通气装置及极片收卷系统的制作方法

1.本实用新型涉及极片生产技术领域，特别是涉及一种通气装置及极片收卷系统。


背景技术：

2.近年来，燃油汽车产生的环境问题及燃料的经济性问题引起了人们越来越多的关注，人们迫切需要一种绿色、环保、经济的新能源汽车来缓解燃油汽车带来的环境问题和经济问题。锂离子电池由于具有高电压、高能量密度、长循环寿命、低自放电、无污染等优点，已成为新能源汽车中不可或缺的一部分，锂离子电池作为新能源汽车的心脏，其充电速度、循环寿命直接决定了用户对新能源汽车的体验，而安全快速充电、长循环寿命也一直是锂离子电池研究和改善的热点。
3.在锂离子电池的制造领域，为了提高电池在首次充放电中的库伦效率，提高电池的循环寿命，一种可行的方法是通过阳极极片预锂化技术来增加电池中锂的预存总量。在阳极预锂化电池生产过程中，阳极极片预锂化后需要被收卷放置，等待下一工序中的进一步生产制造。
4.然而阳极极片预锂化后活性较高，极片表面的化学稳定性差，被收卷放置时很容易发生副反应，导致锂离子电池的良率及一致性难以保证。且类似的问题也困扰着锂金属电池阳极极片等同样具有高表面活性的极片。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对预锂化阳极极片等表面具有较高活性，易发生副反应导致的极片表面化学稳定性差，进而导致锂离子电池的良率及一致性难以保证的问题，提供一种通气装置及极片收卷系统。
6.一种充气设备，包括：可卷绕本体及充气组件，可卷绕本体内部具有充气腔；充气组件连接于可卷绕本体上并受控向充气腔内充气；其中，可卷绕本体上开设有多个通气孔，充气腔内的气体通过多个通气孔被排出。
7.本技术实施例的技术方案中，对极片进行收卷时，将可卷绕本体与极片共同卷绕，形成一圈卷绕本体、一圈极片、一圈卷绕本体如此的结构被卷绕起来，卷绕之后通过充气组件充气，进入充气腔内的气体通过通气孔吹向极片表面，从而钝化极片表面，提高极片的稳定性，从而使得本技术提供的通气装置，能够保证极片的稳定性，进而提高电池生产的良率及电池的一致性
8.在其中一个实施例中，可卷绕本体包括设置第一卷绕膜和第二卷绕膜，第一卷绕膜和第二卷绕膜相对间隔设置且两者相互连接并形成充气腔；多个通气孔设于第一卷绕膜和/或第二卷绕膜上，从而使得与第一卷绕膜和/或第二卷绕膜贴合地极片表面都能够被提供钝化保护，从而进一步的更好保证极片的稳定性，使其保持原有活性。
9.在其中一个实施例中，第一卷绕膜和第二卷绕膜呈长条状延伸，且均被构造为能够沿自身的长度方向卷绕；通气孔内的气流方向与第一卷绕膜和第一卷绕膜所在平面相
交。使得当可卷绕本体与极片共同收卷的时候，通气孔吹出的气流能够垂直吹向极片表面，从而使得对极片表面的钝化保护效果更好。
10.在其中一个实施例中，第一卷绕膜和/或第二卷绕膜上的通气孔的孔隙率为20％-80％。从而保证气体流量即通气效果，使得极片表面能够均匀地被钝化保护。
11.在其中一个实施例中，位于第一卷绕膜或第二卷绕膜的中部的通气孔的密度，大于位于第一卷绕膜或第二卷绕膜边缘的通气孔的密度。从而能够根据极片不同位置所需要的通气量，适应性的设置第一卷绕膜或第二卷绕膜上的通气孔分布情况，保证对极片有效钝化保护同时减小气体的总需求量。
12.在其中一个实施例中，每个通气孔的面积为0.1mm2到15mm2结合孔隙率的设计，使得通气装置对极片的钝化保护能够达到较佳的效果。
13.在其中一个实施例中，充气组件包括充气管及气体提供件，充气管的两端分别与气体提供件和可卷绕本体连接；气体提供件用于将气体通过气管通入充气腔。从而便于实施下一步的对极片表面的钝化保护。
14.在其中一个实施例中，气体提供件为高压储气瓶或高压泵，高压储气瓶或高压泵能够强制将各种不同的气体(如氦气等)或空气通入充气腔内，从而使得气体具有一定的动能进行流动，从而保证从通气孔流出的气体流量。
