一种电极箔材结构、电池、制备方法及制备系统技术方案

本发明专利技术提供一种电极箔材结构、电池、制备方法及制备系统，即在原先的平面箔材料基础上，加工成带有高密度、微米级的对穿网孔，有利于提高电池正负极材料在铜铝箔基材表面上的粘结性，减少粘结剂用量，相应提高电池能量密度；也有利于电解质的注入与浸润，同时箔材与正负极材料所接触的比表面积增大，降低了材料与箔材料之间的接触内阻，提高了电池的充放电倍率性能；由于箔材加工有对穿的微米级网孔后，其材料的柔韧特性会变得更好，更有利于电池极片的卷绕，可以更有效的防止电芯在卷绕小半径的时候，容易产生粘结不牢而出现材料脱落或断极片的问题，这样将大幅提高电池生产合格率与效率，降低能耗，同时提高电池循环寿命。

An electrode foil structure, battery, preparation method and preparation system

【技术实现步骤摘要】
一种电极箔材结构、电池、制备方法及制备系统
本专利技术涉及电池制造领域，具体涉及一种电极箔材结构、电池、制备方法及制备系统。
技术介绍
目前市场上使用的可充电电池的正负极铜铝箔，基本都是采用大吨位辊压压延方式，或者通过电解的方式生产出来，属于平整面无孔箔材料；而此类平整的箔材，现有技术会直接在箔材料的表面上涂布电池正负极材料，然后经过烘干、辊压压实、分条、制片、卷绕或叠片、焊接组装、加注电解液、化成分容等工艺，生产出电池成品；但是专利技术人发现，现有的平面无孔箔材，在应用到可充电电池的过程中还存在着如下问题：1)这种平整无孔箔材料，表面比较光滑，电池正负极材料制成浆料时，为了在铜铝箔材料表面形成一定的粘结力，需要混合加入一定比例的粘结剂，因这种粘结剂材料会占去电池材料的一定比例，一般在2％～5％范围，对电池能量密度会有一定的影响；而且通过这种化学粘结的方式，涂覆上去后，也容易产生脱粉或掉料现象；2)这种平整无孔箔材料，因为材料本身存在一定的硬度与抗拉强度，在电芯卷绕工艺时，由于柔韧性较差，卷小圆角的时候，卷绕张力不好控制，且圆角也不能太小，不然会容易产生极片断裂或材料脱落的质量问题；3)这种平整无孔箔材料，表面硬实无缝无孔，在加注电解液的时候，电解液只能顺着材料的两平面慢慢渗透，注液效率极其低下。4)这种平整无孔箔材料，在烘干水分的时候，水分只能顺着材料的两平面慢慢渗透排出，烘干效率极其低下，更无法保证电池中的水分被充分排除。
技术实现思路
本专利技术提供一种电极箔材结构、电池、制备方法及制备系统，用于避免脱粉/掉料现象，提高电池中电解液的渗透效率，水分烘干效率，及更有效地降低水分含量。本专利技术的第一个方面提供一种电极箔材结构，包括：金属箔；所述金属箔的至少一个表面设置有多个高精密、微米级对穿的凹孔，所述凹孔的底面为穿孔区域；所述凹孔按照一定密度进行规律性排布，每个所述凹孔上设置有穿透孔；所述穿透孔的孔径范围：0.001mm～0.2mm，所述穿孔密度的范围为：每平方毫米1～20000孔。可选地，所述金属箔的材质包括但不限于：铝、铜、镍；所述金属箔材上每个所述凹孔的形状包括但不限于：圆锥形、棱锥形形状。可选地，每个所述凹孔的凹陷深度小于0.05mm，超出箔材平面的翻边毛刺深度小于0.04mm本专利技术的第二个方面提供一种电极箔材结构的制备方法，包括：对金属箔进行连续辊压，以使所述金属箔具有至少一面的多个凹孔，所述凹孔的底面为穿孔区域；所述凹孔按照一定孔密度排布，每个所述凹孔上设置有穿透孔；所述穿透孔的孔径满足孔径范围；对所述金属箔进行涂敷处理，所述金属箔的涂敷区域覆盖于所述穿孔区域之上，使穿孔被涂覆物全部包覆；对所述金属箔进行分条及制片切断处理。可选地，所述孔径范围为0.001mm～0.2mm；所述孔密度的范围为：1～20000孔/每平方毫米。