一种锂电池极片模具成型压铸系统及压铸工艺的制作方法

1.本发明涉及锂电池极片加工领域，具体涉及一种锂电池极片模具成型压铸系统及压铸工艺。


背景技术：

2.随着锂离子电池技术发展，锂离子电池应用范围也越来越广泛，除便携式电子产品外，还广泛应用于电动交通工具，大型动力电源以及储能领域。锂离子电池由于其具有高比能量、高电压、自放电小、环保并且安全性好等特点受到广大消费者的青睐。
3.锂电池极片是构成锂电池的重要组成部分。锂电池极片的缺陷会严重影响锂电池的质量，甚至产生安全隐患。电池极片的制造属于锂电池工艺的前段工序，可进一步细分为浆料制备、浆料涂覆、极片辊压、极片分切、极片干燥五道工艺。专利cn112886068a公开了一种锂电池的制作方法，该方法在制备负极浆料或正极浆料后，将负极浆料或正极浆料涂覆于铜箔或铝箔上再进行辊压，辊压后裁剪得到负极片或正极片。
4.但是，传统的电池极片制造工艺中，电池极片在辊压后会产生一定程度的反弹，且料区中应力集中的区域反弹也越大，造成极片厚度不均、压实密度不一致的问题，虽然有部分工艺通过多道次辊压分散压缩变形量，但辊压工序更加繁冗复杂，且仍无法从根源上解决辊压后的极片反弹问题；此外，在辊压之前，为了节省活性物质的用量，通常涂布的宽度会小于箔带的宽度，即箔带边缘会有数毫米宽的区域未覆盖活性物质，因此，在辊压时这部分未覆盖活性物质的区域不会与辊压机的双辊接触，以致没有发生继发性的延展，而铜箔、铝箔都具有继续延展性，从而导致箔带上没有附着活性物质的区域与箔带中间大面积已附着活性物质的区域的延展度不同，在箔带的边缘形成波浪形的褶皱，严重时易造成整个极片报废，降低成品率。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种锂电池极片模具成型压铸系统及压铸工艺，以解决现有技术中锂电池极片生产工艺采用辊压工序所导致的极片反弹、各区域延展性不一致的问题。
6.上述目的通过下述技术方案实现：
7.一种锂电池极片模具成型压铸系统，包括传送带、以及用于驱动传送带移动的驱动轮，所述传送带上固定安装有若干压铸装置，所述压铸装置包括相互匹配的下模具和上模具，所述下模具用于装入集流体、以及铺设于集流体上表面的浆料，所述上模具用于挤压位于下模具内的浆料和集流体；所述压铸装置沿传送带移动的过程中，至少完成一个压铸循环，在所述压铸循环内，下模具和上模具在升温至烘干温度后开始降温，在降温过程中，所述上模具持续向下模具内的浆料和集流体施加压力直至锂电池极片成型。
8.本技术方案所采用的压铸装置用于完成压铸工序，以替代传统的锂电池极片工艺中的辊压工序，从根源上杜绝辊压工序所导致的容易出现极片反弹等一系列问题。
9.具体地，驱动轮和传送带可以采用现有的装置，在驱动轮的驱动下，传送带持续移动，固定安装于传送带上的若干压铸装置随传送带同步移动。每个压铸装置均包括上模具、下模具，上下模具相互匹配是指上下模具的位置、尺寸相匹配，以使得上模具能够向下移动并挤压位于下模具内的物料，从而将电池极片压至所需的压实密度。所述下模具内用于放入已裁切成所需规格的集流体，并在集流体上方倒入浆料，使得浆料在集流体的上表面展开。优选地，下模具的型腔的形状、尺寸与所放入的集流体匹配，以使得集流体放至型腔底面上时，集流体的上方形成用于容纳浆料的空间，且上方的浆料不会与集流体的下表面接触。因此，在部分实施例中，上下模具可拆卸地安装于底座或者传送带上，以便于根据集流体的所需规格更换上下模具的规格。
10.每个压铸装置在沿传送带移动的过程中，均需完成至少一个压铸循环。在一个压铸循环内，压铸装置的上下模具先升温再降温，并在降温的过程中，上模具开始向下移动并持续向下模具内的物料施加压力，最终将集流体、浆料压铸成具有特定压实密度的锂电池极片。
