CN210261958U - 一种负极卷绕镀锂*** - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种负极卷绕镀锂***,包括:真空***,包括真空室、通气泵和真空泵,卷绕车***包括轨道和车架;卷绕***,包括安装在车架上的放卷辊、冷辊和收卷辊;卷绕***,包括安装在车架上的放卷辊、冷辊和收卷辊;及冷却***,包括冷源端和吸热端。由于卷绕车***可将卷绕***推入真空室中进行蒸镀镀锂,可实现大规模生产;整个蒸镀***位于真空室中,并且真空室连接有通气泵和真空泵,分别用于导入惰性气体和进行抽真空,惰性气体和高真空环境可防止纯锂发生反应,保证了镀锂的稳定性;卷绕***带动负极片依次循环镀锂,并且通过将纯锂高温蒸发附着到负极片上,镀锂的均匀性好。
Description
技术领域
本申请涉及锂电池生产制造设备,具体涉及一种负极卷绕镀锂***。
背景技术
新能源汽车市场的快速发展,对动力电池的安全,一致性,高效和低成本制造提出更高的要求;同时续航里程已成为新能源汽车消费购买关注的焦点。
动力电池能量密度的不断提升,现有负极材料的克容量和压实密度已经到极限值。碳硅材料的使用将是未来一段时间的热点,与此同时,硅碳材料的使用将是未来一段时间的热点。与此同时,硅碳材料的首次充放电效率低,膨胀大,长循环会带来材料粉化,以及与相关电解液、胶的匹配问题,始终困扰着相关的科研人员。镀锂、预锂化等技术越来越受到广大科研人员的关注,并且在相关领域已经有一些进展。现有技术的方案如下:
1)密闭空间里撒锂粉,喷洒完后打开挡板和直流电源,在震动和电厂作用下锂粉均匀的喷洒在负极表面;通过控制走带速度来控制镀锂的量,再次通过辊压将锂粉和负极压在一起。
2)先将锂粉溶解于有机溶剂中,所述有机溶剂为联苯和二甲基乙烷中的至少一种;再将有机锂溶液喷洒或滴加于负极片表面;再次在惰性气氛中,将负极片浸泡在有机锂溶液中,使有机锂溶液中的锂离子被还原成金属锂并嵌入负极片中,然后干燥负极片,完成镀锂。通过喷洒,浸泡时间,溶液浓度来控制镀锂量。
现有技术的缺点是锂粉轻,比表面积较大,镀锂后负极表面厚度均匀性差,锂涂层附着力差,难以大规模生产应用于实际生产中。另外锂化学性质活泼,易燃烧,负极片涂覆锂时,易污染,对电芯有很严重的破坏。
发明内容
本申请提供一种镀锂均匀好、附着稳定及可规模生产的负极卷绕镀锂***。
一种实施例中提供一种负极卷绕镀锂***,包括:
真空***,包括真空室、通气泵和真空泵,真空室设有可开合的密封门,通气泵和真空泵分别与真空室联通,通气泵用于将惰性气体充入真空室内,真空泵用于将真空室抽成真空;
卷绕车***,包括轨道和车架,轨道延伸至真空室内,车架可移动的安装在轨道上,车架可整体移动至真空室内;
卷绕***,包括安装在车架上的放卷辊、冷辊和收卷辊,冷辊位于中间,放卷辊和收卷辊位于冷辊的两侧;
蒸镀***,包括安装在真空室内的加热器和坩埚,加热器的加热端面向坩埚设置,用于加热坩埚热熔纯锂腚;安装在车架上的冷辊可移动至坩埚的上方进行蒸镀镀锂;及
冷却***,包括冷源端和吸热端,冷源端安装在车架上,吸热端安装在冷辊内。
进一步地,真空泵包括第一真空泵和第二真空泵,第一真空泵用于抽粗真空,第二真空泵用于抽高真空。
进一步地,卷绕***还包括过渡辊和张紧辊,过渡辊和张紧辊安装在放卷辊和冷辊之间,及安装在冷辊和收卷辊之间,用于改变传送的方向和张紧传送的负极片。
进一步地,过渡辊和张紧辊还安装在放卷辊和收卷辊之间,形成循环传送负极片。
进一步地,加热器为电子枪。
进一步地,冷却***包括水源、水管和循环泵,水源作为冷源端,安装在车架上,水管通过循环泵与水源连接形成循环回路,水管的部分延伸至冷辊内,位于冷辊内的水管作为吸热端,循环泵安装在车架或冷辊上。
