一种极片制造方法、极片及极片加工装置

技术领域

本发明涉及极片制造技术领域，特别涉及一种极片制造方法、极片及极片加工装置。

背景技术

相关技术中，为提高电池安全性能，通常在电极极片上设置陶瓷层。目前电极极片制造主要采用湿法工艺，在涂布烘烤过程中，受表面张力的影响在陶瓷浆料与极片的涂敷区容易产生融合的问题，该现象称为“虚边”，虚边显现会导致在后续工序例如涂布及模切工序将出现尺寸不准确，在卷绕工序将出现A/B面错位大、Overhang增大等不良问题，而为了改善虚边问题，现有技术中通常需要降低干燥温度及风速，降低干燥温度及风速则会增加烘干所需时间，影响极片生产效率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种极片制造方法，能够降低虚边出现可能性的同时，不影响极片生产效率。

本发明还提出一种由上述极片制造方法制得的极片。

本发明还提出一种应用于上述极片制造方法的极片加工装置。

根据本发明的第一方面实施例的极片制造方法，包括步骤：

S100：准备陶瓷浆料、极片浆料和集流体；

S200：将所述陶瓷浆料和所述极片浆料涂布于所述集流体的表面；

S300：使用紫外线照射于位于所述集流体表面的所述陶瓷浆料，以使所述陶瓷浆料固化形成陶瓷层；

S400：使所述极片浆料固化于所述集流体的表面形成活性物质层。

根据本发明实施例的极片制造方法，至少具有如下有益效果：通过用紫外线照射于涂布在集流体表面的陶瓷浆料，将陶瓷浆料固化形成陶瓷层，而此时极片浆料任未固化，随后再通过高温加热等方式将极片浆料固定形成活性物质层，从而能够减少虚边现象发生的可能性，同时，由于极片浆料进行固化之前，陶瓷浆料已经固化完成，而在极片浆料固化时可以选用较高的温度和风速进行固化，从而保证极片生产效率。

根据本发明的一些实施例，所述集流体沿厚度方向具有第一侧和第二侧，对所述集流体的第一侧和第二侧分别依次进行步骤S200和步骤S300。

根据本发明的一些实施例，沿所述集流体的宽度方向，所述陶瓷层的尺寸为4mm～15mm，沿所述集流体的厚度方向，所述陶瓷层的尺寸为5mm～50mm。

根据本发明的一些实施例，所述紫外线照射于所述陶瓷浆料的光功率为50mw/cm

根据本发明的一些实施例，所述陶瓷浆料包括绝缘剂、粘接剂和光引发剂，所述绝缘剂、所述粘接剂和所述光引发剂的质量百分数分别为85％～95％；5％～15％；0.1％～2％。

根据本发明的一些实施例，所述陶瓷浆料的固含量为100％，所述陶瓷浆料的粘度为500cps/25℃～5000cps/25℃，所述陶瓷浆料的细度≤15um。

根据本发明的一些实施例，步骤S400包括：对位于所述集流体表面的所述极片浆料进行加热以及施加气流，以使所述极片浆料固化形成所述活性物质层。

根据本发明的第二方面实施例的极片，由上述第一方面实施例所提供的极片制造方法制得。

根据本发明实施例的极片，至少具有如下有益效果：极片由于采用了上述第一方面实施例所提供的极片制造方法制得，通过用紫外线照射于涂布在集流体表面的陶瓷浆料，将陶瓷浆料固化形成陶瓷层，而此时极片浆料任未固化，随后再通过高温加热等方式将极片浆料固定形成活性物质层，从而能够减少虚边现象发生的可能性，提高极片的可靠性和质量。

根据本发明的第三方面实施例的极片加工装置，应用有上述第一方面实施例所提供的极片制造方法，所述极片加工装置包括：

输送装置，用于沿第一方向输送所述集流体，所述第一方向与所述集流体的长度方向平行；

第一固化结构，包括发光件，所述发光件设置于所述输送装置上方并朝向于所述输送装置，所述发光件用于发射紫外线；

第二固化结构，沿所述第一方向，所述第二固化结构设置于所述第一固化结构之后，所述第二固化结构用于向所述集流体涂覆有极片浆料的区域加热以及施加气流。

根据本发明实施例的极片加工装置，至少具有如下有益效果：输送组件能够沿第一方向输送集流体，使涂布于集流体的陶瓷涂料对应于发光件而被发光件发出的紫外光照射，从而固化于集流体的表面形成陶瓷层，使陶瓷浆料先固化的同时，极片浆料未被固化从而减少虚边现象发生的概率，并能够在后续工序中选用较高的温度和风速进行固化，从而保证极片生产效率。