11.在部分实施例中，压铸装置的上模具、下模具的加热通过外部设备实现。例如，压铸装置的上、下模具位于加热腔内，压铸装置的驱动装置位于加热腔外防止过热，通过控制加热腔的温度以将上模具、下模具升至指定的烘干温度。在部分实施例中，压铸装置的上模具、下模具的加热也可以通过压铸装置自带的加热装置例如电阻加热丝来实现，提高加热效率。
12.在部分实施例中，所述烘干温度为140～160℃，优选地，所述烘干温度为145～155℃，进一步优选地，所述烘干温度为150℃。达到烘干温度后，下模具内的浆料加热升温，被烘干浆料表面始终保持着湿润水分进行蒸发，此时烘干速率保持稳定，呈现恒速烘干状态，通过将烘干温度设置在140～160℃，有利于浆料内的粘接剂聚偏氟乙烯(pvdf)结晶，pvdf在此温度区间内结晶度高，故具有较好的粘结力，对于制成的电池内阻和循环性能有积极作用。
13.恒速烘干状态持续一段时间后，上模具和下模具停止加热，此时可以自然降温，也可以通过温控系统控制主动降温，上模具在降温过程中向下模具移动并挤压下模具型腔内的浆料和集流体，最终压铸得到电池极片。
14.在一个或多个实施例中，所述传送带为环形传送带，使得压铸装置中的锂电池极片取出后，压铸装置可以由取料状态切换至装料状态，两个压铸循环之间无缝衔接，再次利用机械臂将已裁切至所需规格的集流体放入下模具中，并向集流体上倒入浆料，实现快速、高效、循环、自动化的电池极片生产。
15.运行前，先对铜箔或者铝箔进行切割，得到具有所需规格的集流体。优选地，所述铝箔、铜箔采用激光切割加工成为所需规格的集流体成品，以减少或避免集流体边缘产生的毛刺或波浪边。此外，由于切割工序前置于压铸工序之前，避免了在集流体在涂覆浆料后再分切所造成的浆料浪费。
16.运行时，在下模具中放入切割完毕的集流体后，向集流体的上表面上倒入提前准备的正极浆料或负极浆料，之后通过外部或内部加热装置加热上模具和/或下模具，待升温至烘干温度后停止加热，浆料、集流体主动降温或自然降温，在降温过程中，上模具压入下模具，上模具施加的压力逐渐增大，集流体的压实密度逐渐增加，最终达到预期的厚度后停
止下压，升起上模具，取出成型的锂电池极片。
17.本技术方案中，采用压铸工序代替了传统生产工艺中采用辊压工序，上模具持续下压挤压集流体、浆料，随着上模具的压力逐渐增大，集流体的压实密度逐渐增加，在外力卸除后集流体的不会出现反弹，并且集流体各处所受压力一致，亦不会出现各区域延展性不一致的情况，因此通过压铸工序制得的电池极片的厚度、压实密度能够保持高度一致，显著地提高了电池极片的加工质量、精度和成品率；同时，压铸装置在传送带上移动的过程中，均独立完成至少一个压铸循环，在一个压铸循环内，上模具不中断地持续向下模具内的物料施加压力，从而有效地防止集流体在受压过程中出现的反弹，进一步提高了压铸工序的压铸效果和质量；此外，向压铸装置的下模具中倒入预定量的浆料，能够精确地控制每片集流体上浆料的用量，从而在压铸条件一致的情况下，确保每片电池极片的压实密度、厚度一致，真正意义上实现高精度加工。
18.进一步地，所述压铸循环依次包括装料状态、烘干状态、压铸状态和取料状态，其中：
19.在所述装料状态下，下模具内装入集流体，并在集流体上倒入浆料；
20.在所述烘干状态下，上模具、下模具升温至烘干温度；
21.在所述压铸状态下，所述上模具、下模具的温度持续降低，且上模具挤压下模具内的集流体和浆料；
22.在所述取料状态下，卸除上模具施加于锂电池极片上的压力，并从下模具内取出锂电池极片；
23.所述上模具、下模具在压铸状态下的温度低于上模具、下模具在烘干状态下的温度。
24.本技术方案中，在单次压铸循环中，压铸装置首先进入装料状态，装料状态为向空的模具中放入已裁切成所需形状、尺寸的集流体，并在集流体的上表面倒入浆料。完成装料后进入烘干状态，压铸装置在持续移动过程开始控制升温，直至上、下模具升温至烘干温度，在烘干温度下，恒速烘干浆料，被烘干浆料表面始终保持着湿润水分进行蒸发，整个烘干状态中，压铸装置持续移动；上下模具的温度达到烘干温度或者在烘干温度保持一定时间后开始降低，在持续降温过程中，压铸装置进入压铸状态，并在压铸状态期间持续控制上模具挤压下模具内的物料，完成最终的压铸，得到成型的锂电池极片；最后，在取料状态，通过机械臂取出成型的锂电池极片即可。