进一步地,真空室包括相互联通上腔室和下腔室,卷绕车可驱动卷绕***移动至上腔室,蒸镀***安装在下腔室的下端,通气泵和真空泵与下腔室联通。
进一步地,上腔室和下腔室之间设有可开闭的挡板。
一种实施例中,上腔室的两侧安装有高压阀门。
一种实施例中,负极卷绕镀锂***还包括机架,真空***、卷绕车***、卷绕***、蒸镀***和冷却***均安装在机架上。
依据上述实施例的负极卷绕镀锂***,由于卷绕车***可将卷绕***推入真空室中进行蒸镀镀锂,可实现大规模生产;整个蒸镀***位于真空室中,并且真空室连接有通气泵和真空泵,分别用于导入惰性气体和进行抽真空,惰性气体和高真空环境可防止纯锂发生反应,保证了镀锂的稳定性;卷绕***带动负极片依次循环镀锂,并且通过将纯锂高温蒸发附着到负极片上,镀锂的均匀性好。
附图说明
图1为一种实施例中负极卷绕镀锂***的结构示意图;
图2为一种实施例中负极卷绕镀锂方法的流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示,本实施例提供了一种负极卷绕镀锂***,本负极卷绕镀锂***包括真空***10、卷绕车***20、卷绕***30、蒸镀***40和冷却***50。
真空***10包括真空室11、通气泵12和真空泵13,真空室11上设有可开闭的密封门14,密封门14关闭后,真空室11为一个封闭的腔体,可进行抽真空处理,卷绕***30可通过密封门14进出真空室11。通气泵12和真空泵 13通过管道与真空室11联通,通气泵12与惰性气源连接,用于将惰性气体排入到真空室内,例如排入氩气。
真空泵13用于对真空室进行抽真空处理,为了更好的控制真空室11内的压力,真空泵13包括第一真空泵131和第二真空泵132,第一真空泵131为抽粗真空泵,用于让真空室11的真空压力低于10Pa,第二真空泵132为抽高真空泵,用于让真空室11的真空压力低于5×10-3Pa,第一真空泵131和第二真空泵 132用于蒸镀镀锂的不同步骤中对真空室11抽真空。
本实施例中,真空室11分为上下两部分,包括上腔室111和下腔室112,上腔室111大于下腔室112,上腔室111和下腔室112相互联通,上腔室111和下腔室112之间设有可开闭的挡板。密封门14安装在上腔室111上,通气泵12 和真空泵13与下腔室112联通。
卷绕车***20包括轨道21和车架22,轨道21的一端延伸至真空室11的上腔室111内,车架22可移动的安装在轨道21上,驱动装置可安装在轨道21、车架22或机架上,驱动装置为现有技术中常规的直线驱动装置,例如电机、齿轮和齿条的组合,或电机、传送轮和传送带的组合等,驱动装置可驱动车架22 移动至上腔室111内。
整个卷绕***30安装在车架22上,卷绕***30包括放卷辊31、冷辊32 和收卷辊32,冷辊32位于中间偏下的位置,放卷辊31和收卷辊32位于冷辊 32的两侧偏上的位置,冷辊32的辊筒直径大于放卷辊31和收卷辊32,放卷辊 31放出的负极片60传送至冷辊32上,再传送至收卷辊32上,其中负极片60 围绕在冷辊32的下端表面,下端表面朝向下腔室112,可进行镀锂。负极片60 也可从收卷辊32再次传送到放卷辊31上,形成循环传送。
为了提高负极片60的传送稳定性,卷绕***30还包括过渡辊34和张紧辊 35,过渡辊34和张紧辊35安装在放卷辊31和冷辊32之间,及安装在冷辊32 和收卷辊32之间,甚至可以安装在放卷辊31和收卷辊32之间。张紧辊35为可调节的辊轮,可调节张紧辊35与过渡辊34之间的间距,张紧辊35使得负极片60在张紧的状态下传送,使得负极片60能够更为稳定的匀速传送,过渡辊 34用于配合张紧辊35张紧,及改变传送的方向。
