一种负极极片覆锂装置的制作方法

1.本实用新型属于电池技术领域，尤其涉及一种负极极片覆锂装置。


背景技术：

2.锂离子电池作为一种重要的电能供能源，具有能量密度高、额定电压高和使用寿命长等特点，广泛应用于数码、通讯和交通等领域。在锂离子电池首次充放电过程中，负极材料与电解液在固液相界面上发生反应，形成一层覆盖于负极材料表面的钝化膜，该钝化膜被称为固体电解质膜，即sei膜。sei膜能够有效避免因为溶剂分子共嵌入而造成的对负极材料的破坏，从而提高电极的使用寿命。但是sei膜在形成过程中会消耗部分锂离子，并且反应过程是不可逆的，从而会降低电池的容量，导致电池的首次效率降低。
3.负极片预先覆锂的方法可以提高电池的首次充电效率、能量密度和循环寿命。由于电化学覆锂是负极片在电解池中进行的电极反应，负极片覆锂更加均匀，但是要进行电化学覆锂首先需要电解池中无水分和氧气分子，所以对电解池的环境要求很严苛。
4.cn111162246a公开了一种连续化可控有效的预锂化系统和补锂方法。所述预锂化系统包括放卷装置，负压间接锂化装置，清洗装置，烘干装置，辊压装置和收卷装置。补锂方法包括以下步骤：首先金属锂锭包覆一层电阻缓冲膜，连续化极片通过负压间接缓冲装置，在电解液存在条件下极片与包覆电阻缓冲膜的金属锂锭间接接触，实现电极的预锂化。但是其不能柏增保证预锂过程中的惰性气氛，容易与氧气反应，对负极极片造成损害。
5.cn111276669a公开了一种负极极片的预锂化工艺，包括：将覆有基层的锂箔或锂合金覆盖在初始负极极片上，通过微针转移至初始负极极片的表面及内部，得到覆锂金属负极极片；微针转移的方式选自一次或多次碾压、挤压或挤压
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静置；微针的密度为10～10000针/cm2，将覆锂金属负极极片辊压，浸润在电解液中，得到预锂化负极极片。但是其在进入电解液的过程中，未在惰性气氛下进行，负极极片容易与氧气反应产生危害。
6.cn209217115u公开了一种锂离子电池电极间歇预锂化装置，包括相对设置的两块垫板，其中一块垫板的内侧固定有金属锂带，另一块垫板的内侧固定有采用含有锂盐的有机溶剂湿化处理后的电池极片，且金属锂带和电池极片紧密接触，两块垫板的外侧分别设置有一块用于提供外加电场的极板。该装置利用物理接触法以及电化学的方法共同作用下形成一个预锂化均匀的极片。但是电化学预锂过程中未在惰性气氛下进行，极片容易发生副反应。
7.现有覆锂装置均存在覆锂不均匀、覆锂不稳定和效率低等问题，因此，如何在保证覆锂装置具有结构简单的情况下，还能够保证覆锂均匀、覆锂稳定和不发生副反应等特点，成为目前迫切需要解决的问题。


