一种凹凸条纹极片辊压装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种凹凸条纹极片辊压装置，所述凹凸条纹极片辊压装置包括沿垂直于极片的输送方向依次交替排列的第一压辊模块及第二压辊模块；所述第一压辊模块距离极片的待辊压面的最小垂直高度小于所述第二压辊模块距离极片的待辊压面的最小垂直高度，使所述第一压辊模块与所述第二压辊模块的辊面之间形成高度差。本实用新型专利技术通过设置依次排列的、但与极片之间高度不同的辊阵列，能够使经过辊压的极片形成孔隙率不同的凹凸条纹，其中，凸条纹孔隙率更大，其间隔分布在凹条纹之间，有利于促进电解液的浸润，显著提高液相传输速度，有效减小阻抗并提升倍率性能；所述辊压装置结构简单，易于制造和使用，可实现凹凸条纹极片的大规模生产。极片的大规模生产。极片的大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种凹凸条纹极片辊压装置


[0001]本技术属于锂离子电池制造
，涉及一种凹凸条纹极片辊压装置。

技术介绍

[0002]目前，随着新能源汽车的快速发展和规模不断扩大，市场对高能量高功率动力电池的需求也不断地加大。为了提升动力电池能量密度，各种新材料及新技术不断地涌现，当前提升动力电池能量密度的主要策略有：
①
开发高容量正负极材料，如高镍材料和富锂正极，硅负极及金属锂负极等；
②
高压正极材料开发；
③
高性能电解液开发；
④
高性能粘结剂开发；
⑤
厚极片开发等。
[0003]在电池制造工艺技术方向，厚极片开发是提升电池能量密度最为直接的方法，但厚极片技术存在一些尚待解决的问题，如随着极片厚度的增加，虽然非活性材料的占比会显著降低，但极片的剥离力同时降低、电解液浸润速率变慢、电池的内阻增加、最终导致电池的倍率性能和循环寿命显著恶化。大量研究表明，厚极片的电化学反应过程中电解液液相传输是速度控制步骤，而电解液液相传输又与极片中的孔结构、孔隙率等关联密切，因此，对极片的结构进行改进以优化孔结构及孔隙率分布的技术方案将有助于提升厚极片的倍率性能。
[0004]例如CN102655229B采用造孔剂溶剂涂覆极片表面，在烘烤时使溶剂挥发，造孔剂渗透到膜片内部并重结晶而占据一定位置，再在高于造孔剂升华或分解的温度下烘烤进行造孔，使膜片留下孔隙，获得高孔隙率厚极片；Juliette Billaud等(Nature Energy,2016,1(8),1
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6.)采用磁性物质修饰石墨负极，匀浆阶段利用外加磁场控制石墨颗粒取向，获得低曲折度石墨厚极片，仅通过改变极片的内部结构来改善电池性能，使实际充电速率下极片的储锂容量提高1.6～3倍；JunsuPark(Journal of Industrial and Engineering Chemistry,2019,70:178
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185)采用激光进行沟槽刻蚀获得阵列沟槽厚极片，从而显著提高电池动力学性能；然而以上这些厚极片制备方法存在以下问题：1)采用造孔剂造孔时，造孔剂热分解温度与极片烘烤温度不兼容，造孔剂热分解易形成有害气体，造孔效率低；2)外加物理场控制颗粒取向难以在后续辊压维持定向结构，与当前辊对辊工艺兼容性差，材料改性成本高；3)激光造孔对涂层破坏性高，易形成熔珠、粉尘等物质，电池自放电高，此外厚极片面容量显著降低，能量密度显著减少。
[0005]可以看出，目前尚缺少一种简单方便的改变极片孔隙率分布的制造技术及与之相匹配的制造工艺设备，使得制造出的极片能在保持高能量密度、高功率及长循环寿命的情况下，通过孔结构及孔隙率等有效优化电解液液相传输，从而进一步提升厚极片的性能。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本技术的目的在于提供一种凹凸条纹极片辊压装置，所述凹凸条纹极片辊压装置包括沿垂直于极片的输送方向依次交替排列的第一压辊模块及第二压辊模块；所述第一压辊模块距离极片的待辊压面的最小垂直高度小于所述第二
压辊模块距离极片的待辊压面的最小垂直高度，使所述第一压辊模块与所述第二压辊模块的辊面之间形成高度差。本技术通过设置依次排列的、但与极片之间高度不同的辊阵列，能够使经过辊压的极片形成孔隙率不同的凹凸条纹，其中，凸条纹孔隙率更大，其间隔分布在凹条纹之间，有利于促进电解液的浸润，显著提高液相传输速度，有效减小阻抗并提升倍率性能；所述辊压装置结构简单，易于制造和使用，可实现凹凸条纹极片的大规模生产。
[0007]为达此目的，本技术采用以下技术方案：
[0008]本技术提供了一种凹凸条纹极片辊压装置，所述凹凸条纹极片辊压装置包括多个第一压辊模块及多个第二压辊模块，各所述第一压辊模块及各所述第二压辊模块沿垂直于极片的输送方向依次交替排列；
