專利名稱：極片制造設(shè)備和極片制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電化學(xué)裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種極片制造設(shè)備。此外，本發(fā)明還涉及一種極片制造方法。
背景技術(shù)：
手機(jī)、便攜式電腦、電動(dòng)工具、電動(dòng)汽車等交通工具到發(fā)電站等場(chǎng)合都離不開儲(chǔ)能裝置，包括電池和雙電層電容器(EDLC)的電化學(xué)裝置作為儲(chǔ)能裝置被廣泛地應(yīng)用。其中，鋰離子電池是最常用的電池類型之一。鋰離子電池具有很好的能量-重量比，沒(méi)有記憶效應(yīng)，并且不使用時(shí)電荷損耗慢，因此越來(lái)越多地應(yīng)用于軍事、電動(dòng)汽車以及航天領(lǐng)域。鋰離子電池的基本工作單元包括正極極片、負(fù)極極片，影響電池性能的關(guān)鍵在于極片，尤其是極片上涂敷的漿料層。為了使電池具有較高的安全性和可靠性以及較低的內(nèi)阻，理想的極 片應(yīng)當(dāng)是漿料層牢固地附著在極片基材上，且漿料層中具有盡量少的缺陷。因此，需要一種極片制造設(shè)備和極片制造方法，以解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種極片制造設(shè)備，所述極片制造設(shè)備包括:涂布裝置，所述涂布裝置用于將漿料涂布在極片基材上；固化裝置，所述固化裝置包括固化腔室和電子束發(fā)射裝置，所述電子束發(fā)射裝置用于發(fā)射電子束，以在所述極片基材通過(guò)所述固化腔室時(shí)固化其上的所述漿料；以及驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)所述極片基材移動(dòng)，使其順次通過(guò)所述涂布裝置和所述固化裝置。優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括放卷裝置和收卷裝置，所述放卷裝置設(shè)置在所述涂布裝置的前方，所述收卷裝置設(shè)置在所述固化裝置的后方，所述放卷裝置包括用于放卷所述極片基材的放卷輥，且所述收卷裝置包括用于收卷所述極片基材的收卷輥。優(yōu)選地，所述涂布裝置為狹縫式擠出涂布裝置和/或正向涂布裝置。優(yōu)選地，所述固化裝置還包括負(fù)壓形成裝置，所述負(fù)壓形成裝置連接至所述固化腔室，用于使所述固化腔室處于負(fù)壓狀態(tài)。優(yōu)選地，所述負(fù)壓形成裝置連接至所述固化腔室的前部。優(yōu)選地，所述電子束發(fā)射裝置構(gòu)造為形成輻射所述固化腔室的中部的電子束。 優(yōu)選地，所述電子束發(fā)射裝置構(gòu)造為發(fā)射大致垂直于所述極片基材的移動(dòng)方向的電子束簾。優(yōu)選地，所述固化裝置還包括氣浮裝置，所述氣浮裝置連接至所述固化腔室，用于形成至少施加至所述極片基材的下表面的氣流，以使所述極片處于懸浮狀態(tài)。優(yōu)選地，所述固化裝置還包括應(yīng)力釋放腔室和氣流形成裝置，所述應(yīng)力釋放腔室位于所述固化腔室的后方，所述氣流形成裝置連接至所述應(yīng)力釋放腔室以用于形成施加至所述極片基材的上表面和下表面的氣流。優(yōu)選地，所述氣流形成裝置構(gòu)造為使所述應(yīng)力釋放腔室處于正壓狀態(tài)。
優(yōu)選地，所述固化裝置包括氣體保護(hù)裝置，所述氣體保護(hù)裝置用于在所述固化腔室內(nèi)填充保護(hù)氣體。另外，在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供一種極片制造方法，所述極片制造方法通過(guò)如上所述的極片制造設(shè)備實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，固化溫度在-90攝氏度至25攝氏度。本發(fā)明提供的極片制造設(shè)備通過(guò)提供利用電子束固化的固化裝置，制造的極片具有以下優(yōu)點(diǎn):極片的漿料層的表面基本不具有缺陷，極大地降低了采用該極片的電化學(xué)裝置的內(nèi)阻，并且還提高了漿料層對(duì)于極片基材的附著力；此外，還能夠極大地縮短電化學(xué)裝置的充電時(shí)間、提高電化學(xué)裝置的充放電電壓且擴(kuò)大電化學(xué)裝置的容量。在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式
