一种锂电池用箔材微孔制造方法技术

本发明专利技术涉及一种锂电池用箔材微孔制造方法，包括：上垫板，将垫板固定于钻孔机台表面；上铜箔，将多层铜箔叠层码放并固定于垫板表面；上盖板，将盖板盖压于铜箔表面；设置机床，在钻孔机的一个或多个主轴安装对应数量的刀具及压力脚，并在数控面板设置一个或多个主轴的加工原点、起钻位和终钻位；设置加工参数，在控制面板设置一个或多个主轴的转速、进给速度、退刀速度、孔间距、钻孔数；执行钻孔工艺，其中多个主轴采用队列或阵列的形式联动；卸板，先进行去毛刺预处理，再对盖板、铜箔、垫板进行分离。采用多层铜箔叠合加工结合一个或多个主轴同时加工的方法，提高加工效率，同时可使孔的加工条件一致，减少误差，增加一致性。

A Manufacturing Method of Foil Micropore for Lithium Battery

The invention relates to a method for manufacturing foil micro-holes for lithium battery, which includes: upper pad, fixing pad on the surface of drilling machine; upper copper foil, laying multi-layer copper foil stack codes on the surface of pad plate; upper cover plate, pressing cover plate on the surface of copper foil; setting machine tool, installing corresponding number of cutters and pressure feet on one or more spindles of drilling machine, and setting up numerical control panel. Processing origin, starting position and final drilling position of one or more spindles; setting processing parameters, setting one or more spindles'rotation speed, feed speed, tool withdrawal speed, hole spacing and drilling number in the control panel; executing drilling technology, in which multiple spindles are linked in the form of queues or arrays; unloading plate, deburring pretreatment is carried out first, and then dividing cover plate, copper foil and cushion plate. Leave. The method of multi-layer copper foil lamination combined with simultaneous processing of one or more spindles can improve the processing efficiency, at the same time make the processing conditions of holes consistent, reduce errors and increase consistency.

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池用箔材微孔制造方法
本专利技术涉及超薄铜箔钻孔加工领域，特别是涉及一种锂电池用箔材微孔制造方法。
技术介绍