[0009]所述第一压辊模块距离极片待辊压面的最小垂直高度为H1，所述第二压辊模块距离极片待辊压面的最小垂直高度为H2，所述H1小于所述H2，所述第一压辊模块与所述第二压辊模块的辊面之间的高度差为δH。
[0010]本技术通过设置依次排列的、但与极片之间高度不同的辊阵列，能够使经过辊压的极片形成孔隙率不同的凹凸条纹，其中，凸条纹孔隙率更大，其间隔分布在凹条纹之间，有利于促进电解液的浸润，显著提高液相传输速度，有效减小阻抗并提升倍率性能；所述辊压装置结构简单，易于制造和使用，可实现凹凸条纹极片的大规模生产。
[0011]以下作为本技术优选的技术方案，但是不作为本技术提供的方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本技术的技术目的和有益效果。
[0012]作为本技术优选的技术方案，所述δH的范围为0.01～1mm，例如0.01mm、0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或1mm等，但不限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0013]作为本技术优选的技术方案，所述第一压辊模块的轴向宽度为D1，所述D1的范围为1～500mm，例如1mm、10mm、50mm、100mm、150mm、200mm、250mm、300mm、350mm、400mm、450mm或500mm等，所述第二压辊模块的轴向宽度为D2，所述D2的范围为0.5～50mm，例如0.5mm、1mm、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm或50mm等，但不限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0014]作为本技术优选的技术方案，所述D2的大小为所述D1大小的5～20％，例如5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或20％等，但不限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0015]作为本技术优选的技术方案，所述凹凸条纹极片辊压装置还包括压辊高度调节单元，所述第一压辊模块连接于所述压辊高度调节单元，实现所述δH的调节。
[0016]作为本技术优选的技术方案，所述压辊高度调节单元包括调压模块，所述调压模块包括依次连通的调压介质储罐与泵送装置，所述泵送装置通过调压介质输送管道与所述第一压辊模块相连通，向所述第一压辊模块输送调压介质。
[0017]作为本技术优选的技术方案，所述第一压辊模块的内部设置有空腔，所述泵送装置与每一个所述第一压辊模块之间均设置有流量调节阀门，通过所述流量调节阀门控制所述空腔内的调压介质的体积变化实现所述δH的调节。
[0018]当调压介质体积增加时第一压辊模块内部压力增大，第一压辊模块整体的高度升
高，第一压辊模块与第二压辊模块之间的高度差增加；当调压介质体积减小时第一压辊模块内部压力降低，第一压辊模块的整体高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种凹凸条纹极片辊压装置，其特征在于，所述凹凸条纹极片辊压装置包括多个第一压辊模块(1)及多个第二压辊模块(2)，各所述第一压辊模块(1)及各所述第二压辊模块(2)沿垂直于极片的输送方向依次交替排列；所述第一压辊模块(1)距离极片待辊压面的最小垂直高度为H1，所述第二压辊模块(2)距离极片待辊压面的最小垂直高度为H2，所述H1小于所述H2，所述第一压辊模块与所述第二压辊模块的辊面之间的高度差为δH。2.根据权利要求1所述的凹凸条纹极片辊压装置，其特征在于，所述δH的范围为0.01～1mm。3.根据权利要求1所述的凹凸条纹极片辊压装置，其特征在于，所述第一压辊模块(1)的轴向宽度为D1，所述D1的范围为1～500mm；所述第二压辊模块(2)的轴向宽度为D2，所述D2的范围为0.5～50mm。4.根据权利要求3所述的凹凸条纹极片辊压装置，其特征在于，所述D2的大小为所述D1大小的5～20％。5.根据权利要求1所述的凹凸条纹极片辊压装置，其特征在于，所述凹凸条纹极片辊压装置还包括压辊高度调节单元，所述第一压辊模块(1)连接于所述压辊高度调节单元，实现所述δH的调节。6.根据权利要求5所述的凹凸条纹极片辊压装置，其特征在于，所述压辊高度调节单元包括调压模块，所述调压模块包括依次连通的调压介质储罐(31)与泵送装置(32)，所述泵送...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟兵，刘范芬，朱家新，张林，苑丁丁，
申请(专利权)人：湖北亿纬动力有限公司，
类型：新型
国别省市：