部分中進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征。


本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。在附圖中，圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的電極制造設(shè)備的示意圖。
具體實(shí)施例方式在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見的是，本發(fā)明可以無(wú)需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。為了徹底了解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。顯然，本發(fā)明的施行并不限定于本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。如圖1所示，本發(fā)明提供的極片制造設(shè)備包括涂布裝置100、固化裝置200以及驅(qū)
動(dòng)裝置。涂布裝置100用于將漿料涂布在極片基材上。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解地是，涂布裝置100可以是傳統(tǒng)的輥涂裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，涂布裝置100可以為狹縫式擠出涂布裝置。采用狹縫式擠出涂布裝置可以保證漿料在極片基材的寬度方向上流速基本相同，因此可以在極片基材上涂布厚度均勻的漿料。此外，采用狹縫式擠出涂布裝置可以精確地控制涂布在極片基材上的漿料層的厚度。涂布裝置100可以為單面涂布裝置，也可以為雙面涂布裝置。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要選擇合適種類的涂布裝置。固化裝置200包括固化腔室201和電子束發(fā)射裝置202。電子束發(fā)射裝置202用于發(fā)射電子束。該電子束 能夠使涂布在極片基材上的漿料固化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，漿料中包括固化樹脂。涂有漿料的極片基材進(jìn)入固化腔室201，電子束發(fā)射裝置202發(fā)射的電子束照射在通過(guò)固化腔室201的極片基材上，經(jīng)過(guò)電子束照射后，極片基材上的漿料固化在極片基材上。采用本發(fā)明提供的固化裝置200能夠使固化在極片基材上的漿料層的表面不會(huì)產(chǎn)生微“火山口”的缺陷，從而避免生產(chǎn)出來(lái)的極片使用在電化學(xué)裝置中后由于這種缺陷引起的電流不穩(wěn)定而產(chǎn)生巨大的電阻導(dǎo)致電化學(xué)裝置發(fā)熱的情況；另外，通過(guò)此固化裝置200形成的漿料層對(duì)于極片基材的附著力是普通熱固化所形成的40倍，由此極大地降低了采用該極片的電化學(xué)裝置的內(nèi)阻、提高了極片的質(zhì)量。另外，具有采用該固化裝置200形成的漿料層的極片還具有意料不到的性能，即極大地縮短了電化學(xué)裝置的充電時(shí)間、提高了電化學(xué)裝置的充放電電壓且擴(kuò)大了電化學(xué)裝置的容量。對(duì)于上述意料不到的技術(shù)效果，申請(qǐng)人認(rèn)為原因在于:由于漿料中通常包含有例如鐵、鈷、鎳、錳等過(guò)渡族元素，過(guò)渡族元素通常都具有多余的空軌道，按照過(guò)渡金屬元素含氧酸的外圍電子的多電子量子軌道理論，在高能量的電子轟擊下，過(guò)渡元素的3d和4s外圍軌道與氧形成的晶格中由于電子軌道的多重雜化，因此能容納大量的自由電子，這種自由電子的穩(wěn)定性非常高，不會(huì)因?yàn)闊釘_動(dòng)和反復(fù)充放電而失去；增加了正、負(fù)極材料的充放電的載流子，使得電子在晶格中的運(yùn)動(dòng)速度接近光速，進(jìn)而使得電化學(xué)裝置的充電時(shí)間縮短、充放電電壓提高以及容量擴(kuò)大。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以了解的是，驅(qū)動(dòng)裝置可以是任意形式的，只要能夠驅(qū)動(dòng)極片基材順次通過(guò)涂布裝置和固化裝置即可。