15.根据本实用新型的另一方面，提供一种极片收卷系统，其特征在于，包括极片、极片收卷轴及上述实施例中任一项的通气装置；极片收卷轴受控自转，极片与可卷绕本体随极片收卷轴的自转，共同卷绕于卷绕轴上，充气腔内的气体通过多个通气孔对极片表面通气。
16.在其中一个实施例中，可卷绕本体面向极片的投影覆盖全部极片。从而保证通气孔吹出的气体能够快速的全覆盖极片表面，对其实施全面钝化保护。
17.上述通气装置，可应用于在极片进行收卷时对极片表面进行保护，包括可卷绕本体及充气组件，可卷绕本体内部具有充气腔，充气组件与可卷绕本体连接用于向充气腔内充气，其中，可卷绕本体上还开设有多个通气孔，充气腔内的气体通过多个通气孔被排出，如此，当对极片进行收卷时，将可卷绕本体与极片共同卷绕，形成一圈卷绕本体、一圈极片、一圈卷绕本体如此的结构被卷绕起来，卷绕之后通过充气组件充气，进入充气腔内的气体通过通气孔吹向极片表面，从而钝化极片表面，提高极片的稳定性，从而使得本技术提供的通气装置，能够保证极片的稳定性，进而提高电池生产的良率及电池的一致性。
附图说明
18.通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：
19.图1为本实用新型一实施例提供的通气装置的结构示意图；
20.图2为图1中提供的通气装置另一视角的结构示意图；
21.图3为图1中提供的通气装置被卷绕的结构示意图；
22.图4为图1中提供的通气装置被卷绕后另一视角的结构示意图；
23.图5为本实用新型另一实施例提供的极片收卷系统的结构示意图；
24.图6为图1中提供的极片收卷系统收卷极片与可卷绕本体后的结构示意图。
25.附图标记：100、通气装置；10、可卷绕本体；11、第一卷绕膜；12、第二卷绕膜；13、充气腔；15、通气孔；20、充气组件；21、充气管；22、气体提供件；200；极片收卷系统；210、极片；230、极片收卷轴；230、膜体收卷轴。
具体实施方式
26.下面将结合附图对本技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。
27.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
28.在本技术实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本技术实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
29.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
30.在本技术实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
31.在本技术实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。
32.在本技术实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”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技术实施例和简化描述，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技术实施例的限制。
33.在本技术实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
34.目前，从市场形势的发展来看，锂离子电池的应用越加广泛。锂离子电池不仅被应用于新能源领域，而且还被广泛应用于手机、手提电脑等电子产品及航空航天等多个领域。随着锂离子电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。
35.本发明人注意到，在锂电池生产过程中，比较重要的原材料之一为正负极极片，及
