CN217062161U - 电池极片的制备系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池极片制造的技术领域，具体提供一种电池极片的制备系统。该制备系统包括放卷装置、喷淋装置、收卷装置以及走料装置；其中，放卷装置用于打开电池极片的极卷并向下游送出；喷淋装置能够朝向电池极片表面喷淋原位固化前驱体溶液；收卷装置能够将附着有原位固化前驱体溶液的电池极片卷绕收起；电池极片经过喷淋装置进入走料装置内，电池极片在走料装置内的行走路径设置成使其表面附着的原位固化前驱体溶液能够在该路径内被吸附。通过给电池极片喷淋原位固化前驱体溶液并使其在走料装置内行走以延长溶液吸附时间，本实用新型不仅能提高原位固化极片的制作效率，还能提高原位固化前驱体溶液在电池极片上的吸附质量和分布均匀度。

Description

电池极片的制备系统

技术领域

本实用新型涉及电池极片制造的技术领域，具体提供一种电池极片的制备系统。

背景技术

随着新能源汽车行业的不断进步，车辆对电池性能要求越来越高。现阶段固态电池面临大规模量产的诸多现实难题短期无法突破，而新能源汽车对高安全、高能量密度动力电池的诉求又较为迫切，作为折中方案，半固态锂电池成为短期内一个较优的选择。为了提高半固态锂电池的安全性能就要尽可能地减少电解液的用量，原位固化前驱体(凝胶态电解质)作为安全的电解质在半固态电池中被广泛使用。然而，在现有的电池极片制作方法中，电池极片被浸入原位固化前驱体溶液中，之后被直接送入烘干箱或风箱，使原位固化前驱体溶液快速干燥并固化在电池极片的表面，该方法导致涂敷均匀性较差，电池极片与原位固化前驱体结合质量差，且生产效率低，很难提高电池的安全性以及进行大规模量产。

相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

实用新型内容

为了解决或缓解现有技术中的上述问题，即为了解决现有电池极片的制作方法导致原位固化前驱体溶液的表面分布均匀性较差、吸附质量不高以及生产效率低的问题。

本实用新型提供一种电池极片的制备系统，所述制备系统包括：放卷装置，其用于打开所述电池极片的极卷并将所述电池极片向下游送出；喷淋装置，其能够朝向所述电池极片的表面喷淋原位固化前驱体的溶液；收卷装置，其能够将附着有所述原位固化前驱体溶液的所述电池极片卷绕收起；以及走料装置，所述电池极片经过所述喷淋装置之后进入所述走料装置内，所述电池极片在所述走料装置内的行走路径设置成使得所述电池极片表面附着的原位固化前驱体溶液能够在所述行走路径内被吸附。

在上述的电池极片的制备系统的优选技术方案中，所述喷淋装置包括第一喷淋机构和第二喷淋机构，所述第一喷淋机构朝向所述电池极片的第一表面喷淋原位固化前驱体溶液，所述第二喷淋机构朝向所述电池极片的第二表面喷淋原位固化前驱体溶液，所述第一喷淋机构和所述第二喷淋机构间隔设置，所述走料装置设置在所述第一喷淋机构与所述第二喷淋机构之间。

在上述的电池极片的制备系统的优选技术方案中，所述走料装置包括第一层过料辊和位于所述第一层过料辊上方的第二层过料辊，其中，当所述电池极片经过所述第一层过料辊时，所述第一层过料辊与所述电池极片的所述第二表面接触，当所述电池极片经过所述第二层过料辊时，所述第二层过料辊与所述电池极片的所述第一表面接触。

在上述的电池极片的制备系统的优选技术方案中，所述走料装置还包括第三层过料辊，当所述电池极片经过所述第三层过料辊时，所述第三层过料辊与所述电池极片的所述第二表面接触。

在上述的电池极片的制备系统的优选技术方案中，所述制备系统还包括防护罩，所述喷淋装置和所述走料装置均设置在所述防护罩内。

在上述的电池极片的制备系统的优选技术方案中，所述制备系统还包括浮液去除装置，其位于所述走料装置的下游，所述浮液去除机构能够除掉所述电池极片表面残留的原位固化前驱体溶液。