25.在烘干状态下，压铸装置的上下模具持续升温，最终达到预设的烘干温度，烘干温度可以保持一段时间，也可以不保持；进入压铸状态后，上下模具持续降温，实现降速烘干，同时在降速烘干过程中增加上模具施加于物料上的压力，最终在压铸状态结束时，达到最大的压力和最低的温度，例如室温。上述降温过程中，在降温的早期浆料内部水分扩散速率小于表面水分在湿球温度下的汽化速率，这时浆料表面不能维持全面湿润而形成“干区”，烘干速率相较于恒速烘干阶段下降，随着温度的持续降低，水分的汽化面逐渐向物料内部移动，从而使热、质传递途径加长，阻力增大，造成烘干速率进一步下降。
26.压铸循环通过降速烘干和逐渐增压，不仅能够避免过高的温度突然遇冷后出现收缩现象，出现涂布缺陷，而且有利于浆料均匀展开和降速烘干过程中的浆料干燥，同时还能够进一步防止极片反弹，最终达到所需的压实密度。
27.作为本发明的一种优选实施方式，所述压铸状态包括最终状态和至少一个预压状态，在所述最终状态下，上模具向集流体、浆料施加最终压力，在所述预压状态下，上模具向集流体、浆料施加中间压力，所述中间压力的压力值小于所述最终压力的压力值；在达到预压状态或者最终状态时，所述上模具均保持当前压力一段时间。本技术方案中，各预压状态的压力值依次增大，且压力值最大的中间压力小于最终压力。也即，进入压铸状态后，上模具自不与浆料接触或者自刚好与浆料接触的位置持续向下移动，并在移动过程中至少停顿一次，最终移动至压铸位置。并且，当达到预压状态或是最终状态的位置时，上模具均会保持当前位置一段时间，以维持当前压力一段时间。该实施方式不仅有利于浆料均匀展开，而且有利于降速烘干过程中的浆料干燥，同时还能够进一步防止极片反弹，最终达到所需的压实密度。
28.作为本发明中压力保持控制的一种优选实施方式，利用上下模具的实时温度来调整对应的压力及其保持时间。具体地，所述上模具和下模具的温度持续下降的过程中，当温度低于一个预设值时，所述上模具施加于集流体、浆料上的压力增加至与所述预设值对应的中间压力或者最终压力。烘干状态结束后，上下模具的温度自烘干温度开始下降，且上模具开始向下移动，下模具内物料所受压力增大，当温度降低到第一个预设值时，例如第一阈值时，上模具向下移动至第一位置，在所述第一位置，上模具施加于物料上的压力等于第一压力，所述第一压力的压力值对应于第一阈值。同理地，当温度继续降低至第二阈值时，上模具施加于物料上的压力等于对应于第二阈值的第二压力，而在温度大于等于第二阈值且小于第一阈值时，上模具可以保持在第一位置，或者自第一位置向第二位置缓慢地下移。最终，在低于最终阈值时，例如达到室温后，上模具移动至最终压铸位置，施加最终压力，并在保持一定时间后完成压铸，进入到取料状态。
29.作为本发明中压铸装置的一种优选结构，所述压铸装置包括底座，所述底座上设置有下模具和支柱，所述支柱上设置有固定平台，所述固定平台上设置有驱动装置，所述驱动装置连接有上模具，所述驱动装置用于驱动所述上模具挤压位于下模具内的浆料和集流体。
30.本技术方案中，压铸装置包括底座，所述底座用于与传送带可拆卸连接。底座上设置有下模具和支柱，其中，支柱上固定安装的固定平台用于搭载驱动装置。在一个或多个实施例中，所述驱动装置可以是液压缸，通过液压油泵控制液压缸的活塞杆沿竖直方向移动，进而带动直接或间接连接于活塞杆上的上模具沿竖直方向移动。在一个或多个实施例中，所述驱动装置也可以是电机，优选地，所述电机可以是步进电机或伺服电机，通过电机驱动丝杆转动，进而传动与丝杆直接或间接连接的上模具沿竖直方向移动。
31.作为本发明中驱动装置的一种优选结构，所述驱动装置包括电机，所述电机的输出端经减速器连接有升降螺杆，所述升降螺杆上螺纹连接有移动平台，所述移动平台的下表面通过连接杆连接至上模具。
