[發明專利]一種基于錯位毛化軋制的穿孔集流體箔材制備方法及裝置

有效

• 申請號: 202110016460.3
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112756790B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 王之桐
• 申請（專利權）人: 喆烯新材（北京）科技有限公司
• 主分類號: B23K26/352
• 分類號: B23K26/352;B23K26/382
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發明公開一種基于錯位毛化軋制的穿孔集流體箔材制備方法及裝置，該制備方法步驟包括：先將兩根軋輥分別架在數控車床上，在軋輥表面加工環形凸起；將制作好的軋輥對組裝在軋機上，使兩根軋輥表面的環形凸起相互錯開，再將箔材從兩根軋輥的夾縫間穿過，施加軋制力在箔材上下表面形成不穿透凹坑構成的表面毛化結構；在軋機出口處安裝激光打孔模塊，利用激光打孔模塊的平移機構驅動掃描頭沿垂直箔材運動的方向移動，移動過程中，掃描頭沿箔材的運動方向掃描，形成掃描帶，并對箔材實施激光打孔，最終得到表面毛化、穿孔集流體箔材。本發明軋制的穿孔基箔雙面凹坑互不重疊，利用軋輥表面凸起的錯位擠壓作用形成表面形貌，具有良好的力學性能和高表面粗糙度。

技術領域

本發明涉及電化學儲能領域，尤其是涉及一種基于錯位軋制的表面毛化、穿孔集流體箔材的制備方法及裝置。

背景技術

在電化學儲能器件中，集流體箔材表面涂布活性材料制備成極片，箔材起到承載活性材料和傳輸電子的作用。箔材的表面粗化能夠增大比表面積，提高活性層與箔材的粘附性能。箔材的表面通孔能夠連接雙面涂布的活性層，既能一定程度提高活性層與集流體的粘附性能，又能促進電解液的浸潤，平衡極片雙面鋰離子濃度及預嵌鋰。顯然，如果集流體箔材的表面粗化改性和穿孔結合起來，將通過點和面的結合最大程度提高活性層與箔材的粘附性能并提供鋰離子傳輸通道，改善電化學儲能器件的性能。

箔材表面粗化改性和穿孔都會降低箔材的力學性能，而穿孔對箔材力學性能的損失更大，因此要求箔材表面粗化改性后保持足夠的力學性能。毛化軋制方法適合對箔材實施表面粗化改性，但現有的毛化軋制方法或者存在箔材雙面凹坑重疊現象，或者輥面凸起形狀不佳，造成箔材局部明顯減薄，降低箔材的延伸率，因此需要優化毛化軋制方法，保證集流體箔材的力學性能。

目前集流體箔材表面穿孔技術主要有以下幾種：1.沖孔法，利用凸、凹模匹配和凸針實施集流體表面穿孔；2.蝕刻法，利用光刻腐蝕、電解腐蝕實施集流體表面穿孔。3.激光打孔法，利用激光的燒蝕作用實施穿孔。但各方法存在如下的問題：沖孔法制備的孔徑通常在300μm以上，且箔材表面有毛刺，如進一步縮少沖孔尺寸，則凸模和凸針強度將出現問題；蝕刻法工藝復雜，大規模生產成本高；激光打孔法或者使用固定激光點和導軌組合打孔，或者使用掃描器打孔，導軌移動式打孔需要解決效率問題，而掃描式打孔的加工幅面和孔徑不能獨立設置。

綜合來看，現有的集流體箔材表面毛化軋制方法和穿孔方法具有缺陷，且沒有有效的一體化表面毛化、穿孔方法和裝置，不能滿足電化學儲能器件的使用要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于錯位毛化軋制的穿孔集流體箔材制備方法及裝置，以使制備的穿孔箔材具有良好的力學性能和高表面粗糙度。

具體的，本發明公開一種基于錯位毛化軋制的穿孔集流體箔材制備方法，包括如下步驟：

步驟100，將表面光滑的兩根軋輥分別架在數控車床上，使用激光毛化工藝在軋輥表面加工預定尺寸和分布位置的環形凸起；

步驟200，將制作好的軋輥對組裝在軋機上，調整兩根軋輥的相對位置，使兩根軋輥表面的環形凸起相互錯開，再將箔材從兩根軋輥的夾縫間穿過，施加軋制力在箔材上下表面形成不穿透凹坑構成的表面毛化結構；

步驟300，在軋機出口處安裝激光打孔模塊，利用激光打孔模塊的平移機構驅動掃描頭沿垂直箔材運動的方向移動，移動過程中，掃描頭沿箔材的運動方向掃描，形成掃描帶，并對箔材實施激光打孔，最終得到表面毛化、穿孔集流體箔材。

在本發明的一個實施方式中，公開一種用于前述制備方法的裝置，包括：

軋機，包括兩根相對夾持設置的軋輥，在兩根軋輥表面設置有相互錯開的環形凸起，且環形凸起在兩根軋輥上呈螺旋線形分布；