧与第二极片P2相对设置后穿过辊压装置30，最后分别通过第一支撑膜收卷组件42、第二支撑膜收卷组件43和第二极片收卷组件44进行收卷。

参考图1、图4和图5开启收放卷设备，施加放卷端和收卷端张力，控制条形间隔辊压装置10使上滚压辊11和下滚压辊12将第一锂膜A1、待预锂化的第一极片P1和第二锂膜B1压实，调整压力大小使得锂膜与极片分离预锂化后的第一极片P1效果完好。第一锂膜A1和第二锂膜B1放卷后经过纠偏检测传感器202检测后根据检测结果实时调节带材位置，保证带材相对位置不变，锂膜清洁组件24将第一锂膜A1和第二锂膜B1背面的锂渣清楚干净，然后进入条形间隔辊压装置10，由于条形间隔辊压装置10的上滚压辊11和下滚压辊12具有凹凸形的条形间隔，当条形间隔辊压装置10施加压力时，仅上滚压辊11和下滚压辊12凸部压实到了锂膜上，因此只有凸部102对应位置的锂膜上的金属锂转移到了待预锂化的第一极片P1上，而凹部101对应位置的锂膜上的金属锂仍留在原来的支撑膜上。

将第一次经过条形间隔辊压组件10辊压后剩余的第一条状锂膜A2、第二极片P2和第二条状锂膜B2采用辊压装置30进行二次辊压，辊压后第一条状锂膜A2和第二条状锂膜B2上的条状金属锂全部装移到了第二极片P2上。

本实施例中，还优选使用了条状锂膜张力隔绝及控制组件27和条状锂膜缓存及张力控制组件28，使得第一次辊压的后张力与第二次辊压的前张力进行隔绝，使得多次辊压时的前后张力都可以单独控制。

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 (6)

1.一种锂膜两用的极片条形间隔预锂化设备，其特征在于，所述设备包括：

锂膜放卷组件，所述锂膜放卷组件包含第一锂膜放卷组件和第二锂膜放卷组件，用于第一锂膜和第二锂膜的放卷；

第一极片放卷组件，用于第一极片的放卷；

位于锂膜放卷组件和第一极片放卷组件下游的第一辊压装置，所述第一辊压装置包含上滚压辊和下滚压辊，上滚压辊和下滚压辊中至少一个滚压辊的工作区域具有条形间隔且至少一个滚压辊的轴承座固定安装，上滚压辊和下滚压辊之间具有可以使第一锂膜、第一极片和第二锂膜穿过且可以调整的间隙，用于第一锂膜、第一极片和第二锂膜的第一次辊压，第一次辊压后获得条形间隔预锂化的第一极片、第一条状锂膜和第二条状锂膜；

第一极片收卷组件，用于条形间隔预锂化的第一极片的收卷；

第二极片放卷组件，用于第二极片的放卷；

第二辊压装置，包含上滚压辊和下滚压辊，上滚压辊和下滚压辊之间具有可以使第一条状锂膜、第二极片和第二条状锂膜穿过且可以调整的间隙，用于第一条状锂膜、第二极片和第二条状锂膜的第二次辊压，将第一条状锂膜和第二条状锂膜上的条状锂层转移复合到第二极片上，第二次辊压后获得条形间隔预锂化的第二极片、第一支撑膜和第二支撑膜；

支撑膜收卷组件，所述支撑膜收卷组件包含第一支撑膜收卷组件和第二支撑膜收卷组件，用于第一支撑膜和第二支撑膜的收卷；

第二极片收卷组件，用于条形间隔预锂化的第二极片的收卷，

其中，在所述第一辊压装置和所述第二辊压装置之间，还包括：

条状锂膜张力隔绝及控制组件，用于第一次辊压后第一条状锂膜和第二条状锂膜张力的控制和与第二次辊压前张力的隔绝，实现第一次辊压的后张力和第二次辊压的前张力的单独控制，和

条状锂膜缓存及张力控制组件，设置于条状锂膜张力隔绝及控制组件的下游，用于第一次辊压后第一条状锂膜和第二条状锂膜的缓存以及第二次辊压前张力的控制，

并且，在锂膜放卷组件、极片放卷组件、极片收卷组件和支撑膜收卷组件中，以及在条状锂膜张力隔绝及控制组件与第一辊压装置之间和在条状锂膜张力隔绝及控制组件与第二辊压装置之间，设置有张力检测传感器，用于各个阶段张力的检测。

2.如权利要求1所述的锂膜两用的极片条形间隔预锂化设备，其特征在于，所述第一锂膜放卷组件和第二锂膜放卷组件中还包含锂膜清洁组件，所述锂膜清洁组件用于支撑膜侧锂渣的清洁，防止锂渣进入条形间隔辊压装置堆积在滚压辊上导致极片损坏。

3.如权利要求2所述的锂膜两用的极片条形间隔预锂化设备，其特征在于，所述锂膜清洁组件采用毛刷轮滚刷的方式或采用刮刀进行刮除的方式。

4.如权利要求1所述的锂膜两用的极片条形间隔预锂化设备，其特征在于，所述条形间隔为均匀分布的、具有明确分界线的凹凸状间隔，凹凸状间隔的尺寸为0.5mm-5mm；当上滚压辊和下滚压辊都具有条形间隔时，两个滚压辊的关系应为凸对凸，凹对凹。

5.如权利要求1所述的锂膜两用的极片条形间隔预锂化设备，其特征在于，所述锂膜放卷组件、第一极片放卷组件、第一极片收卷组件、第二极片放卷组件、第二极片收卷组件、和支撑膜收卷组件中的至少一个还包括张力控制元件。

6.如权利要求1所述的锂膜两用的极片条形间隔预锂化设备，其特征在于，所述锂膜放卷组件、第一极片放卷组件、第一极片收卷组件、第二极片放卷组件、第二极片收卷组件、和支撑膜收卷组件中的至少一个还包括纠偏检测传感器、纠偏组件。

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