整个蒸镀***40安装在真空室11的下腔室112内,蒸镀***40包括加热器41和坩埚42,加热器41为电子枪等电加热装置,加热器41的加热端朝向坩埚42设置,坩埚42位于中间,坩埚42为用于融化金属物质的容器。当坩埚42 开口端放置有纯锂腚43后,加热器41对坩埚42进行加热,纯锂腚43将先融化到坩埚42内,再高温朝上蒸发。冷辊32移动至上腔室111后,位于坩埚42 的正上方,将上腔室111和下腔室112之间的挡板打开后,高温蒸发的锂将附着到冷辊32下端的负极片60上,实现蒸发镀锂。
冷却***50包括水源51、水管52和循环泵53,水源51作为冷却***50 的冷源端,用于提供低温水,水管52与水源51连接形成一个循环的回路,水管52的部分延伸至冷辊32内,循环泵53安装在水源51和水管52之间,循环泵53用于驱动低温水通过水管52流到冷辊32内,低温水经过冷辊32后,将吸收冷辊32的热量变成高温水,高温水最后排到水源51内,形成循环冷却。
为了提高冷却效果,水管52在冷辊32沿着螺旋型、S型或W型等非直线走线,近可能的延伸至冷辊32的每个区域,提高吸热区域,以便更为均匀和快速的吸收冷辊52上的热量。
本实施例的负极卷绕镀锂***,由于卷绕车***20可将卷绕***30推入真空室11中进行蒸镀镀锂,可实现大规模生产;整个蒸镀***40位于真空室 11中,并且真空室11连接有通气泵12和真空泵13,分别用于导入惰性气体和进行抽真空,惰性气体和高真空环境可防止纯锂发生反应,保证了镀锂的稳定性;卷绕***30带动负极片依次循环镀锂,并且通过将纯锂高温蒸发附着到负极片上,镀锂的均匀性好;本负极卷绕镀锂***的结构也简单,成本低,有着很广大的市场应用前景。
一种实施例中,在上腔室111的两侧安装有高压阀门15,高压阀门15用于排入空气到真空室11内。
一种实施例中,负极卷绕镀锂***还包括机架70,真空***10、卷绕车***20、卷绕***30、蒸镀***40和冷却***50均安装在机架70上。具体的,真空***10和卷绕车***20直接安装在机架70上,卷绕***30、蒸镀*** 40和冷却***50间接安装在机架70上。
一种实施例中,负极卷绕镀锂***还包括控制***和检测***,控制***包括控制器和显示屏,检测***包括温度传感器和气压传感器,温度传感器和气压传感器安装在真空室11内,用于检测真空室11内的温度和气压。控制器与真空***10、卷绕车***20、蒸镀***40、冷却***50和检测***信号连接,用于控制整个负极卷绕镀锂***工作,并可通过显示屏设置工艺参数及实时观察工作参数,其中工作参数包括真空室11内的温度值、气压值、各步骤运行时间等。
一种实施例中提供了一种负极卷绕镀锂方法,本负极卷绕镀锂方法基于上述负极卷绕镀锂***实现。
如图2所示,负极卷绕镀锂方法包括如下步骤:
S01:上料;
将负极片60卷材卷入放卷辊31。
S02:进料;
驱动卷绕车***20将装有负极片60的卷绕***30送进真空室11的上腔室111内,并关闭密封门14。
S03:抽真空;
先通过第一真空泵131对真空室11抽粗真空,将真空室11内的真空压力抽至低于10Pa,再通过第二真空泵132对真空室11抽粗真空,将真空室11内的真空压力抽至低于5×10-3Pa;
S04:蒸发镀锂;
先通过加热器41对坩埚42预融放置在坩埚42上的纯锂腚43,当纯锂腚 43融化后,继续加热形成蒸发后,打开挡板,并驱动卷绕***30带动负极片 60卷材传动进行蒸发镀锂。
S05:惰性保护;
镀膜完成后,关闭真空泵13,启动通气泵12将惰性气体氩气充入真空室 11内,并且充入氩气至真空气压位105Pa。
S06:退料;
充入氩气维持4个小时后,开启真空室11,驱动卷绕车***20将装有负极片60的卷绕***30退出真空室11;再对调整卷材的方向,对卷材的不同面进行镀锂,或者将卷材取出,更换新的卷材。
