一种电极集流体制备方法及电极集流体技术

本发明专利技术提供一种电极集流体制备方法及电极集流体，在进行金属轧辊的毛化操作时，控制金属轧辊依次形成轴向锚点组以及周向锚点组，轴向锚点组和周向锚点组的制备过程彼此独立。在箔材的轧制过程中，毛化点自身的排布呈水平状设置，在轧制过程中，通过放卷设备以及收卷设备对箔材进行张力控制，因此可以有效地避免现有技术中所出现的纵线纹理甚至褶皱等情况发生，确保集流体箔材面型良好，同时避免箔材在宽度方向上发生收缩，进而避免集流体因面型不良和宽度收缩带来的一系列使用问题。不良和宽度收缩带来的一系列使用问题。不良和宽度收缩带来的一系列使用问题。

【技术实现步骤摘要】
一种电极集流体制备方法及电极集流体


[0001]本专利技术涉及电极集流体制备
，具体涉及电极集流体制备方法及制备得到的电极集流体。

技术介绍

[0002]现有技术中，应用于电解电容器、超级电容器、锂离子超级电容器、一次锂电池、锂离子电池、钠离子电池等储能器件中的电极集流体，以2
‑
20μm厚度的铝箔、铜箔、锂带为主。而为提升器件集流体与电极涂层材料的接触面积和结合力，并降低接触阻抗，常规方法采用如化学刻蚀或打孔的铝箔、铜箔，以及在光箔基础上涂覆导电涂层的涂碳铝箔、铜箔。
[0003]对于刻蚀箔，由于刻蚀需要用化学药剂，不仅增加箔材的制造成本，还造成额外的化学污染，且化学刻蚀的基础箔材受刻蚀影响，箔材的机械性能下降较大；同时，因刻蚀的小孔往往较小，电极材料会在涂覆时被架空在小孔之上，这就限制了刻蚀箔材表面更大接触表面积和更高能量密度的发挥；再有，刻蚀箔对粗糙度提升也不大，因此表面积增加也不大。以上这些因素限制了刻蚀箔广泛的应用，目前只有电解电容器、超级电容器等还在使用刻蚀箔，且这些器件也在寻找更优性价比的替换方案。
[0004]对于打孔箔，由于需要采用激光等精密设备手段对箔材进行大面积连续穿孔，不仅生产效率低、制造成本高，而且过度打孔后的箔材机械性能也下降较大，但少量打孔又对于提升箔材的各项应用性能作用不大，因此打孔箔也很难被广泛应用。
[0005]为了解决上述问题，现有技术中提供了一种表面毛化集流体箔材的错位轧制方法，如图1所示，包括如下步骤：步骤100，将表面光滑的第一轧辊1和第二轧辊2分别架在数控车床上，使用激光毛化系统3在轧辊表面加工预定尺寸和分布位置的环形凸起，此时在第一轧辊1上形成第一环形凸起1a，在第二轧辊2上形成第二环形凸起2a，其中第一环形凸起和第二环形凸起呈螺旋线状设置；步骤200，将制作好的双辊以凹凸形貌螺旋曲线相对称的方式装载，调整两根轧辊的相对位置，使两根轧辊表面的环形凸起相互错开，再将箔材3从两根轧辊的夹缝间穿过，施加轧制力在箔材上下表面形成不穿透凹坑构成的表面毛化结构。
[0006]但是在上述的方案中，如图1和图3所示，对箔材3在进行轧制过程中所受到的力进行分析，轧辊上的螺旋线的角度很小，会在箔材3上形成沿图3中偏竖直的直线方向延伸的多个毛化点，由于毛化点的间距无法做到均匀一致，此时多个凹凸的毛化点在同一直线排列后会在此处边缘两侧形成向内的局部集中应力Fa和Fb，加之同时在箔材3的两侧需要进行放卷和收卷操作，产生的张力会加剧上述直线的应力局部集中，因此宏观上会在箔材3的两侧同时受到两个向内的拉力，即F
拉1
及F
拉2
。作用在箔材上集中的应力以及两侧的拉力会导致在箔材3上形成竖纹3b，当竖纹3b的作用力过大时，甚至会在箔材3上形成多条彼此相邻的条纹式褶皱。进一步地，由于竖纹3b位置发生呈多组直线排列的凹陷，将导致箔材沿图3中x轴方向发生向内收缩，导致箔材3的两侧运动至图中收缩线3a位置处。
[0007]收缩的箔材3将出现如下问题：由于箔材产生了竖纹或褶皱，涂覆电极材料时容易
产生堆积，从而造成器件电极表面分布的电极材料不均匀，既涂覆面密度不均，在锂离子电池中，这样的情况会进而导致极片局部过度锂沉积，损失了锂离子导致锂离子电池容量损失的同时，堆积的锂会产生锂枝晶，锂枝晶积累到一定高度后，会刺破锂离子电池隔膜等，并与另一电极接触发生内短路现象，从而造成器件过热、燃烧等安全问题。