32.本技术方案中，电机优选采用步进电机或者伺服电机，通过减速器实现升降螺杆的转动圈数的微调，从而实现上模具位置的准确调整、以及上模具施加压力的微调。升降螺杆的作用等同于丝杆。移动平台上设置有供升降螺杆活动贯穿的通孔，通孔的内壁与升降螺杆螺纹配合，进而允许旋转升降螺杆的过程中，带动移动平台相对于固定平台上下移动。通过上述设置，利用升降螺杆的自锁功能，能够在逐级增压的过程中，避免电池极片反弹，
从而精准控制极片的压实密度和厚度，显著提高电池极片的质量和成品率。
33.进一步地，所述移动平台上设置有导向孔，所述导向孔的内壁与支柱的外壁相配合。通过在移动平台上设置导向孔，且确保导向孔的内径与支柱的外壁相匹配，以使得移动平台、上模具能够平稳地沿支柱上下移动，确保上模具向下施加的作用力始终沿铅锤方向，避免压铸过程中出现偏移，提高装置的稳定性和安全性、以及锂电池极板各处的均匀性。
34.进一步地，所述压铸装置还包括控制器，所述下模具上设置有第一加热装置和第一温度计，所述上模具上设置有第二加热装置和第二温度计，所述控制器通过控制第一加热装置、第二加热装置将所述下模具、上模具升温至烘干温度，控制器通过第一温度计、第二温度计监测下模具、上模具的实时温度，并根据所述实时温度，通过控制驱动装置来调整上模具施加在浆料、集流体上的压力。
35.优选地，所述控制器安装于固定平台上。上、下模具内均设置有加热装置，所述加热装置优选采用加热电阻丝，加热装置与控制器电连接并受控制器控制开启或关闭。在部分实施例中，控制器可以设置升温时间，以实现在一定的时间内将上、下模具升温至预设的烘干温度，从而将下模具内的浆料、集流体加热至烘干温度，并在烘干时间达到后停止加热，通过主动降温或自然降温降低压铸装置的温度。
36.进一步地，所述下模具和上模具上设置有温度计，所述温度计用于监测下模具和上模具的实时温度，并在实时温度低于预设值时向控制器发送电信号，所述控制器根据电信号调整上模具施加于浆料、集流体上的压力达到所述预设值对应的压力。本技术方案中，可以利用压铸装置的实时温度设定上模具在中间压力或最终压力的保持时间。具体地，进入烘干状态后，烘干速率保持稳定并呈现恒速烘干的状态。随着加热装置的关闭，当实时温度持续下降至低于阈值时，温度计随即向控制器发送电信号，所述控制器根据该电信号调整上模具的位置，进而调整上模具施加的压力达到预设值所对应的压力。
37.本技术方案中，控制器用于向驱动装置发送电信号，使得驱动装置驱动上模具沿竖直方向移动指定的距离，进而向集流体、浆料施加预设的压力。在一个或多个实施例中，当驱动装置为液压缸时，控制器驱动液压油泵，推动活塞杆向上或向下移动指定的距离，进而驱动上模具移动指定的距离，在压入下模具并持续向下移动的过程中，施加预设的压力。在一个或多个实施例中，当驱动装置为电机时，控制器驱动电机转动指定的圈数，带动丝杆转动指定的圈数，进而驱动上模具移动指定的距离，在压入下模具并持续向下移动的过程中，施加预设的压力。通过控制器的精准控制，能够确保各批次间、各电池极片所受的最终压力完全一致，进而生产出规格一致性更高的电池极片。
38.传送带可以设置的足够长，以利用自然降温降低压铸装置的温度。作为本发明的一种优选实施方式，采用主动降温的方式，降低压铸装置的温度。具体地，该系统还包括冷却单元，所述冷却单元用于降低温度已达到烘干温度的压铸装置的温度，从而加快压铸设备的降温速度，缩短压铸装置完成一个压铸周期的行程和时间，进一步提高生产效率。在部分实施例中，所述冷却单元的设置位置被配置为，所述冷却单元用于将处于烘干温度下的压铸装置的温度降低至切换至压铸状态所需的温度；和/或所述冷却单元用于将处于预压状态下的压铸装置的温度降低至切换至最终状态所需的温度。在一个或多个实施例中，冷却单元可以采用现有的任一种冷却机构，例如风扇、空调箱、隧道式冷却系统等。
39.本发明还提供一种锂电池极片模具成型压铸工艺，该工艺采用前述任一种所述的
压铸系统，该工艺具体包括以下步骤：