例如，驅(qū)動(dòng)裝置可以是傳動(dòng)鏈，通過(guò)傳動(dòng)鏈承載極片基材而使極片基 材順次通過(guò)涂布裝置和固化裝置。本發(fā)明提供一種優(yōu)選實(shí)施例，如圖1所示，驅(qū)動(dòng)裝置包括放卷裝置(未示出)和收卷裝置300。放卷裝置包括用于放卷極片基材的放卷輥，放卷裝置設(shè)置在涂布裝置的前方，并且收卷裝置300包括用于收卷極片基材的收卷輥，收卷裝置300設(shè)置在固化裝置的后方。由此通過(guò)收卷輥的不斷收卷以及放卷輥的不斷放卷使極片基材順次通過(guò)涂布裝置100和固化裝置200，以實(shí)現(xiàn)極片基材上漿料的涂布和固化。通過(guò)放卷裝置和收卷裝置的設(shè)置能夠?qū)崿F(xiàn)極片生產(chǎn)的批量化從而提高生產(chǎn)效率。采用該極片制造設(shè)備制作極片的時(shí)候，在驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下使極片基材順次通過(guò)涂布裝置100和固化裝置200。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明提供的極片制作設(shè)備適用于各種用于儲(chǔ)存電能的電化學(xué)裝置，尤其適用于鋰離子電池。以鋰離子電池為例，極片基材的可以為金屬箔。優(yōu)選地，正極的極片基材可以是鋁箔，負(fù)極的極片基材可以是銅箔。以鋰離子電池為例，涂布在正極極片基材上的漿料一般包括磷酸鐵鋰、錳酸鋰、富鋰錳基、鈷酸鋰或者三元正極材料等，負(fù)極材料通常包括人造石墨、天然石墨漿料、碳納米管改性石墨漿料。需要注意的是，本公開中涉及的方位術(shù)語(yǔ)“前”、“中”和“后”都是相對(duì)于極片基材的移動(dòng)方向來(lái)說(shuō)。舉例來(lái)說(shuō)，涂布裝置的“前方”是相對(duì)于涂布裝置極片基材先經(jīng)過(guò)的位置；固化裝置的“后方”是相對(duì)于固化裝置極片基材后經(jīng)過(guò)的位置。作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，固化裝置200除了包括固化腔室201之外，還包括負(fù)壓形成裝置(未示出)，負(fù)壓形成裝置連接至固化腔室201，用于使固化腔室201處于負(fù)壓狀態(tài)。作為示例，負(fù)壓形成裝置可以是真空泵，真空泵連接至固化腔室201。負(fù)壓形成裝置用于降低固化裝置200內(nèi)的空氣分子的密度，以避免影響電子束發(fā)射裝置202發(fā)射的電子束的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而避免對(duì)固化效果產(chǎn)生影響，提高固化的質(zhì)量。優(yōu)選地，負(fù)壓形成裝置連接至固化腔室201的前部，從而負(fù)壓形成裝置工作時(shí)主要使得固化腔室201的前部處于負(fù)壓狀態(tài)，并且在固化腔室201內(nèi)沿著極片基材的移動(dòng)方向壓力逐漸升高，這樣可以使得極片基材在進(jìn)去下一工序時(shí)所受到的氣壓是逐步改變的。作為優(yōu)選的實(shí)施例，電子束發(fā)射裝置202構(gòu)造為形成輻射固化腔室201的中部的電子束。由此，在漿料固化形成漿料層之前，還具有用于使?jié){料在極片基材上流平的時(shí)間，以使得極片基材上的漿料的厚度更加均勻。需要說(shuō)明的是，漿料流平所需要的長(zhǎng)度跟漿料的流動(dòng)性、極片基材的移動(dòng)速度、溫度等環(huán)境因素以及漿料的厚度等因素有關(guān)，對(duì)于不同的漿料所需要的流平區(qū)域的長(zhǎng)度是不固定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在設(shè)置電子束發(fā)射裝置202發(fā)射的電子束在固化腔室201中部輻照的具體位置時(shí)可以考慮上述因素。另外，為了能夠?qū)崿F(xiàn)電子束在極片基材的寬度方向上對(duì)極片基材的均勻照射，優(yōu)選地，電子束發(fā)射裝置202構(gòu)造為發(fā)射大致垂直于極片基材的移動(dòng)方向的電子束簾。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，固化裝置200還包括氣浮裝置，氣浮裝置連接至固化腔室201。氣浮裝置用于形成至少施加至極片基材的下表面的氣流，以使極片基材處于懸浮狀態(tài)。