技术实现思路

[0008]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中，双金属轧辊呈螺旋纵线形式点阵分布交错轧制，得到的集流体箔材面型不良，导致制成的储能器件极片涂覆面密度分布不均，进而使器件容易发生容量下降和内短路等的缺陷。
[0009]为此，一种电极集流体制备方法，包括如下步骤：
[0010]将第一待毛化轧辊置于设定位置；
[0011]将激光毛化系统对应至第一待毛化轧辊的第一起始毛化点位，控制激光毛化系统启动，对第一起始毛化点位进行毛化操作；
[0012]控制激光毛化系统相对第一待毛化轧辊水平运动，所述第一起始毛化点位与所述第一轴向毛化点位之间的水平距离为x1；
[0013]重复控制激光毛化系统相对第一待毛化轧辊水平运动，使得相邻两个所述轴向毛化点位之间的距离为x1，直至在第一待毛化轧辊的圆周母线上形成与第一待毛化轧辊轴线相平行的第一行轴向锚点组；
[0014]控制所述第一待毛化轧辊进行转动至第二行第一周向毛化点位，其中第二行第一周向毛化点位与相对应的所述第一行第一轴向毛化点位之间的周向距离为y1，控制所述第一待毛化轧辊以所述第二行第一周向毛化点位为起点进行水平运动，并在轧辊圆柱第二条母线方向形成所述第二行轴向锚点组；
[0015]重复控制所述第一待毛化轧辊进行转动，相邻两个所述周向毛化点位之间的距离为y1，并以对应所述第N行第一周向毛化点位为起点形成所述第N行轴向锚点组；
[0016]选择与第一待毛化轧辊尺寸一致的第二待毛化金属轧辊，重复制备第一待毛化轧辊的步骤，得到第二毛化轧辊；
[0017]将制备得到的第一毛化轧辊与所述第二毛化轧辊按照预设模式进行相对布置，在所述第一毛化轧辊与所述第二毛化轧辊之间形成有轧制缝隙；
[0018]首先控制所述第一毛化轧辊的第一起始毛化点位和所述第二待毛化轧辊的第二起始毛化点位相对设置；
[0019]控制所述第一毛化轧辊相对所述第二毛化轧辊进行转动，周线相对转动距离为(y1
‑
a)/2，其中a为所述第一起始毛化点位的直径；
[0020]控制所述第一毛化轧辊与所述第二毛化轧辊沿轴线方向进行偏移，偏移距离为(x1
‑
a)/2；
[0021]将箔材从放卷端牵引出，并通过所述双辊间的轧制缝隙，将箔材收卷，控制轧机下压后，同时开启轧机与放卷设备及收卷设备，调整张力控制装置，逐步调整轧制和收放卷速度。
[0022]本专利技术提供的电极集流体制备方法，还包括：
[0023]对磨步骤，测量双金属轧辊表面粗糙度Ra、Rz和Rt，控制所述第一毛化轧辊与所述
第二毛化轧辊并排布置，使横向锚点组交错，并控制第一毛化轧辊与所述第二毛化轧辊的外表面相互接触并下压，下压间隙控制在Ra的1
‑
5倍之间，开启轧机对毛化的双金属轧辊进行对磨；
[0024]对完成对磨操作后的第一毛化轧辊与所述第二毛化轧辊进行除尘操作。
[0025]本专利技术提供的电极集流体制备方法，(y1+a)能够被轧辊周长(π*d)整除，所述d为所述第一待毛化轧辊的直径。
[0026]本专利技术提供的电极集流体制备方法，所述待轧制箔材测厚度为2
‑
20μm。
[0027]本专利技术提供的电极集流体制备方法，所述待轧制箔材所受到的压力为5
‑
100Mpa。
[0028]本专利技术提供一种电极集流体，采用本专利技术提供的制备方法得到。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电极集流体制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将第一待毛化轧辊置于设定位置；将激光毛化系统对应至第一待毛化轧辊的第一起始毛化点位，控制激光毛化系统启动，对第一起始毛化点位进行毛化操作；控制激光毛化系统相对第一待毛化轧辊水平运动，所述第一起始毛化点位与第一轴向毛化点位之间的水平距离为x1；重复控制激光毛化系统相对第一待毛化轧辊水平运动，使得相邻两个所述第一轴向毛化点位之间的距离为x1，直至在第一待毛化轧辊的圆周上形成与第一待毛化轧辊轴线相平行的第一轴向锚点组；控制所述第一待毛化轧辊进行转动至第一周向毛化点位，其中第一周向毛化点位与相对应的所述第一轴向毛化点位之间的周向距离为y1，控制所述第一待毛化轧辊以所述第一周向毛化点位为起点进行水平运动，并在水平方向形成所述第一轴向锚点组；重复控制所述第一待毛化轧辊进行转动，相邻两个所述第一周向毛化点位之间的距离为y1，并以对应所述第一周向毛化点位为起点形成所述第一轴向锚点组；选择与第一待毛化轧辊尺寸一致的第二待毛化轧辊，重复制备第一待毛化轧辊的步骤，得到第二毛化轧辊；将制备得到的第一毛化轧辊与所述第二毛化轧辊按照预设模式进行相对布置，在所述第一毛化轧辊与所述第二毛化轧辊之间形成有轧制缝隙；首先控制所述第一毛化轧辊的第一起始毛化点位和所述第二待毛化轧辊的第二起始毛化点位相对设置；控制所述第一毛化轧辊相对所述第二毛化轧辊进行转动，相对转动距离为(y1
‑
a)/2，其中a为所述第一起始毛...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ五一IntClB二三P一五零零，
申请(专利权)人：胡凌山，
类型：发明
国别省市：