40.传送带带动各压铸装置移动；
41.在移动过程中，压铸装置至少完成一个压铸循环，在所述压铸循环内，所述压铸装置依次进入装料状态、烘干状态、压铸状态和取料状态；其中，在所述装料状态下，下模具内装入集流体，并在集流体上倒入浆料，在所述烘干状态下，上模具、下模具升温至烘干温度，在所述压铸状态下，所述上模具、下模具的温度持续降低，且上模具挤压下模具内的集流体和浆料，在所述取料状态下，卸除上模具施加于锂电池极片上的压力，并从下模具内取出锂电池极片。
42.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
43.1、本发明采用压铸工序代替了传统生产工艺中采用辊压工序，上模具持续下压挤压集流体、浆料，随着上模具的压力逐渐增大，集流体的压实密度逐渐增加，在外力卸除后集流体的不会出现反弹，并且集流体各处所受压力一致，亦不会出现各区域延展性不一致的情况，因此通过压铸工序制得的电池极片的厚度、压实密度能够保持高度一致，显著地提高了电池极片的加工质量、精度和成品率；
44.2、本发明的压铸装置在传送带上移动的过程中，均独立完成至少一个压铸循环，在一个压铸循环内，上模具不中断地持续向下模具内的物料施加压力，从而有效地防止集流体在受压过程中出现的反弹，进一步提高了压铸工序的压铸效果和质量；
45.3、本发明向压铸装置的下模具中倒入预定量的浆料，能够精确地控制每片集流体上浆料的用量，从而在压铸条件一致的情况下，确保每片电池极片的压实密度、厚度一致，真正意义上实现高精度加工；
46.4、本发明的压铸循环通过降速烘干和逐渐增压，不仅能够避免过高的温度突然遇冷后出现收缩现象，出现涂布缺陷，而且有利于浆料均匀展开和降速烘干过程中的浆料干燥，同时还能够进一步防止极片反弹，最终达到所需的压实密度；
47.5、本发明的压铸状态包括最终状态和至少一个预压状态，不仅有利于浆料均匀展开，而且有利于降速烘干过程中的浆料干燥，同时还能够进一步防止极片反弹，最终达到所需的压实密度；
48.6、本发明通过采用升降螺杆控制升降平台上下移动，不仅能够实现上模具平稳地沿支柱上下移动，避免压铸过程中出现偏移，提高装置的稳定性和安全性，而且升降螺杆具有自锁功能，能够在逐级增压的过程中，避免电池极片反弹，从而精准控制极片的压实密度和厚度，显著提高电池极片的质量和成品率；
49.7、本发明提供的压铸系统通过设置冷却单元实现压铸设备的主动降温，从而加快压铸设备的降温速度，缩短压铸装置完成一个压铸周期的行程和时间，进一步提高生产效率。
附图说明
50.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
51.图1为本发明具体实施例的中压铸系统的结构示意图；
52.图2为本发明具体实施例中传送带上的压铸装置在经冷却后，由烘干状态切换至
压铸状态的示意图；
53.图3为本发明具体实施例中压铸装置的结构示意图；
54.图4为本发明具体实施例中压铸装置处于装料状态下的结构示意图；
55.图5为本发明具体实施例中压铸装置处于烘干状态下的结构示意图；
56.图6为本发明具体实施例中压铸装置处于预压状态下的结构示意图；
57.图7为本发明具体实施例中压铸装置处于压铸状态下的结构示意图；
58.图8为本发明具体实施例中压铸装置完成压铸处于取料状态下的结构示意图；
59.图9为本发明具体实施例中压铸工艺的流程框图。
60.附图中标记及对应的零部件名称：
[0061]1‑
传送带，2
‑
驱动轮，3
‑
压铸装置，4
‑
冷却单元，31
‑
底座，32
‑
支柱，33
‑
下模具，331
‑
第一加热装置，34
‑
上模具，341
‑
第二加热装置，35
‑
固定平台，36
‑
电机，37
‑
减速器，38
‑
升降螺杆，39
‑
移动平台，40
‑
连接杆，41
‑
控制器，42
‑
集流体，43
‑
浆料。
具体实施方式
