[发明专利]一种干法电池极片底涂机

说明书

本发明涉及一种干法电池极片底涂机，包括：激光驱动单元、光箔放卷单元、干法涂布单元和底涂极片收卷单元；光箔放卷单元进行箔材自动放卷，放出待涂布的光箔；所述激光驱动单元产生激光，电离所述干法涂布单元中的涂布材料粉体，产生等离子体带电粒子，并在磁场的引导作用下沉积在光箔上，得到涂覆有干燥粉体材料的箔材；涂覆后的箔材由底涂极片收卷单元进行收卷，形成底涂极片。

技术领域

本发明涉及材料加工设备技术领域，尤其涉及一种干法电池极片底涂机。

背景技术

近年来由于锂离子电池特别是动力电池的大规模应用，对于电池的能量密度、循环性能、充放电电流密度以及安全性能均提出了更高的要求；极片与活性物质界面接触性能的改善对于锂电池综合性能的提高至关重要。在锂电池中，特别是低导电性的磷酸铁锂以及硅负极体系，正负极极片底涂导电炭系材料，能够明显降低电池内阻、提升锂电池循环性能、延长电池有效寿命；逐渐成为一种重要的锂电池极片改性方法。

极片底涂的质量直接影响最终电池的综合性能。目前，极片底涂导电炭层主要采用凹版涂布工艺，其中使用一定液态溶剂将导电材料制备成悬浮液浆料，经凹版涂覆后再经过烘箱干燥工艺固化导电层。一方面，在保证较好界面接触的情况下，导电炭层的越薄则具有更好的导电性能、也越有利于电芯能量密度的提高；因此极片底涂的一个重要发展方向是降低导电炭层厚度，提高涂层厚度控制精度，保证高水平的产品一致性；另一方面，湿法涂布工艺中，在凹版涂覆过程、溶剂干燥过程容易产生针孔、竖条道、缩孔、橘皮等涂布缺陷影响良品率；最后，湿法涂布工艺由于不可避免的干燥过程，设备尺寸较大，涂布速率、生产效率受到限制。因此，开发一种高速干法极片底涂机，对于提高极片底涂产品质量、生产效率，进一步提升锂电池综合性能具有重要作用。

发明内容

本发明实施例提供了一种干法电池极片底涂机，利用物理吸附和等离子体沉积的作用，并在磁场的约束引导下实现以干燥粉体为涂覆材料的箔材涂布，工艺过程不含有液态溶剂，避免了湿法涂覆工艺存在的种种问题，不但优化精简了极片底涂机的结构，也获得了一致性更好的涂覆箔材。

为此，本发明实施例提供了一种干法电池极片底涂机，包括：激光驱动单元、光箔放卷单元、干法涂布单元和底涂极片收卷单元；

光箔放卷单元进行箔材自动放卷，放出待涂布的光箔送入干法涂布单元；所述激光驱动单元产生激光，电离所述干法涂布单元中的涂布材料粉体，产生等离子体带电粒子，在磁场的引导作用下沉积在光箔上，得到涂覆有干燥粉体材料的箔材；涂覆后的箔材由底涂极片收卷单元进行收卷，形成底涂极片。

优选的，所述干法涂布单元包括：激光入射窗口、激光线聚焦镜、粉体循环模腔、等离子体约束引导模块和等离子体溅射涂层模块；

所述激光驱动单元产生激光通过所述激光入射窗口进入所述干法涂布单元，经所述激光线聚焦镜反射，通过粉体循环模腔入口进入粉体循环模腔，在所述粉体循环模腔内聚焦在激光线焦点，对所述粉体循环模腔中的涂布材料粉体电离，形成等离子体，并通过粉体循环模腔出口向所述粉体循环模腔外发散，在等离子体约束引导模块的磁场的引导下形成具有方向性的等离子体流，沉积在等离子体溅射涂层模块传送的光箔上。

进一步优选的，所述等离子体约束引导模块包括永磁铁或电磁铁；

所述等离子体溅射涂层模块包括：涂布背辊；所述涂布背辊处于等离子体约束引导模块之后，所述涂布背辊上传送的光箔的沉积区域对准所述等离子体约束引导模块的等离子体流的射出方向；所述涂布背辊为一组或多组平行设置，所述干法电池极片底涂机中涂布背辊的组数根据单组涂布背辊的宽度和待涂布的光箔的宽度进行设置。

进一步优选的，所述粉体循环模腔中的涂布材料粉体是由供粉管道喷入，在所述粉体循环模腔中随气体流动的流动粉体层；

所述涂布材料粉体一方面被激光激发而具有吸附活性，另一方面通过等离子体电离形成等离子体，在物理吸附和等离子体沉积的共同作用下实现在光箔上的涂布。