根据本发明的一些实施例，所述第一固化结构包括多个所述发光件，多个所述发光件沿第二方向间隔设置，所述第二方向与所述集流体的宽度方向平行，所述输送装置能够承载多个所述集流体，至少部分所述发光件适于对应两个相邻所述集流体设置的相邻的涂布有陶瓷浆料的区域。

根据本发明的一些实施例，所述第一固化结构还包括至少一个移载组件，所述移载组件设置有沿第二方向延伸的导轨，所述发光件滑动连接于所述导轨。

根据本发明的一些实施例，还包括吹风结构和壳体，所述壳体设置有腔体，所述吹风结构包括出风组件和吸气组件，所述出风组件和所述吸气组件均连接于所述壳体，所述出风组件用于向所述腔体输入气流，所述吸气组件用于由所述腔体吸收气流。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明实施例极片制造方法的流程图；

图2为本发明实施例极片的示意图；

图3位本发明实施例极片加工装置的示意图；

图4为本发明实施例极片加工装置部分结构的示意图；

图5为本发明实施例极片加工装置输送装置和第一固化结构的示意图。

附图标记：

集流体100、第一区域110、第二区域120；

陶瓷层200、活性物质层300；

极片加工装置400、输送装置410、第一固化结构420、发光件421；

移载组件430、导轨431、丝杆432；

吹风结构440、出风组件441、气流源4411、吸气组件442、真空源4421；

壳体450、腔体451；

控制柜460、显示面板461；

第二固化结构470。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

现有技术中通常在电极极片上设置陶瓷层200。目前电极极片制造主要采用湿法工艺，在涂布烘烤过程中，受表面张力的影响在陶瓷浆料与极片的涂敷区容易产生融合的问题，该现象称为“虚边”，虚边现象会导致在后续工序例如涂布及模切工序将出现尺寸不准确，在卷绕工序将出现A/B面错位大，即极片在厚度方向上的两侧涂布有活性物质的部分距极片宽度方向的间距不一，在卷绕时会导致对齐不准从而带来安全风险和电芯能量密度下降等问题；以及Overhang增大等不良问题，而为了改善虚边问题，现有技术中通常需要降低干燥温度及风速，例如将极片浆料的固化温度下降20℃以上，并降低吹风风速，例如将温度由120℃～130℃降低至100℃～110℃，并将风速由15m/s～30m/s降低至5m/s～15m/s，以防止虚边现象产生，但会对极片的生产效率造成影响。

参照图1和图2，为解决上述技术问题中的至少一个，本申请第一方面实施例提供了一种极片制造方法，包括步骤：

S100准备陶瓷浆料、极片浆料和集流体100；

S200将陶瓷浆料和极片浆料涂布于集流体100的表面；

S300使用紫外线照射于位于集流体100表面的陶瓷浆料，以使陶瓷浆料固化形成陶瓷层200；

S400使极片浆料固化于集流体100的表面形成活性物质层300。

在极片的制造过程中，通过用紫外线照射于涂布在集流体100表面的陶瓷浆料，将陶瓷浆料固化形成陶瓷层200，而此时极片浆料任未固化，随后再通过高温加热等方式将极片浆料固定形成活性物质层300，从而能够减少虚边现象发生的可能性，同时，由于极片浆料进行固化之前，陶瓷浆料已经固化完成，而在极片浆料固化时可以选用较高的温度和风速进行固化，从而保证极片生产效率。

参照图2，具体地，集流体100沿宽度方向设置有第一区域110和两个第二区域120，两个第二区域120分别位于第一区域110的两端，极片浆料涂覆于第一区域110，陶瓷浆料涂覆于第二区域120，第二区域120位于集流体100宽度方向的边缘。进行步骤S200时，陶瓷浆料和极片浆料会同步进行涂布，以提高极片的生产效率。而陶瓷浆料固化后会形成陶瓷边，陶瓷边能够提升电池的稳定性和安全性。

在一些实施例中，极片制造方法还包括步骤：集流体100沿厚度方向具有第一侧和第二侧，对集流体100的第一侧和第二侧分别依次进行步骤S200和步骤S300，也即，在对第一侧的集流体100完成极片浆料和陶瓷浆料涂布，并先后将陶瓷浆料固化形成陶瓷层200、极片浆料固化形成活性物质层300后，再对集流体100的第二侧重复上述操作。可以理解的是，对集流体100第一侧和第二侧的进行涂布的起始位置和涂布长度可根据实际情况设置，以满足不同电芯的需求。

在一些实施例中，沿集流体100的宽度方向，陶瓷层200的尺寸为4mm～15mm，沿集流体100的厚度方向，陶瓷层200的尺寸为5mm～50mm。陶瓷层200的尺寸可以为4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm以及4mm～15mm中的任意其他数值；而陶瓷层200的尺寸可以为5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm以及5mm～50mm中的任意其他数值。陶瓷层200需保证一定的宽度与厚度，在能够保证电芯安全性能的同时，避免涂布面积过大或厚度过大而导致的电芯能量密度的下降。