负极集流体铜箔是锂离子电池的重要组成部分，主要用于承载负极性物质，并为其吸收和释放的电子提供传导和有效抑制金属晶枝的生长。锂离子电池因具有能量密度大、工作电压高、工作温度范围大、循环寿命长、无记忆效应，重量较轻，可快速充放电等优点，广泛应用于便携式电子产品、小型化设备、电动汽车行业、军事装备、航空航天领域等领域。由于以往的铜箔集流体材料表面粗糙程度较低，无论是其表面所能承载的活性物质的量还是其所提供的进行锂嵌入和脱嵌的表面积都无法满足大容量、高功率的锂离子电池的应用。为解决上述问题诞生了三维多孔状铜箔集流体。多孔状的集流体具有更大的表面积，能够容纳更多的负极活性物质，增大电池容量，而且能给电解反应提供更大的反应界面，有效增大电池的功率。但是由于铜箔厚度小，易褶皱变形甚至损坏，因此多孔状超薄铜箔的制备成为制约该技术发展的一大因素。现在主要应用于三维多孔状铜箔的方法有机械滚筒法，去合金法，沉积法和电化学方法。机械滚筒法加工质量较好，效率较高，但是设备成本太高。去合金法的相关专利有CN102943187A,CN101596598A等，该方法制备纳米孔步骤复杂而且条件要求苛刻。沉积法相关专利有CN103046088A,CN103132111A等，该方法步骤相对复杂，而且由于锂电池负极集流体用多孔铜的机械强度要求较高，沉积法制备的多孔铜难以满足锂电池负极集流体的强度要求，故沉积法在这方面的应用存在一定的不足。电化学方法也是制备锂电池负极集流体多孔铜比较常用的方法，相关专利有CN104716330A,但是电化学方法同样步骤繁琐，而且有关溶液成分的控制，反应的温度，时间等要求非常高,甚至部分反应过程产物对环境造成一定污染。可见，以上几种方法均存在一定的不足。另外目前多家企业正在开发利用CO2激光直接对铜箔进行微细导通孔钻孔加工，但尚未较好的解决孔质量问题。因此研发出锂电池负极集流体用的多孔状铜箔的高效高质量低成本加工方法是促进锂电池向更大容量，更大功率发展的首要任务，亦对小型化电子厂品等的进一步发展具有重要意义。本专利技术针对三维多孔超薄铜箔难制备的问题，提出一种超薄铜箔的三维微孔钻削方法，进行三维多孔铜箔的制备，其目标效果为采用多层铜箔叠合加工结合多个主轴同时加工的方法，解决机械钻孔效率低下的问题，具备机械钻孔成本低的优势，同时保证钻孔质量以及提高刀具寿命。
技术实现思路
为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种锂电池用箔材微孔制造方法，包括如下步骤：S1：上垫板，将垫板固定于钻孔机台表面；S2：上铜箔，将多层铜箔叠层码放并固定于垫板表面；S3：上盖板，将盖板覆盖于铜箔表面；S4：设置机床，在钻孔机的一个或多个主轴安装对应数量的刀具及压力脚，并在数控面板设置一个或多个主轴的加工原点、起钻位和终钻位；S5：设置加工参数，在控制面板设置一个或多个主轴的转速、进给速度、退刀速度、孔间距、钻孔数；S6：执行钻孔工艺，其中多个主轴采用队列或阵列的形式联动；S7：卸板，先进行去毛刺预处理，再对盖板、铜箔、垫板进行分离。本专利技术采用多层铜箔叠合加工结合一个或多个主轴同时加工的方法，可把机械加工方法的效率提高80倍~2400倍。即10层~100层的铜箔叠层码放后同时加工，使用单一主轴进行一次钻孔工序即可完成10层~100层铜箔的钻孔加工，效率提高10倍~100倍。另，在数控钻孔机床上设8个~24个同步进行加工的主轴，即进行一次钻孔工序即可完成8个~24个孔位钻削，效率提高8倍~24倍。同时可使孔的加工条件一致，减少因条件不同而造成的误差，增加一致性。本专利技术增加盖板和垫板以及压力脚等装置辅助钻削加工。在不增加盖板的试验中，由于钻削力太大，造成铜箔撕裂损坏。本装置增加盖板能防止铜箔在钻削过程中因超过极限强度而发生撕裂，并且能够保证入钻精度。而垫板则主要起着抑制出口毛刺，保护台面，促进排屑，减少孔污清洁钻针，降低钻削温度，减少钻针磨损等作用。钻削过程中，压力脚提供的压力使盖板、铜箔、垫板之间紧密贴合，使隔层板之间不易容纳钻屑，且压力脚内设置的收集装置能够将钻屑及时清理，并带走大部分热量，降低钻针温度，提高钻针寿命。进一步的，所述S4步骤中的加工原点和起钻位设置为同一坐标，且所述加工原点和起钻位坐标中Z轴高度设置为高于盖板高度0.2mm~2mm。进一步的，所述S4步骤中的终钻位坐标中Z轴高度设置为低于垫板与铜箔接触面0.1mm~0.5mm。进一步的，所述S5步骤中转速为30krpm/min~300krpm/min，进给速度为2.8m/min~10.0m/min，退刀速度为15m/min~25m/min。进一步的，在一种实施例中，本方案提供所述垫板采用酚醛树脂垫板或高密度木垫板。垫板宜采用酚醛树脂类,高密度木质类等抑制出口毛刺及排屑促进效果好的垫板。进一步的，在一种实施例中，本方案提供所述盖板采用树脂盖板或金属盖板。