氣浮裝置可以為常用氣浮裝置，只要能夠使固化腔室201內(nèi)的極片基材處于懸浮狀態(tài)即可。由此當(dāng)開動(dòng)氣浮裝置時(shí)在固化腔室內(nèi)形成的氣流，特別是施加至極片基材的下表面的氣流，因此，通過(guò)固化腔室201時(shí)極片基材懸浮在固化腔室201內(nèi)，由此極片基材上涂布的漿料層不會(huì)受到其它部件的破壞，并且固化過(guò)程也不會(huì)受到其它部件的影響。此外，優(yōu)選地，固化裝置200還包括應(yīng)力釋放腔室203和氣流形成裝置(未示出)。應(yīng)力釋放腔室203位于固化腔室201的后方，氣流形成裝置連接至應(yīng)力釋放腔室203，以用于形成施加至極片基材的上表面和下表面的氣流。由于電子束固化漿料的速度非?？欤瑵{料由液態(tài)快速地轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)過(guò)程中會(huì)在漿料層內(nèi)形成較大的應(yīng)力。當(dāng)極片基材進(jìn)入應(yīng)力釋放腔室203后，由于氣流形成裝置形成的氣流會(huì)對(duì)極片基材的上表面和下表面分別施加向下和向上的壓力，這樣固化后的極片基材能夠充分地釋放應(yīng)力，進(jìn)而提高固化后的漿料層的平整度，改善極片成品的質(zhì)量。

進(jìn)一步地，氣流形成裝置構(gòu)造為使應(yīng)力釋放腔室203處于正壓狀態(tài)。增大氣流形成裝置形成的氣流，使應(yīng)力釋放腔室203處于正壓狀態(tài)，從而增大極片基材所受到的壓力，避免極片基材上的漿料層在應(yīng)力釋放過(guò)程中發(fā)生翹曲。極片基材上的漿料在進(jìn)行固化時(shí)，優(yōu)選地，固化裝置200包括氣體保護(hù)裝置(未示出)。該氣體保護(hù)裝置連接于固化腔室200，用于在固化腔室201內(nèi)填充保護(hù)氣體，所填充的保護(hù)氣體例如可以是氮?dú)饣蚨栊詺怏w等，由此在固化時(shí)不會(huì)出現(xiàn)被氧化的現(xiàn)象，提高固化的質(zhì)量。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供一種極片制造方法，該極片制造方法通過(guò)如上所述的極片制造設(shè)備實(shí)現(xiàn)。通過(guò)所述的極片制造設(shè)備制造極片能夠使得極片基材上固化的漿料膜層不會(huì)出現(xiàn)微“火山口”的缺陷，提高極片成品的質(zhì)量從而提高了電化學(xué)裝置廣品的成品率。作為優(yōu)選的示例，采用該極片制造設(shè)備制作極片時(shí)，固化溫度可以在-90攝氏度至25攝氏度。由此采用該極片制造設(shè)備在常溫下甚至在極度寒冷的情況下就能夠?qū)崿F(xiàn)，不需要在高溫的狀態(tài)下進(jìn)行，進(jìn)而避免高溫對(duì)于漿料層的組分產(chǎn)生影響。本發(fā)明提供的極片制造設(shè)備通過(guò)提供利用電子束固化的固化裝置，制造的極片具有以下優(yōu)點(diǎn):極片的漿料層的表面基本不具有缺陷，極大地降低了采用該極片的電化學(xué)裝置的內(nèi)阻，并且還提高了漿料層對(duì)于極片基材的附著力；此外，還能夠極大地縮短電化學(xué)裝置的充電時(shí)間、提高電化學(xué)裝置的充放電電壓且擴(kuò)大電化學(xué)裝置的容量。本發(fā)明已經(jīng)通過(guò)上述實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說(shuō)明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等·效范圍所界定。
權(quán)利要求
1.一種極片制造設(shè)備，其特征在于，所述極片制造設(shè)備包括: 涂布裝置，所述涂布裝置用于將漿料涂布在極片基材上； 固化裝置，所述固化裝置包括固化腔室和電子束發(fā)射裝置，所述電子束發(fā)射裝置用于發(fā)射電子束，以在所述極片基材通過(guò)所述固化腔室時(shí)固化其上的所述漿料；以及 驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)所述極片基材移動(dòng)，使其順次通過(guò)所述涂布裝置和所述固化裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極片制造設(shè)備，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括放卷裝置和收卷裝置，所述放卷裝置設(shè)置在所述涂布裝置的前方，所述收卷裝置設(shè)置在所述固化裝置的后方，所述 