[0062]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
[0063]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”、“内”、“外”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保护范围的限制。
[0064]
实施例1：
[0065]
如图1至图8所示的一种锂电池极片模具成型压铸系统，包括传送带1、以及用于驱动传送带1移动的驱动轮2，所述传送带1上固定安装有若干压铸装置3，所述压铸装置3包括相互匹配的下模具33和上模具34，所述下模具33用于装入集流体42、以及铺设于集流体42上表面的浆料43，所述上模具34用于挤压位于下模具33内的浆料43和集流体42；
[0066]
所述压铸装置3沿传送带1移动的过程中，至少完成一个压铸循环，在所述压铸循环内，下模具33和上模具34在升温至烘干温度后开始降温，在降温过程中，所述上模具34持续向下模具33内的浆料43和集流体42施加压力直至锂电池极片成型。
[0067]
在部分实施例中，压铸装置的上模具、下模具的加热通过外部设备实现。例如，压铸装置的上、下模具位于加热腔内，压铸装置的驱动装置位于加热腔外防止过热，通过控制加热腔的温度以将上模具、下模具升至指定的烘干温度。在部分实施例中，压铸装置的上模具、下模具的加热也可以通过压铸装置自带的加热装置例如电阻加热丝来实现，提高加热效率。
[0068]
在部分实施例中，所述烘干温度为140～160℃，优选地，所述烘干温度为145～155℃，进一步优选地，所述烘干温度为150℃。达到烘干温度后，下模具内的浆料加热升温，被烘干浆料表面始终保持着湿润水分进行蒸发，此时烘干速率保持稳定，呈现恒速烘干状态，通过将烘干温度设置在140～160℃，有利于浆料内的粘接剂聚偏氟乙烯(pvdf)结晶，pvdf在此温度区间内结晶度高，故具有较好的粘结力，对于制成的电池内阻和循环性能有积极
作用。
[0069]
在一个或多个实施例中，如图1所示，所述传送带为环形传送带，使得压铸装置中的锂电池极片取出后，压铸装置可以由取料状态切换至装料状态，两个压铸循环之间无缝衔接，再次利用机械臂将已裁切至所需规格的集流体放入下模具中，并向集流体上倒入浆料，实现快速、高效、循环、自动化的电池极片生产。
[0070]
在一个或多个实施例中，如图4所示，在烘干状态下，上模具的下表面与浆料的上表面接触或者非常接近，以利用上模具的高温烘干浆料的上表面，提高烘干速率。
[0071]
运行前，先对铜箔或者铝箔进行切割，得到具有所需规格的集流体。优选地，所述铝箔、铜箔采用激光切割加工成为所需规格的集流体成品，以减少或避免集流体边缘产生的毛刺或波浪边。此外，由于切割工序前置于压铸工序之前，避免了在集流体在涂覆浆料后再分切所造成的浆料浪费。
[0072]
运行时，在下模具中放入切割完毕的集流体后，向集流体的上表面上倒入提前准备的正极浆料或负极浆料，之后通过外部或内部加热装置加热上模具和/或下模具，待升温至烘干温度后停止加热，浆料、集流体主动降温或自然降温，在降温过程中，上模具压入下模具，上模具施加的压力逐渐增大，集流体的压实密度逐渐增加，最终达到预期的厚度后停止下压，升起上模具，取出成型的锂电池极片。
[0073]
实施例2：
[0074]
在实施例1的基础上，所述压铸循环依次包括装料状态、烘干状态、压铸状态和取料状态，其中：
[0075]
在所述装料状态下，下模具33内装入集流体42，并在集流体42上倒入浆料43；
[0076]
在所述烘干状态下，上模具34、下模具33升温至烘干温度；
[0077]
在所述压铸状态下，所述上模具34、下模具33的温度持续降低，且上模具34挤压下模具33内的集流体42和浆料43；
[0078]
在所述取料状态下，卸除上模具34施加于锂电池极片上的压力，并从下模具33内取出锂电池极片；
[0079]