在一些实施例中，紫外线照射于陶瓷浆料的光功率为50mw/cm

在一些实施例中，陶瓷浆料包括绝缘剂、粘接剂和光引发剂，绝缘剂、粘接剂和光引发剂的质量百分数分别为85％～95％；5％～15％；0.1％～2％。绝缘剂的质量百分数可以选择为85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％或者85％～95％之间的任意其他数值；粘接剂的质量百分数可以选择为5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％或者5％～15％之间的任意其他数值；光引发剂的质量百分数可以选择为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2.0％，或者0.1％～2％之间的任意其他数值。

具体地，绝缘剂可以选择为勃母石、粘接剂可以选择为UV单体。勃母石绝缘性能好，可以有效预防金属异物刺穿形成正负极微短路，若勃母石的含量太少例如当质量百分数低于85％时，会影响电芯的安全性能，含量太高如当质量百分数高于95％时，则会导致浆料粘度过高，而最终影响浆料输送及涂布外观。而UV单体含量太少例如当质量百分数低于5％时，会影响粘结效果，而UV单体含量太高例如当质量百分数大于15％时，可能会降低UV陶瓷层200的力学性能力，从而降低其安全性能；光引发剂含量太低例如当质量百分数低于0.1％时，会导致UV单体固化程度低，降低粘结力，光引发剂含量太高时例如当质量百分数低于2％时，则会使得UV陶瓷层200发脆，在受力时易发生破损。

在一些实施例中，陶瓷浆料固含量100％，陶瓷浆料粘度为500cps/25℃～5000cps/25℃，陶瓷浆料的细度≤15um。陶瓷浆料的粘度可以选择为500cps/25℃、1000cps/25℃、1500cps/25℃、2000cps/25℃、2500cps/25℃、3000cps/25℃、3500cps/25℃、4000cps/25℃、4500cps/25℃、5000cps/25℃或者500cps/25℃～5000cps/25℃之间的任意其他数值，陶瓷浆料的粘度不能过高例如选择粘度高于5000cps/25℃时，不利于浆料输送及涂布外观；粘度也不能太低例如选择粘度低于500cps/25℃时，过低影响陶瓷浆料的稳定性，使陶瓷浆料容易在集流体100的表面出现沉降问题。同时，陶瓷浆料的细度需小于15um，若粒径太大则会影响浆料稳定性及涂布外观，并且会导致浆料容易沉降。

参照图2，本发明第二方面实施例提供了一种极片，由上述第一方面实施例所提供的极片制造方法制得。通过用紫外线照射于涂布在集流体100表面的陶瓷浆料，将陶瓷浆料固化形成陶瓷层200，而此时极片浆料任未固化，随后再通过高温加热等方式将极片浆料固定形成活性物质层300，从而能够减少虚边现象发生的可能性，提高极片的可靠性和质量。

参照图3至图5，本发明的第三方面实施例提供了一种极片加工装置400，应用有上述第一方面实施例所提供的极片制造方法。极片加工装置400包括输送装置410、第一固化结构420和第二固化结构470。其中，输送装置410用于沿第一方向输送涂覆有极片浆料和陶瓷浆料的集流体100，第一方向与集流体100的长度方向平行。第一固化结构420包括发光件421，发光件421设置于输送装置410上方并朝向于输送装置410，发光件421用于发射紫外线。发光件421沿第一方向具有设定的长度，以满足对单位面积陶瓷浆料累计光照能量的要求，从而保证位于集流体100上的陶瓷浆料在脱离发光件421的照射范围之前能够固化形成陶瓷层200。沿第一方向，第二固化结构470设置于第一固化结构420之后，第二固化结构470用于向集流体100涂覆有极片浆料的区域加热以及施加气流。第二固化结构470可以选择现有的固化结构对极片浆料加热及施加气流，以使极片浆料在集流体100上固化形成活性物质层300。

输送装置410可以包括有传送带和驱动件，通过驱动件驱动传送带运动而带动集流体100向第一方向移动；或者，输送装置410可以包括驱动件和多个沿第一方向依次设置传动辊，驱动件通过驱动传动辊转动而带动集流体100向第一方向移动。其中，驱动件可以选择为电机。

输送组件能够沿第一方向输送集流体100，使涂布于集流体100的陶瓷涂料对应于发光件421而被发光件421发出的紫外光照射，从而固化于集流体100的表面形成陶瓷层200，使陶瓷浆料先固化的同时，极片浆料未被固化从而减少虚边现象发生的概率，并能够在后续工序中选用较高的温度和风速进行固化，从而保证极片生产效率。