正极极片和负极极片，在制作锂电池完成后，当经历一个充电—放电的循环时：锂离子从正极脱嵌并析出在负极上(充电时)；负极在失去电子后形成锂离子并从电解液穿过，然后再嵌入到正极中。而在此过程中，正极材料结构由于脱锂而发生变化，从而减少了材料中的可嵌锂位置，锂离子无法在首次放电时全部嵌回到正极，便造成了充放电容量损失，从而降低了库伦效率(即锂电池放电容量与同循环过程中充电容量之比)。
36.为了缓解首次充放电过程中库伦效率降低的问题，申请人研究发现，可以在设计上为对阳极极片进行预锂化处理，通过预锂化技术对阳极极片进行补锂来增加电池中锂的预存总量，抵消充放电造成的不可逆锂损耗，从而提高首次充放电的库伦效率同时提高电芯的循环寿命。但在对阳极极片进行补锂之后，阳极极片的活性较高导致稳定性较差而发生副反应，此时若再使用这种表面活性高的阳极极片进行制作锂电池，最终产品的首次充放电的库伦效率高高低低，造成产品良率以及产品一致性很难保证。
37.基于以上考虑，为了解决预锂化后阳极极片活性高易发生副反应，锂离子电池的良率以及一致性难以保证的问题，发明人经过深入研究，设计了一种通气装置，通过在阳极极片进行预锂化处理之后进行收卷的时候与极片共同收卷，使得通气装置可以向阳极极片表面持续通气，从而钝化极片表面，提高极片的稳定性，从而提高电池生产的良率及电池的一致性。
38.本技术实施例公开的通气装置不仅可以应用于锂离子电池中，也可以应用于其他需要保持极片活性的电池的制造工艺中，从而使得极片的活性可以一直被保存，提升电池性能的稳定性和良率一致性。
39.以下实施例为了方便说明，以本技术一实施例的一种通气装置100为例进行说明。
40.请参照图1至图2，图1为本技术一些实施例提供通气装置100的结构示意图。其中，通气装置100可以应用于锂离子电池中，也可以应用于其他需要保持极片210活性的电池的制造工艺中。
41.具体地，通气装置100包括可卷绕本体10及充气组件20。可卷绕本体10用于卷绕极片210，其内部具有充气腔13。充气组件20与可卷绕本体10连接受控向充气腔13内充气。其中，可卷绕本体10上还开设有多个通气孔15，充气腔13内的气体通过多个通气孔15被排出，如此，当对可卷绕本体10与极片210共同收卷时，可将极片210铺设于可卷绕本体10上后被同轴卷绕，形成一圈可卷绕本体10、一圈极片210、一圈可卷绕本体10的重复的结构被收卷起来，卷绕之后通过充气组件20充气，进入充气腔13内的气体通过通气孔15吹向极片210表面，从而钝化极片210表面，提高极片的稳定性，从而使得本技术提供的通气装置100，能够保证极片210的稳定性，进而提高电池生产的良率及电池的一致性。
42.在其中一个实施例中，充入充气腔13内的气体包括但不限于普通空气，氮气，氧气，氩气等气体，气体被持续的吹向极片210表面，均能够实现极片210表面的钝化。
43.在通气装置100中，为了保证在收卷过程中尽可能多的卷绕极片210，可卷绕本体10在保证功能的基础上要尽量的做薄，且在垂直厚度方向上，可卷绕本体10的截面可以为矩形、正方向或者球形等多种形状。
44.在可卷绕本体10内部形成的充气腔13，为一种密闭空间，通过可卷绕本体10围设形成的一个只存在进气口和出气口的密闭空腔，其中进气口与充气组件20连接，出气口即为多个通气孔15。
45.在其中一个实施例中，可卷绕本体10包括第一卷绕膜11和第二卷绕膜12，第一卷绕膜11和第二卷绕膜12相对间隔设置且两者相互连接形成充气腔13，多个通气孔15设于第一卷绕膜11和/或第二卷绕膜12上，即多个通气孔15可仅设置于第一卷绕膜11上，或仅设置于第二卷绕膜12，或同时开设于第一卷绕膜11和第二卷绕膜12上三种情况。
46.当仅第一卷绕膜11开设通气孔15时，与第一卷绕膜11接触的极片210被第一卷绕膜11上的通气孔15吹出的气体所环绕，从而使得所有与第一卷绕膜11接触的极片210都能够被钝化。