所述上模具34、下模具33在压铸状态下的温度低于上模具34、下模具33在烘干状态下的温度。
[0080]
在烘干状态下，压铸装置的上下模具持续升温，最终达到预设的烘干温度，烘干温度可以保持一段时间，也可以不保持；进入压铸状态后，上下模具持续降温，实现降速烘干，同时在降速烘干过程中增加上模具施加于物料上的压力，最终在压铸状态结束时，达到最大的压力和最低的温度，例如室温。上述降温过程中，在降温的早期浆料内部水分扩散速率小于表面水分在湿球温度下的汽化速率，这时浆料表面不能维持全面湿润而形成“干区”，烘干速率相较于恒速烘干阶段下降，随着温度的持续降低，水分的汽化面逐渐向物料内部移动，从而使热、质传递途径加长，阻力增大，造成烘干速率进一步下降。
[0081]
压铸循环通过降速烘干和逐渐增压，不仅能够避免过高的温度突然遇冷后出现收缩现象，出现涂布缺陷，而且有利于浆料均匀展开和降速烘干过程中的浆料干燥，同时还能够进一步防止极片反弹，最终达到所需的压实密度。
[0082]
实施例3：
[0083]
在上述实施例的基础上，所述压铸状态包括最终状态和至少一个预压状态，在所
述最终状态下，上模具34向集流体42、浆料43施加最终压力，在所述预压状态下，上模具34向集流体42、浆料43施加中间压力，所述中间压力的压力值小于所述最终压力的压力值；在达到预压状态或者最终状态时，所述上模具34均保持当前压力一段时间。
[0084]
该实施方式不仅有利于浆料均匀展开，而且有利于降速烘干过程中的浆料干燥，同时还能够进一步防止极片反弹，最终达到所需的压实密度。
[0085]
在一个或多个实施例中，得到的用于正极的电池极片的压实密度为3.2～3.6g/cm3，得到的用于负极的电池极片的压实密度为1.3～1.6g/cm3。优选地，正极电池极片的压实密度为3.5g/cm3，负极电池极片的压实密度为1.5g/cm3。压实密度能够影响吸液值、内阻、高倍率放电性能及中值电压，这些参数的差异会影响锂离子电池的高倍率循环性能，因此，压实密度对锂离子电池高倍率循环性能产生了比较复杂的影响。
[0086]
在部分实施例中，可以设置计时单元，所述计时单元用于在上模具施加的压力达到任一中间压力或最终压力时开始累计时间并向控制器发送停止信号，控制器根据停止信号控制驱动装置停止驱动上模具，当所述累计时间大于预设时长时，所述计时单元用于向控制器发送启动信号，控制器根据启动信号控制驱动装置开始驱动上模具。该技术方案中，所述控制器内设或外接有计时单元，在达到任一中间压力或最终压力后计时单元向控制器发送停止信号的同时开始计时，控制器在收到停止信号后控制驱动装置停止工作，上模具保持当前的压力一段时间。当计时单元计时得到的时长大于预设的时长后，则停止计时并向控制器发送启动信号，控制器接收到启动信号后控制驱动装置再次开始工作，驱动上模具持续下压以达到下一个中间压力或者达到最终压力。
[0087]
实施例4：
[0088]
在上述实施例的基础上，利用上下模具的实时温度来调整对应的压力及其保持时间。所述上模具34和下模具33的温度持续下降的过程中，当温度低于一个预设值时，所述上模具34施加于集流体42、浆料43上的压力增加至与所述预设值对应的中间压力或者最终压力。
[0089]
所述上模具和下模具的温度持续下降的过程中，当温度低于一个预设值时，所述上模具施加于集流体、浆料上的压力增加至与所述预设值对应的中间压力或者最终压力。烘干状态结束后，上下模具的温度自烘干温度开始下降，且上模具开始向下移动，下模具内物料所受压力增大，当温度降低到第一个预设值时，例如第一阈值时，上模具向下移动至第一位置，在所述第一位置，上模具施加于物料上的压力等于第一压力，所述第一压力的压力值对应于第一阈值。同理地，当温度继续降低至第二阈值时，上模具施加于物料上的压力等于对应于第二阈值的第二压力，而在温度大于等于第二阈值且小于第一阈值时，上模具可以保持在第一位置，或者自第一位置向第二位置缓慢地下移。最终，在低于最终阈值时，例如达到室温后，上模具移动至最终压铸位置，施加最终压力，并在保持一定时间后完成压铸，进入到取料状态。