在上述的电池极片的制备系统的优选技术方案中，所述制备系统还包括第一传输机构，其位于所述放卷装置与所述喷淋装置之间。

在上述的电池极片的制备系统的优选技术方案中，所述制备系统还包括第一张力调整机构和第一纠偏机构，所述第一张力调整机构和所述第一纠偏机构均位于所述第一传输机构与所述放卷装置之间，其中，所述第一张力调整机构位于所述第一纠偏机构的上游。

在上述的电池极片的制备系统的优选技术方案中，所述收卷装置还包括第二传输机构，其位于所述走料装置与所述收卷装置之间。

在上述的电池极片的制备系统的优选技术方案中，所述制备系统还包括，所述第二张力调整机构和所述第二纠偏机构均位于所述第二传输机构与所述收卷装置之间，其中，所述第二张力调整机构位于所述第二纠偏机构的下游。

本领域技术人员能够理解的是，本实用新型的电池极片的制备系统包括放卷装置、喷淋装置、收卷装置以及走料装置；其中，放卷装置用于打开极卷并将电池极片向下游送出；喷淋装置能够朝向电池极片的表面喷淋原位固化前驱体溶液；收卷装置能够将附着有原位固化前驱体的电池极片卷绕收起；电池极片经过喷淋装置之后进入走料装置内，电池极片在走料装置内的行走路径的长度设置成使得电池极片表面附着的原位固化前驱体溶液能够在该路径内被吸附。通过这样的设置，电池极片经过喷淋装置后附着原位固化前驱体溶液进入到走料装置内，电池极片在走料装置内行走时，延长了原位固化前驱体溶液的吸附时间，使得电池极片表面充分吸收原位固化前驱体溶液，在进入下游装置之前，完成电池极片对原位固化前驱体的吸附，提高了电池极片表面对原位固化前驱体吸附质量。

进一步地，喷淋装置包括第一喷淋机构和第二喷淋机构，第一喷淋机构朝向电池极片的第一表面喷淋原位固化前驱体溶液，第二喷淋机构朝向极片的第二表面喷淋原位固化前驱体溶液，第一喷淋机构和第二喷淋机构间隔设置，走料装置设置在第一喷淋机构与第二喷淋机构之间。通过这样的设置，在电池极片两面分别通过第一喷淋机构和第二喷淋机构喷淋了原位固化前驱体溶液后，电池极片均能够在走料装置内行走滞留一段时间，使电池极片的两个面对原位固化前驱体的吸附质量均得到提升。

进一步地，走料装置包括第一层过料辊和第二层过料辊，当电池极片经过第一层过料辊时，第一层过料辊与电池极片的第二表面接触，当电池极片经过第二层过料辊时，第二层过料辊与电池极片的第一表面接触。通过这样的设置，在第一喷淋机构朝电池极片的第一表面喷淋原位固化前驱体溶液之后，第一层过料辊通过与电池极片的第二表面接触来支撑和输送电池极片，避免尚未被第一表面完全吸收的溶液粘附到过料辊上。之后，当电池极片行走到第二喷淋机构所在位置时，第二喷淋机构朝向极片的第二表面喷淋原位固化前驱体溶液，然后，第二层过料辊通过与电池极片的第一表面接触来支撑和输送电池极片，避免尚未被第二表面完全吸收的溶液粘附到过料辊上。也就是说，通过间隔设置的第一喷淋机构和第二喷淋机构以及与之搭配的两层过料辊，本实用新型的电池极片制备系统可以实现电池极片两个面的分步喷淋和固化，不仅能保证吸附质量和分布均匀度，还能最大程度地提高电池极片的制作效率。

进一步地，所述第一层过料辊和所述第二层过料辊均水平设置，第一层过料辊的一端与第一喷淋机构的出料端对接，第一层过料辊的另一端与第二喷淋机构的进料端对接，第二层过料辊的一端与第二喷淋机构的出料端对接。通过这样的设置，使得电池极片在行进过程中保持水平，防止电池极片表面刚喷淋的原位固化前驱体溶液发生流动，保证原位固化前驱体在电池极片表面上的附着均匀度。