47.当仅第二卷绕膜12开设通气孔15时，与第二卷绕膜12接触的极片210被第二卷绕膜12上的通气孔15吹出的气体所环绕，从而使得所有与第二卷绕膜12接触的极片210都能够被钝化。
48.当第一卷绕膜11和第二卷绕膜12上均开设有通气孔15时，通气装置100对可卷绕本体10的双面吹气，为贴合在可卷绕本体10两个侧面的极片210的表面都能够提供钝化保护，从而进一步的更好保证极片210的稳定性，使其保持原有活性。
49.参阅图3至图4，在本具体实施例中，可卷绕本体10为软性材质能够与极片210共同收卷的物质，其形状可以呈圆形、长方形或者其他不规则图案等等。可卷绕本体10能够被卷绕于膜体收卷轴230上，也能够从膜体收卷轴230上被转出。
50.优选地，一般的极片210在未收卷之前为长条状，为了保证对极片210所有表面的保护，可在收卷时适应性的设置与极片210大小尺寸相等的可卷绕本体10，从而达到收卷方便的同时还能够对极片210所有部位的表面吹气实现全面钝化，从而全面钝化极片210所有表面，进一步提高了极片210的稳定性。
51.进一步地，当第一卷绕膜11均第二卷绕膜12均呈长条状延伸，且均被构造为能够沿自身的长度方向卷绕，通气孔15内的气流方向与第一卷绕膜11和第一卷绕膜11所在平面相交，使得在其中一种方案中，当可卷绕本体10与极片210共同收卷的时候，通气孔15吹出的气流能够垂直吹向极片210表面，从而使得对极片210表面的钝化保护效果更好。
52.在其中一个实施例中，第一卷绕膜11和/或第二卷绕膜12上的通气孔15的孔隙率为20％-80％，从而保证气体流量即通气效果，使得极片210表面能够均匀地被钝化保护。
53.孔隙率即为通气孔15体积与第一卷绕膜11和/或第二卷绕膜12在自然状态下总体积的百分比，孔隙率越大，则表示密实程度越小，即通气孔15所占体积越多。
54.在其中一个实施例中，位于第一卷绕膜11或第二卷绕膜12的中部的通气孔15的密度，大于位于第一卷绕膜11或第二卷绕膜12边缘的通气孔15的密度，从而能够根据极片210不同位置所需要的通气量，适应性的设置第一卷绕膜11或第二卷绕膜12上的通气孔15分布情况，保证对极片210有效钝化保护同时减小气体的总需求量。
55.优选地，每个通气孔15的面积为0.1mm2到15mm2，结合孔隙率的设计，使得通气装置100对极片210的钝化保护能够达到较佳的效果。
56.可以理解地，由于通气孔15持续向极片210表面吹气还能够对极片210表面进行降温，避免极片210发热，从而消除极片210收卷时的安全隐患。
57.在其中一个实施例中，充气组件20包括充气管21及气体提供件22，充气管21的两端分别与气体提供件22和可卷绕本体10连接，气体提供件22用于将气体通过气管通入充气腔13，从而便于实施下一步的对极片210表面的钝化保护。
58.具体地，充气管21是用来通气的气管，形状优选为空心圆管，材质不限，只要不与气体提供件22提供的气体产生反应即可。
59.进一步地，气体提供件22为高压储气瓶或高压泵，高压储气瓶或高压泵能够强制将各种不同的气体(如氦气等)或空气通入充气腔13内，从而使得气体具有一定的动能进行流动，从而保证从通气孔15流出的气体流量。
60.在其中一个实施例中，在气体提供件22与可卷绕本体10间可以安装流量计及流量控制装置，在极端情况下，可以直接省去充气组件20，直接通过自然对流与充气腔13内实现气体流通，降低了生产成本。
61.根据本技术的另一方面，参阅图5及图6，还提供一种极片收卷系统200，包括极片210、极片收卷轴220及上述实施例中任一项包括的通气装置100。极片收卷轴220受控自转，可将极片210铺设于可卷绕本体10上后随极片收卷轴220的自转共同卷绕于卷绕轴上，充气腔13内的气体通过多个通气孔15对极片210表面通气，从而通过可卷绕本体10与极片210的共同收卷，形成一圈可卷绕本体10、一圈极片210、一圈可卷绕本体10的层叠结构被卷绕在极片收卷轴220上，卷绕之后通过充气组件20充气，进入充气腔13内的气体通过通气孔15吹向极片210表面，从而钝化极片210表面，提高极片的稳定性，从而使得本技术提供的通气装置100，能够保证极片210的稳定性，进而提高电池生产的良率及电池的一致性。
