[實用新型]一種動力型鋰離子電池用電極的制造設備

有效

• 申請號: 201220266647.5
• 申請日: 2012-06-07
• 公開（公告）號: CN202616338U
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 張國慶;熊中瓊;張云云;熊俊俏;李新喜
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本實用新型是一種動力型鋰離子電池用電極的制造設備，屬于動力型鋰離子電池用電極的制造設備的改造技術。

背景技術

石油短缺以及燃燒化石能源帶來的環境污染問題使得世界各國加大了對電動汽車等新能源汽車的開發和產業化推進力度。電池驅動的電動汽車以及混合動力汽車，可以利用核電、風電和光伏電力，也可以利用常規電力夜間充電。這對減少汽車對化石燃料的過度依賴，平衡電力需求都具有重大意義。以鋰離子電池為代表的動力電池技術受到各國政府、企業、大學等機構研究者的關注，成為電動汽車產業化過程的最關鍵技術之一。

目前，對于進一步提高動力型鋰離子電池的容量、功率、壽命，以及降低成本等問題各國均做了大量研究。電極的制造方法和具體工藝條件是鋰離子電池制造技術中的關鍵和核心步驟，不僅影響到電池的電化學性能，還決定電池的制造成本。目前鋰離子電池電極的制造方法是將活性物質涂布于鋁箔或者銅箔集流體表面，然后經烘烤、壓片、切片制成電極片。這種技術和工藝對于小型電池，特別是對于功率輸出需求相對較低的3C類電器（計算機、通訊、消費類電子產品）用鋰離子電池來講，是一種高效的生產方式。但是對于功率要求更高、壽命要求更長的動力鋰離子電池來講，如果仍沿用上述制造極片的生產方式將會出現如下問題：（1）由于箔狀集流體與電池活性物質之間缺乏三維的機械固定作用，這樣的電池在使用過程中將很快出現極板上活性物質之間以及活性物質與金屬集流體之間電接觸的惡化，甚至造成活性物質脫落，導致電池的容量損失，降低使用壽命。（2）采用涂布技術，活性物質中需加入較大數量的導電劑、黏結劑、溶劑等非電化學活性成分，降低了單位體積電極片中活性物質比例，同時大量粘合劑的存在還增加了內阻，不利于電池材料以及整個電池容量和功率性能的發揮。電池內阻的增加也直接影響電池充放電時的發熱量，且對散熱不利，造成電池溫度過高以及電池內部溫度不均衡，能使動力型電池堆中的部分電池過早失效，造成電池堆維修和失效電池更換成本的劇烈增加。（3）由于粘合劑、合漿用溶劑中存在水或非水溶劑，必須經過高溫烘烤工藝加以去除，而隨著電池正負極活性材料納米化、多孔化發展趨勢越來越明確，溶劑的去除將變得越來越困難。因此濕法制片工藝對工作環境的要求越來越高，耗費的能源越來越大，電池的制造成本也將直線上升。

由于存在以上問題，大幅度改進動力型鋰離子電池的極片制造工藝，十分迫切和必要。電極中集流體的主要作用是集中傳導電子、均勻分布電流。傳統的電極集流體是鋁箔和銅箔，用于制造動力鋰離子電池電極片時存在前述弊病。其中采用三維結構的泡沫金屬集流體代替鋁箔和銅箔，實現能耗更低的電極片制作工藝很有發展潛力。中國專利申請號為200610154100.5的專利申請中公開了一種將泡沫金屬用于鋰離子二次電池的集流體，但還是沿用傳統的拉漿等工藝填涂集流體，電池正負極材料膏狀體由活性物質、導電劑和粘結劑等在溶劑中混合得到。顯然這一實用新型仍然不能解決上述濕法工藝制造動力型鋰離子電池極片所面臨的三個問題。

發明內容

本實用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種設計合理，方便實用的動力型鋰離子電池用電極的制造設備。用本實用新型制造的電極能有效提高電極活性物質的電導率，降低內阻，減少電池產熱和有利于散熱，延長動力型鋰離子電池使用壽命。

本實用新型的技術方案是：本實用新型的動力型鋰離子電池用電極的制造設備，包括有振動盤、泡沫金屬模具、電極固態填充料粉體箱、泡沫金屬，其中泡沫金屬模具置于振動盤上，電極固態填充料粉體箱置于泡沫金屬模具的上方，泡沫金屬置于泡沫金屬模具內。

上述填充后的泡沫金屬放置于載物臺上，并通過刮片刮平；上述刮平后的泡沫金屬放置于能將填充后的泡沫金屬均勻壓實成薄片的成型模具內。

上述刮片是塑料刮片，或金屬刮片，或合金刮片。

上述成型模具的加壓壓力為80—600噸/平方厘米。上述震動盤的下部安裝有震動方向為上下的振動器；上述電極固態填充料粉體箱是塑料箱體，或金屬箱體，或金屬合金箱體。

上述電極固態填充料粉體箱的底面開有通孔，開有通孔的底面的下面設置有通過開合控制活性物質粉體箱內粉末的下落的擋板。

上述電極固態填充料粉體箱的底面開有的通孔為圓孔，孔與孔間的間距為1-5mm，圓孔的直徑為0.5mm-10mm。