盖板宜采用延展性较低的树脂或散热性较好的金属类盖板以保证铜箔不被撕裂。进一步的，所述铜箔可设置为单层，或多层铜箔叠层码放。该钻削方法中，既可以将多层铜箔逐层叠放在机台上进行钻削，也可以对单层铜箔进行钻削。实际操作方案根据生产需要而定。具有较高的兼容、适应能力。进一步的，所述钻孔机包括单个主轴，或多个主轴联合设置。该钻孔机可设置单个主轴，在主轴上安装钻削刀具，进行单孔逐个钻削，亦可安装多个主轴，具体主轴数量及位置适铜箔生产需求而定，通过多个主轴联动配合，进行一次多主轴的纵向Z轴运动即可完成多个孔位的钻削，大大提升效率。进一步的，所述多层铜箔之间采用胶合固定。为防止在钻削过程中，由于刀具对铜箔做功，使得铜箔之间产生侧滑、偏移等现象，将铜箔之间采用胶合固定，以确保孔位钻削的精度。胶合固定适用于铜箔排版密集、不宜浪费板面进行销钉固定。进一步的，所述多层铜箔通过销钉固定。为防止在钻削过程中，由于刀具对铜箔做功，使得铜箔之间产生侧滑、偏移等现象，将铜箔之间采用销钉固定，进一步的，所述方法用于锂电池正极铜箔微孔钻削。本专利技术的有益效果为：本专利技术采用多层铜箔叠合加工结合一个或多个主轴同时加工的方法，可把机械加工方法的效率提高80倍~2400倍。即10层~100层的铜箔叠层码放后同时加工，使用单一主轴进行一次钻孔工序即可完成10层~100层铜箔的钻孔加工，效率提高10倍~100倍。另，在数控钻孔机床上设8个~24个同步进行加工的主轴，即进行一次钻孔工序即可完成8个~24个孔位钻削，效率提高8倍~24倍。同时可使孔的加工条件一致，减少因条件不同而造成的误差，增加一致性。本专利技术增加盖板和垫板以及压力脚等装置辅助钻削加工。在不增加盖板的试验中，由于钻削力太大，造成铜箔撕裂损坏。本装置增加盖板能防止铜箔在钻削过程中因超过极限强度而发生撕裂，并且能够保证入钻精度。而垫板则主要起着抑制出口毛刺，保护台面，促进排屑，减少孔污清洁钻针，降低钻削温度，减少钻针磨损等作用。钻削过程中，压力脚提供的压力使盖板、铜箔、垫板之间紧密贴合，使隔层板之间不易容纳钻屑，且压力脚内设置的收集装置能够将钻屑及时清理，并带走大部分热量，降低钻针温度，提高钻针寿命。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池用箔材微孔制造方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：上垫板，将垫板固定于钻孔机台表面；S2：上铜箔，将多层铜箔叠层码放并固定于垫板表面；S3：上盖板，将盖板覆盖于铜箔表面；S4：设置机床，在钻孔机的一个或多个主轴安装相应数量的刀具及压力脚，并在数控面板设置一个或多个主轴的加工原点、起钻位和终钻位；S5：设置加工参数，在控制面板设置一个或多个主轴的转速、进给速度、退刀速度、孔间距、钻孔数；S6：执行钻孔工艺，其中多个主轴采用队列或阵列的形式联动；S7：卸板，先进行去毛刺预处理，再对盖板、铜箔、垫板进行分离。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池用箔材微孔制造方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：上垫板，将垫板固定于钻孔机台表面；S2：上铜箔，将多层铜箔叠层码放并固定于垫板表面；S3：上盖板，将盖板覆盖于铜箔表面；S4：设置机床，在钻孔机的一个或多个主轴安装相应数量的刀具及压力脚，并在数控面板设置一个或多个主轴的加工原点、起钻位和终钻位；S5：设置加工参数，在控制面板设置一个或多个主轴的转速、进给速度、退刀速度、孔间距、钻孔数；S6：执行钻孔工艺，其中多个主轴采用队列或阵列的形式联动；S7：卸板，先进行去毛刺预处理，再对盖板、铜箔、垫板进行分离。2.根据权利要求1所述锂电池用箔材微孔制造方法，其特征在于：所述S4步骤中的加工原点和起钻位设置为同一坐标，且所述加工原点和起钻位坐标中Z轴高度设置为高于盖板高度0.2mm~2mm。3.根据权利要求1所述锂电池用箔材微孔制造方法，其特征在于：所述S4步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成勇，林淡填，郑李娟，黄欣，李之源，何醒荣，李浩，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44