一种自动化超薄锂片的表面处理装置及其使用方法与流程

1.本发明属于锂一次电池负极表面处理技术领域，尤其是涉及一种自动化超薄锂片的表面处理装置及其使用方法。


背景技术：

2.锂原电池是以金属锂为负极的一次电池，放电比能量可达300wh/kg以上，具有比能量高、贮存寿命长的优点。近几年，随着新型智能装备技术水平的不断提高，对可大功率(＞0.5c)长时间放电的功率型锂原电池需求愈加迫切。
3.软包装锂原电池制备过程中，一般首先将锂箔裁切为规定的尺寸，随后将集流体与金属锂箔进行冷压压合。为提升锂原电池功率性能并兼顾轻质化要求，功率型锂原电池需要使用超薄金属锂片(＜0.1mm)作为负极。与常规厚度锂片不同，现阶段超薄锂箔在制备过程中表面形成了较厚的钝化层，使得锂片与集流体的压接效果减弱。锂与集流体结合力变差，在后续工序中负极耳可能脱落，严重影响产品合格率，此外也将使负极界面接触内阻增加甚至断路，电池后期无法正常放电，降低电池放电容量和功率性能。
4.现有专利技术采用人工刷除法，由人工使用毛刷或砂纸抛光块刷蹭集流体与锂箔粘接区域。但人工刷除力度无法严格控制，若刷除力度过轻，锂与集流体结合力较差，易分离，这将增大电池内阻，降低电池功率性能，甚至在后续工序中负极耳可能脱落，严重影响产品合格率；若刷除力度过重，可能导致金属锂片变形，且因操作人员存在个体差异，将影响锂片的一致性。


