[发明专利]一种向锂离子电池负极片补充锂粉的装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池生产设备技术领域，尤其涉及一种向锂离子电池负极片补充锂粉的装置和方法。

背景技术

锂离子电池由于具有高电压、高能量密度和长循环寿命的优势，成为应用范围最广的二次电池之一。但随着便携式电子设备微型化、长待机的不断发展，以及电动自行车、电动汽车等大功率、高能量设备的启用，都对作为储能电源的锂离子电池的能量密度的提出了越来越高的要求。

对于负极片来说，在电池的首次充电过程中都会由于固体电解质膜（SEI膜）的形成而消耗部分锂，由此而造成正极材料锂的损失，从而降低了电池的容量，造成首次效率的降低。这在以合金材料（如硅合金和锡合金等）为活性物质的负极片中表现得尤为明显。

为了减少由于电池在首次充放电过程中的不可逆容量带来的电池容量的降低，已有一些专利文献报道了一些解决方法。例如公开号为CN1290209C的中国专利申请提到将锂金属、负极材料和非水液体混合形成浆料，将浆料涂覆到集流体上，然后干燥浆液，该方法虽然能够提高首次效率，但由于金属锂反应活性较高，整个操作环境需要在无水的干燥环境中进行，导致工序复杂。另外选择的非水液体在混合过程中不能和金属锂粉反应，此类非水液体大多为易燃易爆的液体，比如该专利申请中提到的四氢呋喃，甲苯和烃类溶剂等。而且后续的涂覆、冷压和卷绕工艺都必须在干燥环境下进行，对环境要求苛刻，负极片制作成本较高。

再如申请号为JP1996027910的日本专利申请采用将金属锂片覆盖在负极片表面，然后卷绕制成电池，然后灌注电解液的方法制备锂离子电池。该方法虽然也能起到补锂的作用，然而负极片能够吸收的锂的量远远小于金属锂片提供的锂，因此会造成嵌锂的不均匀，并导致极片的变形，而且后续循环中也容易出现析锂。

另外，申请号为JP2005038720的日本专利申请则提到采用真空蒸镀的方法在负极片表面蒸发成一层金属锂层，虽然蒸镀的锂层的厚度比金属锂片要薄，然而该过程中金属锂层的厚度较难控制，而且整个过程必须在真空环境下，蒸发效率也较低，后续极片的转移处理也较复杂，成本较高。

有鉴于此，确有必要提供一种向锂离子电池负极片补充锂粉的装置和方法，该装置和方法利用了静电效应的原理，能够将金属锂准确、定量、均匀地分散在负极片的表面，从而对负极片起到补锂作用；并且整个制备过程工序简单、成本低、适合于量产。

需要说明的是，近年来也有利用静电效应来进行粉末涂装的技术出现，例如专利文献1（日本特公昭64-9955号公报）公开了一种向海绵状的辊表面供给粉体，并在丝网电极中旋转使粉体掉落，粉体通过丝网电极的孔掉落实现均匀供给的方法；再如专利文献2（日本特公昭61-116578号公报）公开了向丝网电极洒粉体，并对丝网进行上下振动，实现粉体供给的方法。还如，专利文献3（公开号为CN 102348511 A的中国专利申请）公开了向丝网电极洒粉体，并用刷子将其铺匀并挤压使粉体掉落的一种粉体涂布方法。但是，上述技术存在如下问题：首先，粉末很难定量供给。例如，专利文献1采用辊涂布的场合，粉体量的均匀性由料斗供给到辊上的粉体量的均匀性来决定，而辊上的粉体，部分被海绵状的辊吸收，一部分在海绵状的辊曲面任意地跳回，难以通过辊来实现粉料定量供给。另外，专利文献2同样存在无法定量供给粉料的问题，由料斗洒到丝网电极上的粉料初次分布不均匀，造成抖落的粉料不均匀。

其次，粉料供给过程存在接触挤压的动作，例如，专利文献1的辊上的粉料与丝网的挤压，专利文献3的刷子对粉料与丝网的挤压。这对于锂粉等软性粉末而言，极易破坏其结构且易粘附于接触件表面，造成无法定量供给且操作过程困难。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足而提供一种向锂离子电池负极片补充锂粉的装置，采用该装置能够将金属锂准确、定量、均匀地分散在负极片的表面，从而对负极片起到补锂作用，以克服现有技术中的补锂技术嵌锂不均匀、不能准确地定量嵌锂、对环境要求苛刻和制作成本高的不足。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种向锂离子电池负极片补充锂粉的装置，包括用于放置和牵引负极片的收放卷机构、丝网电极、转印电极、用于放置锂粉的喂料机构和用于带动所述喂料机构移动的移动机构，所述丝网电极和所述转印电极分别位于负极片的上方和下方，并且所述丝网电极和所述转印电极分别与高压直流电源电连接，所述移动机构位于所述丝网电极的上方，所述丝网电极连接有第一振动电机，所述丝网电极底部设置有丝网挡板，所述丝网挡板和所述转印电极分别位于负极片的上方和下方。