进一步地，制备系统还包括防护罩，第一喷淋机构、第二喷淋机构以及走料装置均设置在防护罩的腔室内。通过这样的设置，可以保证对原位固化前驱体溶液中易挥发的物质进行回收(例如在防护罩内设置吸附装置来吸附易挥发物质)，不影响工作环境，提高制备系统工作环境的舒适度和健康度，同时也避免外来杂质落入溶液尚未固化的电池极片表面，降低电池极片的生产质量。

进一步地，制备系统还包括浮液去除装置，其位于走料装置的下游，浮液去除装置能够除掉电池极片表面残留的原位固化前驱体溶液。通过这样的设置，当电池极片经过走料装置后，部分未凝固的原位固化前驱体溶液被浮液去除装置除去，避免电池极片在卷绕收卷过程中未凝固的原位固化前驱体溶液在相邻层之间发生粘结，提高电池极卷的生产质量。

附图说明

下面结合附图来描述本实用新型的优选实施方式，附图中：

图1是本实用新型的电池极片的制备系统的示意图。

附图标记列表:

1、放卷装置；2、电池极片；23、第一表面；24、第二表面；21、第一喷淋机构；201、第一导向辊；22、第二喷淋机构；202、第二导向辊；3、收卷装置；41、第一层过料辊；42、第二层过料辊；43、输送棍；5、浮液去除装置；61、第一传输机构；62、第二传输机构；71、第一张力调整机构；72、第二张力调整机构；81、第一纠偏机构；82、第二纠偏机构；9、防护罩。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示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，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

具体地，如图1所示，本实用新型的电池极片的制备系统包括放卷装置1、喷淋装置21、22、收卷装置3以及走料装置41、42；其中，放卷装置1用于打开电池极卷并将电池极片2向下游送出；喷淋装置21、22能够朝向电池极片2的表面喷淋原位固化前驱体溶液；收卷装置3能够将附着有原位固化前驱体溶液的电池极片卷绕收起；电池极片2经过喷淋装置21、22之后进入走料装置41、42内，电池极片2在走料装置41、42内的行走路径的长度设置成使得电池极片2表面附着的原位固化前驱体溶液能够在该路径内被吸附。

示例性地，如图1所示，当放卷装置1向下游送出电池极片2时，电池极片2依次经过喷淋装置21、22、走料装置41、42、最后到达收卷装置3完成收卷工作。其中，电池极片2以均衡速度向下游走料行进，当电池极片2通过喷淋装置21、22后，电池极片2在表面附着原位固化前驱体溶液的状态下进入走料装置41、42内，通过电池极片2在走料装置41、42内的行走，使得电池极片2的表面对原位固化前驱体溶液有充分时间进行吸收。

需要说明的是，走料装置41、42内的行走路径长短设置可以根据所喷涂的溶液性质来调整，例如，原位固化前驱体溶液的粘度大，可以增长行走路径，原位固化前驱体溶液的粘度小，可以减小行走路径，原则是保证电池极片2在进入下一装置前，原位固化前驱体溶液能够被电池极片2的表面充分吸收。

根据本申请的一种实施方式，原位固化前驱体溶液可以在极卷收卷后，通过进一步热处理进行固化。

优选地，如图1所示，制备系统还包括第一传输机构61，其位于放卷装置1与喷淋装置21、22之间。

示例性地，如图1所示，第一传输机构61设置在放卷装置1与喷淋装置21、22之间。具体而言，第一传输机构61由一对辊组成，所述一对辊将电池极片2夹住后，两个辊体匀速相对转动将电池极片2从放卷装置1向喷淋装置21、22匀速送出，提高电池极片2行走的稳定性。