S07:维护整理;
清洁真空室11,尤其是下腔室112,若纯锂腚43用完了,还需添加新的纯锂腚43。维护整理好后,可进入下一个循环。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述,只是用于帮助理解本发明,并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员,依据本发明的思想,还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (10)
1.一种负极卷绕镀锂***,其特征在于,包括:
真空***,包括真空室、通气泵和真空泵,所述真空室设有可开合的密封门,所述通气泵和真空泵分别与所述真空室联通,所述通气泵用于将惰性气体充入真空室内,所述真空泵用于将真空室抽成真空;
卷绕车***,包括轨道和车架,所述轨道延伸至所述真空室内,所述车架可移动的安装在所述轨道上,所述车架可整体移动至所述真空室内;
卷绕***,包括安装在所述车架上的放卷辊、冷辊和收卷辊,所述冷辊位于中间,所述放卷辊和收卷辊位于所述冷辊的两侧;
蒸镀***,包括安装在所述真空室内的加热器和坩埚,所述加热器的加热端面向所述坩埚设置,用于加热坩埚热熔纯锂腚;安装在所述车架上的冷辊可移动至所述坩埚的上方进行蒸镀镀锂;及
冷却***,包括冷源端和吸热端,所述冷源端安装在所述车架上,所述吸热端安装在所述冷辊内。
2.如权利要求1所述的负极卷绕镀锂***,其特征在于,所述真空泵包括第一真空泵和第二真空泵,所述第一真空泵用于抽粗真空,所述第二真空泵用于抽高真空。
3.如权利要求1所述的负极卷绕镀锂***,其特征在于,所述卷绕***还包括过渡辊和张紧辊,所述过渡辊和张紧辊安装在所述放卷辊和冷辊之间,及安装在所述冷辊和收卷辊之间,用于改变传送的方向和张紧传送的负极片。
4.如权利要求3所述的负极卷绕镀锂***,其特征在于,所述过渡辊和张紧辊还安装在所述放卷辊和收卷辊之间,形成循环传送负极片。
5.如权利要求1所述的负极卷绕镀锂***,其特征在于,所述加热器为电子枪。
6.如权利要求1所述的负极卷绕镀锂***,其特征在于,所述冷却***包括水源、水管和循环泵,所述水源作为冷源端,安装在所述车架上,所述水管通过所述循环泵与所述水源连接形成循环回路,所述水管的部分延伸至所述冷辊内,位于所述冷辊内的水管作为吸热端,所述循环泵安装在车架或冷辊上。
7.如权利要求1所述的负极卷绕镀锂***,其特征在于,所述真空室包括相互联通上腔室和下腔室,所述卷绕车可驱动所述卷绕***移动至所述上腔室,所述蒸镀***安装在所述下腔室的下端,所述通气泵和真空泵与所述下腔室联通。
8.如权利要求7所述的负极卷绕镀锂***,其特征在于,所述上腔室和下腔室之间设有可开闭的挡板。
9.如权利要求7所述的负极卷绕镀锂***,其特征在于,所述上腔室的两侧安装有高压阀门。
10.如权利要求1至9中任一项所述的负极卷绕镀锂***,其特征在于,还包括机架,所述真空***、卷绕车***、卷绕***、蒸镀***和冷却***均安装在所述机架上。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20200407 Effective date of abandoning: 20240206 |
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AV01 | Patent right actively abandoned |
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