可选地，对所述金属箔进行分条及切断制片处理，包括：对所述金属箔的平面从x方向和y方向分别进行连续分条或分段切断，制成电池极片；其中，所述x方向与辊压模具的旋转中心轴线方向平行；所述y方向与所述辊压模具的旋转中心轴线方向垂直；并且所述x方向的连续分条或分段切断位置与所述穿孔区域形成间隔设置，所述x方向的间隔设置的尺寸范围为0.1～50mm；所述y方向的连续分条或分段切断位置与所述涂敷区域间隔设置，所述y方向的间隔设置的尺寸范围为0.1～50mm。本专利技术的第三个方面提供一种电极箔材结构的制备系统，包括：放卷设备、辊压设备和收卷设备；其中，所述放卷设备固接金属箔的第一端；所述收卷设备固接所述金属箔的第二端；所述放卷设备与所述收卷设备配合控制所述金属箔经过所述辊压设备的辊压面进行凹孔的加工处理；所述辊压设备，用于对所述金属箔进行辊压，以使所述金属箔具有至少一面的多个凹孔，所述凹孔的底面为穿孔区域；所述凹孔按照1～20000孔/mm2孔密度排布，每个所述凹孔上设置有穿透孔；所述穿透孔的孔径大小满足0.001mm～0.2mm的孔径范围。可选地，所述辊压设备，包括：上辊压模组和下辊压模组；所述辊压设备，用于对所述金属箔进行辊压，以使所述金属箔具有至少一面的多个凹孔，所述凹孔的底面为穿孔区域；所述凹孔按照1～20000孔/mm2孔密度排布，每个所述凹孔上设置有穿透孔；所述穿透孔的孔径大小满足0.001mm～0.2mm孔径范围；所述上辊压模组沿上中心轴线旋转，所述上辊压模组的表面设置有穿孔用的上对凸点；所述上对凸点的分布密度为：1～20000孔/mm2；所述上辊压模组的辊直径范围为：10～1200mm；所述上辊压模组的辊长度范围为：10～1500mm；所述下辊压模组沿下中心轴线旋转，所述下辊压模组的表面设置有穿孔用的下对凸点；所述下对凸点的分布密度为：1～20000孔/mm2；所述下辊压模组的辊直径范围为：10～1200mm；所述下辊压模组的辊长度范围为：10～1500mm；当所述金属箔移动至辊压位置时，所述上辊压模组和所述下辊压模组相向旋转对所述辊压位置的所述金属箔进行辊压处理，经过所述上对凸点与所述下对凸点的相向配合辊压，以使所述金属箔上加工出所述的至少一面有多个凹孔，所述凹孔的孔径范围为0.001mm～0.2mm；所述凹孔的孔密度的范围为：1～20000孔/每平方毫米；所述凹孔的形状包括但不限于是圆锥形、棱锥形。可选地，通过调整所述上辊压模组与所述下辊压模组之间的配合间隙和深度，以配置金属箔上的所述凹孔孔径大小。可选地，还包括：连续分条与分段切断处理工艺；本专利技术的第四个方面提供一种电池，包含第一个方面或其任一项可能的实现方式所述的电极箔材结构，所述电极箔材结构作为所述电池的正负极极片。本专利技术实施例提供的电极箔材结构、电池、制备方法及制备系统，对金属箔进行辊压处理，使得辊压后的金属箔表面分布有微米级穿孔，电池正负极浆料涂覆在箔材表面时，会填补箔材表面的凹孔，同时覆盖表面的凸点，增大了电池材料与箔材之间的粘合面积，从而实现更好的与箔材料粘结，这样既可以减少粘结剂在电池材料体系中的投入占比，又可以增加电池能量密度，更好地防止脱粉或掉料现象；相应地，该电极箔材结构本身变得更加柔韧，在电芯卷绕工艺时，更有利于小圆角弯曲卷绕，且小圆角可以做的比平整无孔箔的转弯角更小，从而避免极片的硬度太高，在卷绕小圆角时产生断极片或掉料的风险；并且，在使用该电极箔材结构后，涂覆在带微米级凹凸孔箔材两面的正负极材料：包含水份、锂离子、高分子电解质等，这些材料成份都可以更自由更高效率的通过高密度的微米级孔隙，实现在电芯内部更快速的浸润或流通排出，可提高电解液的注液效率和水分烘烤效率，节约生产能耗，大幅提高生产产能；相应地，电极箔材结构与正负极材料之间的接触面积更大，从而提高电池充放电倍率。