优选地，如图1所示，制备系统还包括第一张力调整机构71和第一纠偏机构81，第一张力调整机构71和第一纠偏机构81均位于第一传输机构61与放卷装置1之间，其中，第一张力调整机构71位于第一纠偏机构81的上游。具体而言，第一张力调整机构71由一个可移动的张紧辊构成，当电池极片2过于松弛时，将该张紧辊向远离固定辊一侧(图1中的右侧)移动，使得电池极片2绷紧，当电池极片2过于绷紧时，将该张紧辊靠近固定辊一侧(图1中的左侧)移动，以降低电池极片2的绷紧程度。第一纠偏机构81的一端为平板结构，其光滑面抵靠在电池极片2上，在电池极片2被传送的过程中，如果电池极片2的两侧受力不均，则电池极片2容易走偏，此时将第一纠偏机构81的光滑面抵靠在电池极片2上，使得电池极片2行进过程中保持相对均衡平稳，消除电池极片2行进过程中的跑偏现象。

优选地，如图1所示，收卷装置3还包括第二传输机构62，其位于浮液去除装置5(下面将详细描述)与收卷装置3之间。

示例性地，如图1所示，当电池极片2从浮液去除装置5出料后，经过第二传输机构62向下游送料。具体而言，第二传输机构62由一对辊组成，这对辊将电池极片2夹住后，两个辊体匀速转动将电池极片2从浮液去除装置5向下游匀速送出，提高电池极片行走的安全性。

优选地，如图1所示，制备系统还包括第二张力调整机构72和第二纠偏机构82，第二张力调整机构72和第二纠偏机构82均位于第二传输机构62与收卷装置3之间，其中，第二张力调整机构72位于第二纠偏机构82的下游。与第一张力调整机构71类似，第二张力调整机构72由一个可移动的张紧辊构成，当电池极片2松散时，该张紧辊将电池极片2向远离固定辊的一侧(图1中的左侧)移动，使得电池极片2绷紧，当电池极片2过于绷紧时，该张紧辊将电池极片2向靠近固定辊的一侧(图1中的右侧)移动。与第一纠偏机构81类似，第二纠偏机构82的一端为平板结构，其光滑面抵靠在电池极片2上，在电池极片2被输送的过程中，如果电池极片2的两侧受力不均，则电池极片2容易走偏，此时将光滑面抵靠在电池极片2上，使得电池极片2行进过程中保持相对均衡平稳，在对电池极片2收卷过程中，使得电池极片2的收卷更紧密和完整，不留空隙或褶皱。

优选地，如图1所示，喷淋装置21、22包括第一喷淋机构21和第二喷淋机构22，第一喷淋机构21具体为雾化喷嘴的形式，用于朝向电池极片2的第一表面23喷淋原位固化前驱体溶液，第二喷淋机构22也为雾化喷嘴的形式，用于朝向电池极片2的第二表面24喷淋原位固化前驱体溶液，并且第一喷淋机构21和第二喷淋机构22间隔设置，走料装置41、42设置在第一喷淋机构21与第二喷淋机构22之间。

具体地，走料装置41、42包括第一层过料辊41和第二层过料辊42，在图1的优选实施例中，第一层过料辊41和第二层过料辊42均水平设置。并且，如下文中将详细描述的，当电池极片2经过第一层过料辊41时，第一层过料辊41通过与电池极片2的第二表面24接触来支撑和输送电池极片2，当电池极片2经过第二层过料辊42时，第二层过料辊42通过与电池极片2的第一表面23接触来支撑和输送电池极片2。更具体地，在图1所示的实施方式中，走料装置41、42总共包括8个辊体，8个辊体分为两组，第一层过料辊41和第二层过料辊42各自包括四个。

示例性地，如图1所示，第一喷淋机构21设置在靠近放卷装置1的一侧，当电池极片2运行至与第一喷淋机构21搭配的第一导向辊201所在位置时，第一喷淋机构21朝向电池极片2的第一表面23喷淋原位固化前驱体溶液，接着，电池极片2在其第一表面23附着原位固化前驱体溶液的状态下继续向前运行至第一层过料辊41，然经第二导向辊202翻折后变成第二表面24朝向上方，此时第二喷淋机构22朝向电池极片2的第二表面24喷淋原位固化前驱体溶液，之后电池极片2在其第二表面24附着原位固化前驱体溶液的状态下向前运行至第二层过料辊42。