[0090]
实施例5：
[0091]
如图2至图7所示，在上述实施例的基础上，压铸装置3包括底座31，所述底座31上设置有下模具33和支柱32，所述支柱32上设置有固定平台35，所述固定平台35上设置有驱动装置，所述驱动装置连接有上模具34，所述驱动装置用于驱动所述上模具34挤压位于下模具33内的浆料43和集流体42。
[0092]
在部分实施例中，所述驱动装置包括电机36，所述电机36的输出端经减速器37连接有升降螺杆38，所述升降螺杆38上螺纹连接有移动平台39，所述移动平台39的下表面通过连接杆40连接至上模具34；移动平台39上设置有导向孔，所述导向孔的内壁与支柱2的外壁相配合。
[0093]
本实施例中，电机优选采用步进电机或者伺服电机，通过减速器实现升降螺杆的转动圈数的微调，从而实现上模具位置的准确调整、以及上模具施加压力的微调。
[0094]
通过采用升降螺杆控制升降平台上下移动，不仅能够实现上模具平稳地沿支柱上下移动，避免压铸过程中出现偏移，提高装置的稳定性和安全性，而且升降螺杆具有自锁功能，能够在逐级增压的过程中，避免电池极片反弹，从而精准控制极片的压实密度和厚度，显著提高电池极片的质量和成品率。
[0095]
在部分实施例中，压铸装置3还包括控制器41，所述下模具33上设置有第一加热装置331和第一温度计，所述上模具34上设置有第二加热装置341和第二温度计，所述控制器41通过控制第一加热装置331、第二加热装置341将所述下模具33、上模具34升温至烘干温度，控制器41通过第一温度计、第二温度计监测下模具33、上模具34的实时温度，并根据所述实时温度，通过控制驱动装置来调整上模具34施加在浆料43、集流体42上的压力。
[0096]
实施例6：
[0097]
如图1所示，在上述实施例的基础上，还包括冷却单元4，所述冷却单元4用于降低温度已达到烘干温度的压铸装置3的温度。
[0098]
所述冷却单元用于降低温度已达到烘干温度的压铸装置的温度，从而加快压铸设备的降温速度，缩短压铸装置完成一个压铸周期的行程和时间，进一步提高生产效率。在部分实施例中，所述冷却单元的设置位置被配置为，所述冷却单元用于将处于烘干温度下的压铸装置的温度降低至切换至压铸状态所需的温度；和/或所述冷却单元用于将处于预压状态下的压铸装置的温度降低至切换至最终状态所需的温度。在一个或多个实施例中，冷却单元可以采用现有的任一种冷却机构，例如风扇、空调箱、隧道式冷却系统等。
[0099]
实施例7：
[0100]
如图9所示的一种锂电池极片模具成型压铸工艺，采用前述任一项所述的压铸系统，所述工艺包括以下步骤：
[0101]
传送带带动各压铸装置3移动；
[0102]
在移动过程中，压铸装置3至少完成一个压铸循环，在所述压铸循环内，所述压铸装置3依次进入装料状态、烘干状态、压铸状态和取料状态；其中，在所述装料状态下，下模具33内装入集流体42，并在集流体42上倒入浆料43，在所述烘干状态下，上模具34、下模具33升温至烘干温度，在所述压铸状态下，所述上模具34、下模具33的温度持续降低，且上模具34挤压下模具33内的集流体42和浆料43，在所述取料状态下，卸除上模具34施加于锂电池极片上的压力，并从下模具33内取出锂电池极片。
[0103]
本文中所使用的“第一”、“第二”等(例如第一加热装置、第二加热装置等)只是为了描述清楚起见而对相应部件进行区别，不旨在限制任何次序或者强调重要性等。此外，在本文中使用的术语“连接”在不进行特别说明的情况下，可以是直接相连，也可以使经由其他部件间接相连。
[0104]
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步
详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。