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种电极箔材结构的制备系统的侧视图；图2为本专利技术实施例提供的另一种辊压模组的横截面示意图；图3为本专利技术实施例提供的另一种电极箔材结构的制备系统的侧视图；图4为本专利技术实施例提供的金属箔经分条处理的示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种电极箔材结构的制备方法的流程示意图；图6为本专利技术实施例提供的另一种电极箔材结构的制备方法的流程示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种电极箔材结构的结构示意图；图8A为现有技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极箔材结构，其特征在于，包括：金属箔；所述金属箔的至少一个表面设置有多个高精密、微米级对穿的凹孔，所述凹孔的底面为穿孔区域；所述凹孔按照一定密度进行规律性排布，每个所述凹孔上设置有穿透孔；所述穿透孔的孔径范围：0.001mm～0.2mm，所述穿孔密度的范围为：每平方毫米1～20000孔。

【技术特征摘要】
1.一种电极箔材结构，其特征在于，包括：金属箔；所述金属箔的至少一个表面设置有多个高精密、微米级对穿的凹孔，所述凹孔的底面为穿孔区域；所述凹孔按照一定密度进行规律性排布，每个所述凹孔上设置有穿透孔；所述穿透孔的孔径范围：0.001mm～0.2mm，所述穿孔密度的范围为：每平方毫米1～20000孔。2.根据权利要求1所述的电极箔材结构，其特征在于，所述金属箔的材质包括但不限于：铝、铜、镍；所述金属箔材上每个所述凹孔的形状包括但不限于：圆锥形、棱锥形形状。3.根据权利要求1和要求2所述的电极箔材结构，其特征在于，每个所述凹孔的凹陷深度小于0.05mm，超出箔材平面的翻边毛刺深度小于0.04mm。4.一种电极箔材结构的制备方法，其特征在于，包括：对金属箔进行连续辊压，以使所述金属箔具有至少一面的多个凹孔，所述凹孔的底面为穿孔区域；所述凹孔按照一定孔密度排布，每个所述凹孔上设置有穿透孔；所述穿透孔的孔径满足孔径范围；对所述金属箔进行涂敷处理，所述金属箔的涂敷区域覆盖于所述穿孔区域之上，使穿孔被涂覆物全部包覆；对所述金属箔进行分条及切断制片处理。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述孔径范围为0.001mm～0.2mm；所述孔密度的范围为：1～20000孔/每平方毫米。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对所述金属箔进行分条及切断制片处理，包括：对所述金属箔的平面从x方向和y方向分别进行连续分条或分段切断，制成电池极片；其中，所述x方向与辊压模具的旋转中心轴线方向平行；所述y方向与所述辊压模具的旋转中心轴线方向垂直；并且所述x方向的连续分条或分段切断位置与所述穿孔区域形成间隔设置，所述x方向的间隔设置的尺寸范围为0.1～50mm；所述y方向的连续分条或分段切断位置与所述涂敷区域间隔设置，所述y方向的间隔设置的尺寸范围为0.1～50mm。7.一种电极箔材结构的制备系统，其特征在于，包括：放卷设备、辊压设备和收卷设备；其中，所述放卷设备固接金属箔的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴小林，
申请(专利权)人：长沙锂安能电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43