放卷裝置包括用于放卷所述極片基材的放卷輥，且所述收卷裝置包括用于收卷所述極片基材的收卷輥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極片制造設(shè)備，其特征在于，所述涂布裝置為狹縫式擠出涂布裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極片制造設(shè)備，其特征在于，所述固化裝置還包括負(fù)壓形成裝置，所述負(fù)壓形成裝置連接至所述固化腔室，用于使所述固化腔室處于負(fù)壓狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的極片制造設(shè)備，其特征在于，所述負(fù)壓形成裝置連接至所述固化腔室的前部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極片制造設(shè)備，其特征在于，所述電子束發(fā)射裝置構(gòu)造為形成輻射所述固化腔室的中部的電子束。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極片制造設(shè)備，其特征在于，所述電子束發(fā)射裝置構(gòu)造為發(fā)射大致垂直于所述極片基材的移動(dòng)方向的電子束簾。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極片制造設(shè)備，其特征在于，所述固化裝置還包括氣浮裝置，所述氣浮裝置連接至所述固化腔室，用于形成至少施加至所述極片基材的下表面的氣流，以使所述極片處于懸浮狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極片制造設(shè)備，其特征在于，所述固化裝置還包括應(yīng)力釋放腔室和氣流形成裝置，所述應(yīng)力釋放腔室位于所述固化腔室的后方，所述氣流形成裝置連接至所述應(yīng)力釋放腔室以用于形成施加至所述極片基材的上表面和下表面的氣流。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的極片制造設(shè)備，其特征在于，所述氣流形成裝置構(gòu)造為使所述應(yīng)力釋放腔室處于正壓狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極片制造設(shè)備，其特征在于，所述固化裝置包括氣體保護(hù)裝置，所述氣體保護(hù)裝置用于在所述固化腔室內(nèi)填充保護(hù)氣體。
12.—種極片制造方法，其特征在于，所述極片制造方法通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的極片制造設(shè)備實(shí)現(xiàn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的極片制造方法，其特征在于，固化溫度在-90攝氏度至25攝氏度。
全文摘要
本發(fā)明提供了極片制造設(shè)備和極片制造方法。該極片制造設(shè)備包括涂布裝置、固化裝置以及驅(qū)動(dòng)裝置，涂布裝置用于將漿料涂布在極片基材上；固化裝置包括固化腔室和電子束發(fā)射裝置，電子束發(fā)射裝置用于發(fā)射電子束，以在極片基材通過(guò)固化腔室時(shí)固化其上的漿料；驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)極片基材移動(dòng)，使其順次通過(guò)涂布裝置和固化裝置。本發(fā)明提供的極片制造設(shè)備通過(guò)提供利用電子束固化的固化裝置，制造的極片具有以下優(yōu)點(diǎn)極片的漿料層的表面基本不具有缺陷，極大地降低了采用該極片的電化學(xué)裝置的內(nèi)阻，并且還提高了漿料層對(duì)于極片基材的附著力；此外，還能夠極大地縮短電化學(xué)裝置的充電時(shí)間、提高電化學(xué)裝置的充放電電壓且擴(kuò)大電化學(xué)裝置的容量。
文檔編號(hào)H01M4/139GK103236515SQ20131011807
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月7日
發(fā)明者劉鍇, 李健, 梁偉雄 申請(qǐng)人:力柏時(shí)代鋰動(dòng)力科技(北京)有限公司