技术实现要素：

5.本发明要解决的问题是提供一种自动化超薄锂片的表面处理装置及其使用方法，有效的解决现有技术中人工刷除力度无法严格控制，若刷除力度过轻，锂与集流体结合力较差，易分离，这将增大电池内阻，降低电池功率性能，甚至在后续工序中负极耳可能脱落，严重影响产品合格率；若刷除力度过重，可能导致金属锂片变形，且因操作人员存在个体差异，将影响锂片的一致性的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种自动化超薄锂片的表面处理装置，包括：
7.底座；
8.定位下压组件，设置在所述底座上，固定锂片；
9.毛刷组件，设置在所述底座上，且在所述定位下压组件的一侧，用于处理所述锂片表面；
10.推动导向组件，设置在所述底座上，且在所述定位下压组件的底部，用于移动所述定位下压组件。
11.优选地，所述定位下压组件包括定位底板、定位板和专用压板，所述定位底板可移动的设置在所述推动导向组件的顶部；所述定位板布置在所述定位底板上，放置所述锂片；
所述专用压板可旋转的设置在所述定位板上，用于下压所述锂片。
12.更优选地，所述定位板上还设置有限位块，所述限位块布置在所述定位板的侧边边缘处，用于固定所述锂片的放置位置。
13.更优选地，所述定位下压组件还包括可旋转的设置在所述定位板一侧的夹钳板，固定所述专用压板。
14.优选地，所述毛刷组件包括毛刷、毛刷固定板以及毛刷支架，所述毛刷支架设置在所述底座上，且在所述定位下压组件旁，支撑所述毛刷固定板；所述毛刷固定板设置在所述毛刷支架上，固定所述毛刷；所述毛刷可旋转的设置在所述毛刷固定板上，清理所述锂片。
15.更优选地，所述毛刷组件还包括可调速电机，连接在所述毛刷的一侧，控制所述毛刷的转速。
16.更优选地，所述毛刷组件还包括调整所述毛刷固定板高度的升降调整支柱，一端可移动的连接在所述毛刷固定板上，另一端连接在所述底座上。
17.更优选地，所述毛刷支架的两侧设置有滑轨；所述毛刷固定板两侧设置有连接件，连接所述滑轨，带动所述毛刷固定板沿所述滑轨移动。
18.优选地，所述推动导向组件包括导轨和推动气缸，所述导轨设置在所述底座上，且在所述定位下压组件的底部，所述定位下压组件沿所述导轨来回移动；所述推动气缸设置在所述底座上，且不与所述导轨重叠，推动所述定位下压组件沿所述导轨移动。
19.一种使用如权利要求1所述的一种自动化超薄锂片的表面处理装置的方法，其特征在于：将所述锂片固定在所述定位下压组件上，所述推动导向组件推动所述定位下压组件移动，移动过程中所述毛刷组件清理所述锂片表面，清理完成后，将所述锂片从所述定位下压组件中取出。
20.采用上述技术方案，代替原有人工进行表面处理的方式，设计一个处理装置来进行锂片的表面处理，同一毛刷同一位置能够控制处理每一超薄锂片时保持一致性，从而提高单体电池的可靠性与质量稳定性，解决原有人工表面处理方式不仅占用较多人力，且产能受限的问题。
21.在毛刷组件旁还设置有定位下压组件，固定锂片，与毛刷组件进行配合，将锂片放置在定位下压组件中，下压锂片，使得锂片保持平整的状态，露出锂片需要进行清理的表面，毛刷刷过露出的锂片表面，即清理完成，有效的提高工序产能，与超薄锂片制备其他工序设备相配合，可实现金属锂片制备的全程机械化、自动化。
附图说明
22.图1是本发明实施例一种自动化超薄锂片的表面处理装置结构示意图
23.图2是本发明实施例一种自动化超薄锂片的表面处理装置正视图
24.图3是本发明实施例一种自动化超薄锂片的表面处理装置侧视图
25.图4是本发明实施例一种自动化超薄锂片的表面处理装置后视图
26.图中：
27.1、底座
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2、定位底板
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
3、定位板
28.4、专用压板
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
5、导轨
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
6、毛刷
29.7、可调速电机
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
8、毛刷固定板
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
9、毛刷支架
30.10、滑轨
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
11、推动气缸
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
12、升降调整支柱
31.13、限位块
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
14、连接件
具体实施方式
32.下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明：
33.在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“顶部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.如图1、图2、图3和图4所示，一种自动化超薄锂片的表面处理装置，包括：
35.底座1，底座1的形状可以为矩形、圆形等其他形状，优选为矩形，底座1的大小只需能够放置所有组件即可。