继续参阅图1，当电池极片2完成第一表面23的喷淋后，电池极片2行走进入第一层过料辊41，此时，第一层过料辊41的4个辊体均匀地支撑在电池极片2的下方，即第一层过料辊41设置成与电池极片2的第二表面24相接触，这使得在到达第二导向棍202之前的这段行程(即，第一层过料辊41限定的行程)内，尚未被第一表面23完全吸收的溶液不会粘附到第一层过料辊41上。接下来，当电池极片2的第一表面23在第一层过料辊41限定的行程内充分吸收了原位固化前驱体溶液之后，电池极片2经过第二导向辊202(此时第二喷淋机构22朝向电池极片2的第二表面24喷淋原位固化前驱体溶液)之后进入第二层过料辊42，此时第二层的4个辊体均匀地支撑在电池极片2的下方，即第二层过料辊42设置成与电池极片2的第一表面23相对设置，这使得在到达输送棍43之前的这段行程(即，第二层过料辊42限定的行程)内，尚未被第二表面24完全吸收的溶液不会粘附到第二层过料辊42上。也就是说，通过间隔设置的第一喷淋机构21和第二喷淋机构22以及与之搭配的两层过料辊41、42，本实用新型的电池极片制备系统可以实现电池极片2的两个面23、24的分步喷淋和固化-即先喷淋和固化第一表面23、然后喷淋和固化第二表面24，不仅保证了原位固化前驱体溶液在电池极片2上的吸附质量和分布均匀度，还能最大程度地提高电池极片2的制作效率。

需要说明的是，走料装置中每一层的辊体数量和辊的层数并不局限以上方式，本领域技术人员可以根据需要对过料棍的层数和每层过料辊的数量进行调整，例如，可以增加每一层过料棍的数量来增加电池极片相应面在喷淋之后的行走路径长度，这种对走料装置的辊体数量和层数的调整和改变并不偏离本实用新型的原理和范围，均应限定在本实用新型的保护范围之内。

优选地，如图1所示，第一层过料辊41的一端与第一喷淋机构21的出料端对接(具体是保持在同一水平面上)，第一层过料辊41的另一端与第二喷淋机构22的进料端对接(具体是保持在同一水平面上)；第二层过料辊42的一端与第二喷淋机构22的出料端对接(具体是保持在同一水平面上)。

具体而言，当电池极片2被第一喷淋机构21喷淋之后从第一导向辊201传送出来时，为保持电池极片2稳定在水平方向，第一层过料辊41的一端与第一喷淋机构21的出料端保持在同一水平面上，第一层过料辊41的另一端与第二喷淋机构22的进料端保持在同一水平面上；当电池极片2经第二导向辊202向上运行至第二层过料辊42时，第二层过料辊42的一端与第二喷淋机构22的出料端保持在同一水平面上。这样一来，电池极片2在水平方向行进过程中，可以保持电池极片2表面的溶液不会因重力作用而流动，使得溶液在电池极片2的上的分布更均匀。

优选地，如图1所示，本实用新型的电池极片的制备系统还包括防护罩9，第一喷淋机构21、第二喷淋机构22以及走料装置41、42均设置在防护罩9的腔室内，这能够防止原位固化前驱体的溶液挥发后进入操作环境，损害现场工作人员健康。更优选地，还可以在防护罩9内设置吸附装置(图中未显示)来吸附原位固化前驱体溶液中的挥发物质，避免其逸散到周围环境中。替代性地，防护罩9内也可以设置排风通道，通过排风装置，将防护罩9内空气排向指定室外区域。

优选地，如图1所示，本实用新型的电池极片的制备系统还包括浮液去除装置5，其位于走料装置的下游。具体而言，浮液去除装置设置成双向刮板的形式，以便在电池极片2被向下游输送时刮掉电池极片2表面残留的原位固化前驱体溶液。

