[发明专利]锂离子电池电极两面直接镀覆纳米纤维隔膜的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池隔膜制造装置，更具体地说，本发明涉及一种连续同时在锂离子电池金属电极片两面直接镀覆纳米纤维膜的装置。

背景技术

随着锂离子电池的推广应用，人们对该类电池的性能提出了更高的要求，因此研究和开发性能更好的锂离子电池日益成为研究的热点领域。在锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一，可隔离电池正负极，以防正负极出现短路，但其允许离子流快速通过，从而完成在电化学充放电过程中锂离子在正负极之间的快速传输。目前商品化的锂电池隔膜主要还是采用传统的方法，例如Celgard法生产，但该法生产所得隔膜的孔隙率和吸液量较低，不能满足大电流充放电的需要，且制作成本较高。另外采用传统的方法，一般均是通过叠片或卷绕的工艺将隔膜置于正极和负极之间来进行隔离，导致叠片或卷绕过程中隔膜与电极片附着不牢固，容易发生错位，从而引起正负极之间短路，从而使整块电池报废。

最新研究的方法是以静电纺丝技术制备的非织造布膜作为锂离子电池隔膜。静电纺丝所得纤维最主要的特点是纤维直径很细，具有高的比表面积，且所得亚微米级纤维堆积而成的层状膜具有较高的孔隙率和优异的离子电导率。例如，专利权人韩国科学技术研究院在专利文件CN1284888C记载了一种采用电荷感应纺丝工艺制备高分子纤维网的制备方法，可以制备包括聚偏氟乙烯(PVDF)在内的多种高分子聚合物材料。专利申请人江西先材纳米纤维科技有限公司在专利申请公开文本CN101974828A中记载了一种采用静电纺丝工艺制备共聚酰亚胺纳米纤维非织造布的制备方法，所述的非织造布主要用于电池隔膜。专利申请人浙江大学在专利申请公开文本CN102013516A中记载了一种采用静电纺丝工艺制备聚偏氟乙烯复合聚合物电解质的织造方法，所制备的聚合物电解质具有离子传导率高、力学性能好的优点。然而上述专利或专利申请文件所公开的制备方法制备的隔膜同样需要叠片或卷绕的工艺将隔膜置于正极和负极之间，但是静电纺丝法制出纳米纤维膜横向、纵向拉伸强度较小，穿刺强度也低，静电大，给锂离子电池制造商在叠片及卷绕时带来很大困难，也限制了静电纺丝法制取纳米纤维隔膜在锂离子电池行业中的发展。

美国专利US7279251B1记载了一种利用静电纺丝工艺直接在电极板上制备超细纤维聚合物隔膜的方法。但是该专利中采用的静电纺丝装置，生产速度极慢，不适合规模生产。美国专利US6713011B2记载了一种利用静电纺丝工艺织造隔膜的装置和方法，所述的装置仅能进行单面镀覆；并且采用该装置和方法，连续工业生产所得的聚合物隔膜成膜不均匀、双向收缩较多，不能用于锂离子电池隔膜的制备。

发明内容

为了克服现有技术的上述问题，特别是静电纺丝法制取纳米纤维隔膜在锂离子电池行业中使用所存在的技术问题，本发明提供一种连续同时在锂离子电池金属电极片两面直接镀覆纳米纤维膜的装置，该装置不仅实现了在电极双面直接镀覆纳米纤维隔膜，提高了静电纺丝法制取的纳米纤维隔膜的效率，而且显著提高了锂电池的品质和可靠性。

为了解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

一种锂离子电池电极两面直接镀覆纳米纤维隔膜的装置，包括直流高压电源、喷头组驱动器、金属喷头组、料液输送泵、电极片放料辊、电极片取料辊、其特征在于：在电极片放料辊、电极片取料辊之间还至少设置有进镀膜区垂直段保持辊和出镀膜区垂直段保持辊，并且所述进镀膜区垂直段保持辊和出镀膜区垂直段保持辊均设置有张力调整机构。

优选地，所述装置中电极片放料辊的传动轴采用可滑动的气涨轴，电极片放料辊连接有磁力刹车机构。

优选地，所述装置中电极片取料辊的传动轴为气涨式滑差轴，气涨式滑差轴取料辊由取料辊驱动器驱动，所述取料辊驱动器通过气动式连接器与气涨式滑差轴连接，气涨式滑差轴上设置有取料卷张力调整滑差环和充气孔，取料辊驱动器上还设置有磁力刹车机构。

优选地，所述装置中还可以包括辉光放电装置，用于对待镀覆的电极片进行预处理；经过辉光放电预处理的电极片，能够进一步获得更加均匀的隔膜，并且能够显著提高隔膜与电极片的粘结强度，进一步提高材料的性能。

优选地，所述装置中，还可以包括电子束固化装置，用于对镀覆后的电极片进行固化处理；电子束固化可以在常温下进行，可以有效避免加热和冷却过程对隔膜均匀性的不利影响，提高隔膜的孔隙度均匀性。

优选地，所述装置中电极片的两面对称设置一对可移动的金属喷头组。

优选地，所述装置中直流高压电源的正高压接在金属喷头组的喷头上，另一端接在电极片取料辊上，电极片取料辊接地。