36.定位下压组件，设置在底座1上，固定下压锂片，便于后续毛刷组件对锂片表面进行处理；其中，超薄锂片的厚度范围为30μm～100μm。
37.毛刷组件，设置在底座1上，且在定位下压组件的一侧，毛刷6与需要处理的锂片表面处于同一直线上，配合定位下压组件清理锂片的表面。
38.推动导向组件，设置在底座1上，且在定位下压组件的底部，用于移动定位下压组件，从而移动锂片，充分清理锂片的表面。
39.具体的，定位下压组件包括定位底板2、定位板3和专用压板4，定位底板2的形状可以为圆形、矩形的等其他形状，优选为矩形，可移动的安装在导轨5的中，沿导轨5能够来回进行移动，定位底板2的大小能够放置定位板3以及在移动过程中能够使得毛刷6接触锂片即可。
40.定位板3通过螺钉固定，因锂的软粘特性，定位板3为非金属材料，可使用酚醛树脂板或pp板，打孔后通过螺钉与定位底板2连接；在定位底板2的上表面，用于放置锂片，锂片直接接触定位板3，定位板3的形状可以为圆形、矩形等其他形状，优选为矩形，定位板3的大小大于锂片大小。
41.一些可行的实施例中，定位板3上还焊接有限位块13，限位块13的个数为2个，布置在定位板3的侧边边缘处，呈“l”型，锂片在放置时，两个侧边沿限位块13限制的边缘处放置，进一步的固定锂片在定位板3上的放置位置。
42.专用压板4可绕定位板3边缘处旋转的设置在定位板3的一侧，目的是为了下压锂片，使得锂片更加平整的放置在定位板3上，其中可旋转的设置可以采用铰链或者合页等其他形式进行专用压板4和定位板3的连接；专用压板4的形状可以为圆形、矩形等其他形状，优选为矩形，在专用压板4上还开设有一镂空部分，将锂片的需要处理的极耳部分表面露出，不需要处理的其余表面进行覆盖。
43.一些可行的实施例中，定位下压组件还包括可旋转的设置在定位板3一侧边缘处的夹钳板(未画出)，固定专用压板4，当专用压板4下压锂片后，再使用夹钳板对专用压板进
行二次下压，确保锂片的位置固定，在清理锂片表面时，能够更加准确的清理需要进行清理的部分。
44.毛刷组件包括毛刷6、毛刷固定板8以及毛刷支架9，毛刷支架9焊接在底座1上，且在定位下压组件旁，毛刷支架9整体形状呈“门”状，大小大于毛刷固定板8，用于支撑毛刷固定板8。
45.毛刷固定板8设置在毛刷支架9上，毛刷固定板8的两侧固定在毛刷支架9上，毛刷固定板8的形状为圆形、矩形等其他形状，优选为矩形，大小小于毛刷支架9并大于毛刷6的大小，用于固定毛刷6。
46.毛刷6可旋转的设置在毛刷固定板8上，当定位下压组件带动锂片移动与毛刷6接触时，毛刷6能够随着锂片的移动而进行旋转，在清理锂片表面的同时不会给锂片过多的压力，不会损伤锂片的表面。
47.一些可行的实施例中，还包括可调速电机7，连接在毛刷6的一侧，且在定位下压组件的另一侧，可以通过调整可调速电极7的速度来控制毛刷6的转速，更加可控化的清理锂片需要清理的极耳部分表面。
48.一些可行的实施例中，可调速电机7设计了正反转调节按钮，当完成一次锂片处理后，可在锂片取出位直接放入新的锂片，改变毛刷6旋转方向为反转，即可在锂片定位板3返回放置锂片位过程中，同时实现对另一片锂片的表面处理，进一步提高表面处理效率。
49.一些可行的实施例中，毛刷组件还包括调整毛刷固定8高度的升降调整支柱12，一端可移动的连接在毛刷固定板8的底部，另一端连接在底座1上；当毛刷6需要根据锂片不同厚度上下进行移动时，调整升降调整支柱12，向上移动毛刷固定板8，移动至目标位置后停止移动，毛刷固定板8固定在目标位置，从而毛刷6页固定在目标位置，继续对锂片表面进行清理。
50.一些可行的实施例中，为配合升降调整支柱12，毛刷固定板8可移动的通过连接件14连接在毛刷支架9上，毛刷支架9的两侧与连接件14连接的部分设置有滑轨10，连接件14能够沿滑轨10进行上下移动，带动毛刷固定板8移动，进而带动毛刷6进行移动。
51.推动导向组件包括导轨5和推动气缸11，导轨5设置在底座1上，且在定位底板2的底部，使得定位下压组件能够沿导轨5来回移动；推动气缸11设置在底座1上，且不与导轨5交叠，推动定位下压组件沿导轨5移动，代替人工进行锂片的移动，实现半自动化生产，减少人工成本，生产效率提高。
52.本发明一实施例的工作过程：
53.将锂片沿限位块13的边缘放置在定位板3上，固定锂片的放置位置，再将专用压板4压在锂片上，防止锂片在移动的过程中位置发生移动，且露出锂片需要进行处理的极耳部分表面，推动气缸11推动定位底板2在导轨5上进行移动，在移动过程中，毛刷6对锂片露出的部分进行清理，清理完成后，定位底板2移动至一侧的极限位置，打开专用压板4，取出锂片，换下一锂片进行放置，压片，然后直接反向移动进行清理，回到最初位置。
54.本发明的另一实施例的工作过程：
55.将锂片沿限位块13的边缘放置在定位板3上，固定锂片的放置位置，再将专用压板4压在锂片上，防止锂片在移动的过程中位置发生移动，且露出锂片需要进行处理的极耳部分表面，再将夹钳板下压在专用压板4上，对锂片进行二次固定，确保锂片在移动过程中位
置不会发生移动。调整通过升降调整支柱12来移动毛刷固定板8的位置，毛刷固定板8上的连接件跟随升降调整支柱12的移动沿滑轨10进行移动，确定毛刷6的位置。然后调整毛刷6的转速，推动气缸11推动定位底板2在导轨5上进行移动，在移动过程中，毛刷6对锂片露出的部分进行清理，清理完成后，定位底板2移动至一侧的极限位置，打开夹钳板，再打开专用压板4，取出锂片，换下一锂片进行放置，压片，然后调整可调速电机7的旋转方向，使得毛刷6的转动方向与定位底板2的移动方向一致，反向移动进行清理，回到最初位置，重复上述步骤进行锂片的表面清理。
56.以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。