技术实现要素：

8.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种负极极片覆锂装置，通过负极极片与锂源连通形成原电池，并调节负极极片与锂源之间的电流进行覆锂，并通
过气体分布器将保护性气源经气体隔板分散于电解液中，保证电解液内的保护性气氛，避免负极极片发生副反应，具有覆锂均匀、覆锂稳定和易于工业化等特点。
9.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
10.本实用新型提供了一种负极极片覆锂装置，所述负极极片覆锂装置包括注入有电解液的壳体，所述壳体内设置有至少一个导向辊，所述壳体外设置有进料导电辊，负极极片绕过所述进料导电辊和所述导向辊浸入所述电解液中；所述壳体内还设置有浸入所述电解液的锂源，所述锂源与所述进料导电辊电性连接，所述锂源与所述进料导电辊电性连接的线路上设置有电流调节器；所述壳体内的底部设置有气体分布装置，所述气体分布装置包括气体隔板和气源，所述气体隔板上遍布通孔，所述气体隔板与所述壳体底部之间形成气体集聚腔，所述气源接入所述气体集聚腔。
11.本实用新型通过将负极极片与锂源连通形成原电池，调节负极极片与锂源之间的电流进行覆锂，负极极片两侧覆锂均匀且稳定，进一步地，本实用新型能够通过调整电流大小和时间，对覆锂量精确控制；而且在电化学覆锂的过程中，负极极片与电解液接触的界面上同时发生副反应，形成sei膜，在电池化成时，能够降低电解液和正极材料中活性锂的消耗；本实用新型通过设置气体分布装置，利用气体隔板上遍布通孔，能够使气体在电解液中分散均匀，进一步地使壳体内电解液保持保护性气氛，使覆锂过程在保护性气氛下进行，有效避免负极极片与氧气和水分发生反应，保证覆锂质量，具有覆锂均匀、覆锂稳定和易于工业化等特点。
12.作为本实用新型的一个优选技术方案，所述通孔的形状为圆形、椭圆形、三角形或矩形中的任意一种。
13.作为本实用新型的一个优选技术方案，所述通孔在气体隔板上呈矩阵排布。
14.作为本实用新型的一个优选技术方案，沿气体流向，所述气源与所述气体集聚腔的连接管路上依次设置有压力传感器和电磁阀。
15.作为本实用新型的一个优选技术方案，所述气源为压力罐，所述压力罐中的气体为氮气、氦气或氩气中的任意一种。
16.作为本实用新型的一个优选技术方案，所述锂源包括锂块或锂板。
17.作为本实用新型的一个优选技术方案，所述进料导电辊包括进料上辊和进料下辊，所述进料上辊和所述进料下辊分别用于压合所述负极极片，所述锂源与所述进料上辊电性连接。
18.作为本实用新型的一个优选技术方案，所述导向辊包括至少两个，所述导向辊在壳体内交错设置，负极极片绕所述导向辊在所述壳体内呈蛇形排布。
19.本实用新型通过设计负极极片在壳体内呈蛇形排布，增大电解液与负极极片的接触面积和停留时间，提高覆锂效率和覆锂装置。
20.作为本实用新型的一个优选技术方案，所述壳体外接有储存电解液的储液罐，所述储液罐与所述壳体连接的管路上设置有气阀和溶液泵。
21.作为本实用新型的一个优选技术方案，所述壳体上设置有液位传感器，所述液位传感器用于检测壳体内电解液的液位高度。
22.示例性地，提供一种上述负极极片覆锂装置对负极极片进行覆锂的方法，所述方法包括：
23.(ⅰ)打开气阀，压力罐内的气体进入气体集聚腔，经气体隔板上的通孔分散至电解液中，使电解液内形成保护性气体条件；
24.(ⅱ)负极极片由放卷装置放出，由由进料上辊和进料下辊压合，并绕过导向辊浸入电解液，浸入电解液的负极极片与锂源形成原电池，电流调节器至少两次调节负极极片与锂源之间的电流进行覆锂，电流调节的范围为0.005～1c，时间为0～3h，每次电流调节的电流和时间均依次增大。
25.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
26.本实用新型通过将负极极片与锂源连通形成原电池，调节负极极片与锂源之间的电流进行覆锂，负极极片两侧覆锂均匀且稳定，进一步地，本实用新型能够通过调整电流大小和时间，对覆锂量精确控制；而且在电化学覆锂的过程中，负极极片与电解液接触的界面上同时发生副反应，形成sei膜，在电池化成时，能够降低电解液和正极材料中活性锂的消耗；本实用新型通过设置气体分布装置，利用气体隔板上遍布通孔，能够使气体在电解液中分散均匀，进一步地使壳体内电解液保持保护性气氛，使覆锂过程在保护性气氛下进行，有效避免负极极片与氧气和水分发生反应，保证覆锂质量，具有覆锂均匀、覆锂稳定和易于工业化等特点。
附图说明
27.图1为本实用新型一个具体实施方式中提供的负极极片覆锂装置的结构示意图；
28.图2为本实用新型实施例1中提供的气体隔板的结构示意图；
29.图3为本实用新型实施例1中提供的气体隔板的结构示意图；
30.图4为本实用新型实施例1中提供的气体隔板的结构示意图；
31.图5为本实用新型实施例1中提供的气体隔板的结构示意图。
32.其中，1
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进料导电辊；2
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导线；3
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电流调节器；4
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锂源；5
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壳体；6
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导向辊；7
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电解液；8
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气体隔板；9
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气阀；10