62.可以理解地，由于通气孔15持续向极片210表面吹气，还能够对极片210表面进行降温，避免极片210发热，从而消除极片210收卷时的安全隐患。
63.进一步地，可卷绕本体10面向极片210的投影覆盖全部极片210，从而保证通气孔15吹出的气体能够快速的全覆盖极片210表面，从而全面钝化极片210所有表面，进一步提高了极片210的稳定性。
64.在其中一个实施例中，在极片210与可收卷膜体的极片收卷系统200中，设置有纠偏装置，用以保证极片收卷轴220对极片210进行收放卷时，料线不偏移，从而保证极片210被整齐的收纳于极片收卷轴220上的同时避免极片210卷歪导致的损坏问题。
65.根据本技术的一些实施例，参阅图5至图6，本技术提供了一种极片收卷系统200，收卷过程如下：
66.1)第一卷绕膜11和第二卷绕膜12表面均打直径1mm的圆形通气孔15，使孔隙率为60％，可卷绕本体10收卷于膜体收卷轴230上；
67.2)通过膜体收卷轴230与极片收卷轴220的反方向自转，将极片210与可卷绕本体10收卷于极片收卷轴220，通过通气泵向充气腔13泵入空气，空气通过通气孔15吹向极片210表面，控制气体流量为3l/min；
68.3)在收卷极片210存储时间内，持续通气，从而钝化极片210表面，使其保持活性；
69.4)收卷好极片210用于下一步锂电池工艺卷绕时，可卷绕本体10能够收卷于膜体收卷轴230，从而便于多次重复利用。
70.根据本技术的一些实施例，本技术还提供了一种极片收卷系统200，收卷过程如下：
71.1)第一卷绕膜11和第二卷绕膜12表面均打边长2mm的正方形通气孔15，使孔隙率为80％，可卷绕本体10收卷于膜体收卷轴230上；
72.2)通过膜体收卷轴230与极片收卷轴220的反方向自转，将极片210与可卷绕本体
10收卷于极片收卷轴220，通过高压氮气瓶向充气腔13泵入氮气，氮气通过通气孔15吹向极片210表面，控制气体流量为1l/min；
73.3)在收卷极片210存储时间内，持续通气，从而钝化极片210表面，使其保持活性；
74.4)收卷好极片210用于下一步锂电池工艺卷绕时，可卷绕本体10能够收卷于膜体收卷轴230，从而便于多次重复利用。
75.根据本技术的一些实施例，本技术又提供了一种极片收卷系统200，收卷过程如下：
76.1)第一卷绕膜11和第二卷绕膜12表面均打直径10mm的圆形通气孔15，使孔隙率为40％，第一卷绕膜11和第二卷绕膜12上圆形通气孔15数量从第一卷绕膜11和第二卷绕膜12中心到第一卷绕膜11和第二卷绕膜12的边缘减小，其数量分布符合正态分布，可卷绕本体10收卷于膜体收卷轴230上；
77.2)通过膜体收卷轴230与极片收卷轴220的反方向自转，将极片210与可卷绕本体10收卷于极片收卷轴220，通过高压氮气瓶向充气腔13通入氩气，氩气通过通气孔15吹向极片210表面，控制气体流量为0.8l/min；
78.3)在收卷极片210存储时间内，持续通气，从而钝化极片210表面，使其保持活性；
79.4)收卷好极片210用于下一步锂电池工艺卷绕时，可卷绕本体10能够收卷于膜体收卷轴230，从而便于多次重复利用。
80.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本技术的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本技术并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。