参照图5，在一些实施例中，第一固化结构420包括多个发光件421，多个发光件421沿第二方向间隔设置，第二方向与集流体100的宽度方向平行，输送装置410能够承载多个集流体100，集流体100的外表面设置有第一区域110和两个第二区域120，沿集流体100的宽度方向，两个第二区域120分别位于第一区域110的两端，极片浆料涂覆于第一区域110，陶瓷浆料涂覆于第二区域120，输送装置410能够承载多个集流体100，沿第二方向，多个集流体100依次设置，至少部分发光件421对应于两个相邻集流体100设置的相邻的第二区域120。为保证极片的加工效率，固化组件能够对多个涂布有陶瓷浆料的集流体100同时进行固化，同步进行固化的集流体100的数量可根据实际情况选择。

具体地，本实施例可以供三个集流体100同步进行陶瓷浆料的固化步骤，沿第二方向，三个集流体100依次设置，输送装置410沿第一方向输送集流体100至对应于第一固化结构420，第一固化结构420设置有五个发光件421，沿第二方向位于两端的两个发光件421分别对应于两侧的集流体100最外侧的第二区域120，即两端的发光件421仅需对应于一个第二区域120，而中间的三个发光件421则对应于相邻两个集流体100设置的相邻的第二区域120，即中间部分的发光件421对应于两个第二区域120，而无需各个第二区域120均设置一个发光件421对应而实现陶瓷浆料的固化，在一定程度上能够降低第一固化结构420的成本。

参照图5，在一些实施例中，第一固化结构420还包括至少一个移载组件430，移载组件430设置有沿第二方向延伸的导轨431，发光件421滑动连接于导轨431。第一固化结构420可以设置有多个移载组件430，多个移载组件430沿第一方向依次设置，各发光件421与各移载组件430一一对应，第一固化结构420能够通过调整发光件421沿第二方向的位置而对应于集流体100的第二区域120；或者，第一固化结构420可以仅设置一个移载组件430，多个发光件421均连接于同一移载组件430设置的导轨431，通过调节各个发光件421的位置及间距，从而满足对不同规格尺寸的集流体100的加工。其中，各个发光件421的位置可以通过驱动件例如电机进行调节，也可以通过手轮配合丝杆432对发光件421的位置进行手动调节。

具体地，第一固化结构420包括一个移载组件430，移载组件430设置有两个导轨431，两个导轨431沿第一方向间隔设置，各个发光件421沿长度方向的两端分别连接于两个导轨431，移载组件430还包括多个丝杆432和与丝杆432数量相同的手轮，各发光件421与各丝杆432一一对应并连接于丝杆432，操作人员可以通过转动手轮而调节发光件421沿第二方向的位置。其中，发光件421的两端分别连接于两个导轨431而能够保证发光件421的受力均匀，避免发光件421与导轨431的连接位置受力过大而导致发光件421的使用寿命降低。

参照图4和图5，在一些实施例中，极片加工装置400还包括吹风结构440和壳体450，壳体450设置有腔体451，第一固化结构420容置于腔体451内并连接于壳体450，吹风结构440包括出风组件441和吸气组件442，出风组件441和吸气组件442均连接于壳体450，出风组件441用于向腔体451输入气流，吸气组件442用于由腔体451吸收气流。具体地，吸气组件442和出风组件441均包括连接于壳体450的管道，吸气组件442还包括气流源4411，气流源4411通过管道向腔体451输送气流，吸气组件442还包括连真空源4421，真空源4421通过管道将腔体451内的气流抽出，吸气组件442和出风组件441共同作用而实现抽吸配合的吹风方式，能够将腔体451内的空气快速更新，从而防止陶瓷浆料和极片浆料中的某些物质挥发所带来的安全问题出现。其中，真空源4421和气流源4411可以分别选择为抽风风机和鼓风风机。

进一步地，出风组件441设置的管道的进风口位于输送装置410的下方，而吸气组件442设置的出风口位于输送装置410的上方，出风口的进风口的位置对应而能够达到较好的吹风效果。

参照图4，在一些实施例中，极片加工装置400还包括控制柜460，控制柜460与第一固化结构420和吹风结构440通讯连接，控制柜460包括显示面板461，显示面板461用于显示参数包括但不限于紫外线功率、紫外线能量、紫外线使用时间、进风风机频率、抽风风机频率等，操作人员能够通过控制柜460控制第一固化结构420和吹风结构440中各个部件的输出参数。

在一些实施例中，步骤S400包括：对位于集流体100表面的极片浆料进行加热以及施加气流，以使极片浆料固化形成活性物质层300。其中，对极片施加气流的结构可以与吹风结构440相同，而对极片进行加热的结构可以设置于输送装置410的下方而对极片进行加热；或者，对极片加热的结构可以通过加热对极片施加的气流，使高温气流作用于极片的表面从而使极片浆料固化形成活性物质层300。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。