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压力传感器；11
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气源；12
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液位传感器；13
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溶液泵；14
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电磁阀；15
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储液罐；16
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通孔。
具体实施方式
33.需要理解的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
34.需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“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，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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实用新型中的具体含义。
35.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
36.在一个具体实施方式中，本实用新型提供了一种负极极片覆锂装置，如图1所示，
所述负极极片覆锂装置包括注入有电解液7的壳体5，壳体5内设置有至少一个导向辊6，壳体5外设置有进料导电辊1，负极极片绕过进料导电辊1和导向辊6浸入电解液7中；壳体5内还设置有浸入电解液7的锂源4，锂源4与进料导电辊1电性连接，锂源4与进料导电辊1电性连接的线路上设置有电流调节器3；壳体5内的底部设置有气体分布装置，气体分布装置包括气体隔板8和气源11，气体隔板8上遍布通孔16，气体隔板8与壳体5底部之间形成气体集聚腔，气源11接入所述气体集聚腔，可选地，电性连接的形式为导线2连接。
37.本实用新型通过将负极极片与锂源4连通形成原电池，调节负极极片与锂源4之间的电流进行覆锂，负极极片两侧覆锂均匀且稳定，进一步地，本实用新型能够通过调整电流大小和时间，对覆锂量精确控制；而且在电化学覆锂的过程中，负极极片与电解液7接触的界面上同时发生副反应，形成sei膜，在电池化成时，能够降低电解液7和正极材料中活性锂的消耗；本实用新型通过设置气体分布装置，利用气体隔板8上遍布通孔16，能够使气体在电解液7中分散均匀，进一步地使壳体5内电解液7保持保护性气氛，使覆锂过程在保护性气氛下进行，有效避免负极极片与氧气和水分发生反应，保证覆锂质量，具有覆锂均匀、覆锂稳定和易于工业化等特点。
38.进一步地，通孔16的形状为圆形、椭圆形、三角形或矩形中的任意一种。通孔16在气体隔板8上呈矩阵排布。
39.进一步地，沿气体流向，气源11与气体集聚腔的连接管路上依次设置有压力传感器10和电磁阀14。更进一步地，气源11为压力罐，压力罐中的气体为氮气、氦气或氩气中的任意一种。
40.进一步地，锂源4包括锂块或锂板，进料导电辊1包括进料上辊和进料下辊，进料上辊和进料下辊分别用于压合所述负极极片，锂源4与进料上辊电性连接。
41.进一步地，导向辊包括至少两个，导向辊6在壳体5内交错设置，负极极片绕导向辊6在壳体5内呈蛇形排布。本实用新型通过设计负极极片在壳体5内呈蛇形排布，增大电解液7与负极极片的接触面积和停留时间，提高覆锂效率和覆锂装置。
42.进一步地，壳体5上设置有液位传感器12，液位传感器12用于检测壳体5内电解液7的液位高度。壳体5外接有储存电解液7的储液罐15，所述储液罐15与壳体5连接的管路上设置有气阀9和溶液泵13。
43.示例性地，提供一种上述负极极片覆锂装置对负极极片进行覆锂的方法，所述方法包括：
44.(ⅰ)打开气阀9，压力罐内的气体进入气体集聚腔，经气体隔板8上的通孔16分散至电解液7中，使电解液7内形成保护性气体条件；
45.(ⅱ)负极极片由放卷装置放出，由由进料上辊和进料下辊压合，并绕过导向辊6浸入电解液7，浸入电解液7的负极极片与锂源4形成原电池，电流调节器3至少两次调节负极极片与锂源4之间的电流进行覆锂，电流调节的范围为0.005～1c，时间为0～3h，每次电流调节的电流和时间均依次增大。
46.实施例1
47.本实施例提供了一种负极极片覆锂装置，基于一个具体实施方式，其中，壳体5内设置有三个导向辊6，如图2所示，通孔16的形状为圆形。
48.实施例2
49.本实施例提供了一种负极极片覆锂装置，基于一个具体实施方式，其中，壳体5内设置有六个导向辊6，如图3所示，通孔16的形状为椭圆形。
50.实施例3
51.本实施例提供了一种负极极片覆锂装置，基于一个具体实施方式，其中，壳体5内设置有八个导向辊6，如图4所示，通孔16的形状为矩形。
52.实施例4
53.本实施例提供了一种负极极片覆锂装置，基于一个具体实施方式，其中，壳体5内设置有十个导向辊6，如图5所示，通孔16的形状为三角形。
54.通过以上实施例，本实用新型通过将负极极片与锂源4连通形成原电池，调节负极极片与锂源4之间的电流进行覆锂，负极极片两侧覆锂均匀且稳定，进一步地，本实用新型能够通过调整电流大小和时间，对覆锂量精确控制；而且在电化学覆锂的过程中，负极极片与电解液7接触的界面上同时发生副反应，形成sei膜，在电池化成时，能够降低电解液7和正极材料中活性锂的消耗；本实用新型通过设置气体分布装置，利用气体隔板8上遍布通孔16，能够使气体在电解液7中分散均匀，进一步地使壳体5内电解液7保持保护性气氛，使覆锂过程在保护性气氛下进行，有效避免负极极片与氧气和水分发生反应，保证覆锂质量，具有覆锂均匀、覆锂稳定和易于工业化等特点。
55.申请人声明，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。