更具体地，浮液去除装置5安装在走料装置的下游，当电池极片2经过走料装置后，原位固化前驱体溶液在电池极片2的表面进行充分吸附后，电池极片2的表面仍会存在少量未固化的原位固化前驱体溶液，电池极片2进入浮液去除装置5后，浮液去除装置5将电池极片2表面残留的原位固化前驱体溶液除去，电池极片2进入收卷装置3进行卷绕时，避免残留的原位固化前驱体溶液在相邻的极片层之间粘结。

最后，经收卷装置3收卷后的电池极片2的极卷放置到烘干箱(图中未显示)内，在适当温度下对电池极片2的极卷进行加热得到原位固化电池极片。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池极片的制备系统，其特征在于，所述制备系统包括：

放卷装置，其用于打开所述电池极片的极卷并将所述电池极片向下游送出；

喷淋装置，其能够朝向所述电池极片的表面喷淋原位固化前驱体溶液；

收卷装置，其能够将附着有所述原位固化前驱体溶液的所述电池极片卷绕收起；以及

走料装置，所述电池极片经过所述喷淋装置之后进入所述走料装置内，所述电池极片在所述走料装置内的行走路径设置成使得所述电池极片表面附着的原位固化前驱体溶液能够在所述行走路径内被吸附。

2.根据权利要求1所述的电池极片的制备系统，其特征在于，所述喷淋装置包括第一喷淋机构和第二喷淋机构，所述第一喷淋机构朝向所述电池极片的第一表面喷淋原位固化前驱体溶液，所述第二喷淋机构朝向所述电池极片的第二表面喷淋原位固化前驱体溶液，所述第一喷淋机构和所述第二喷淋机构间隔设置，所述走料装置设置在所述第一喷淋机构与所述第二喷淋机构之间。

3.根据权利要求2所述的电池极片的制备系统，其特征在于，所述走料装置包括第一层过料辊和位于所述第一层过料辊上方的第二层过料辊，其中，当所述电池极片经过所述第一层过料辊时，所述第一层过料辊与所述电池极片的所述第二表面接触，当所述电池极片经过所述第二层过料辊时，所述第二层过料辊与所述电池极片的所述第一表面接触。

4.根据权利要求3所述的电池极片的制备系统，其特征在于，所述第一层过料辊和所述第二层过料辊均水平设置，所述第一层过料辊的一端与所述第一喷淋机构的出料端对接，所述第一层过料辊的另一端与所述第二喷淋机构的进料端对接，所述第二层过料辊的一端与所述第二喷淋机构的出料端对接。

5.根据权利要求1所述的电池极片的制备系统，其特征在于，所述制备系统还包括防护罩，所述喷淋装置和所述走料装置均设置在所述防护罩内。

6.根据权利要求1所述的电池极片的制备系统，其特征在于，所述制备系统还包括浮液去除装置，其位于所述走料装置的下游，所述浮液去除机构能够除掉所述电池极片表面残留的原位固化前驱体溶液。

7.根据权利要求1所述的电池极片的制备系统，其特征在于，所述制备系统还包括第一传输机构，其位于所述放卷装置与所述喷淋装置之间。

8.根据权利要求7所述的电池极片的制备系统，其特征在于，所述制备系统还包括第一张力调整机构和第一纠偏机构，所述第一张力调整机构和所述第一纠偏机构均位于所述第一传输机构与所述放卷装置之间，其中，所述第一张力调整机构位于所述第一纠偏机构的上游。

9.根据权利要求1所述的电池极片的制备系统，其特征在于，所述收卷装置还包括第二传输机构，其位于所述走料装置与所述收卷装置之间。

10.根据权利要求9所述的电池极片的制备系统，其特征在于，所述制备系统还包括第二张力调整机构和第二纠偏机构，所述第二张力调整机构和所述第二纠偏机构均位于所述第二传输机构与所述收卷装置之间，其中，所述第二张力调整机构位于所述第二纠偏机构的下游。

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