CN222995422U - 固态电池极片制备装置及叠片设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种固态电池极片制备装置及叠片设备，固态电池极片制备装置包括料带膜输送单元、电极膜转移单元、压合装置、剥离机构，料带膜输送单元用于沿设定方向输送料带膜，料带膜形成有沿料带膜的延伸方向依次间隔分布的若干胶框；电极膜转移单元用于将片状电极膜转移至胶框的内周；压合装置用于压合片状电极膜及料带膜，并使胶框贴合至片状电极膜的外缘；剥离机构用于将料带膜从贴合有胶框的片状电极膜上剥离，胶框的内侧面与片状电极膜的外侧面贴合，以使电芯进行保压加压过程中，固态电解质膜与片状电极膜在受力过程中不易发生偏移，并且胶框不遮挡片状电极膜的上表面和/或下表面，使得制得的电池极片保持较好的电化学性能。

Description

固态电池极片制备装置及叠片设备

技术领域

本实用新型涉及固态电池制造技术领域，特别涉及一种固态电池极片制备装置及叠片设备。

背景技术

固态锂金属电池是用固态电解质代替传统锂离子电池中使用的隔膜及液态电解质的电池，使传统锂离子电池中的石墨或硅阳极能够被锂金属阳极取代，锂金属阳极比传统阳极的能量密度更高，允许电池在相同体积内存储更多的能量。

然而，现有的固态电池的生产工艺仍不成熟，在目前工艺中，为保证电芯进行保压加压过程中，固态电解质膜与片状电极膜在受力过程中不会发生偏移，通常在片状电极膜的边缘涂覆胶层，在片状电极膜的边缘形成胶框，片状电极膜边缘的胶框能够提高后续工序中固态电解质膜与片状电极膜之间的连接效果(不易发生偏移)，但是直接涂覆在片状电极膜的边缘的胶层会覆盖片状电极膜边缘的部分上/下表面，进而影响最终形成电极电化学性能。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种固态电池极片制备装置，能够将胶框固定至片状电极膜的外周且对电池极片电化学性能影响较小。

本实用新型还提出一种叠片设备。

根据本实用新型第一方面实施例的固态电池极片制备装置，包括料带膜输送单元、电极膜转移单元、压合装置、剥离机构，料带膜输送单元用于沿设定方向输送料带膜，所述料带膜形成有沿所述料带膜的延伸方向依次间隔分布的若干胶框；电极膜转移单元用于将片状电极膜转移至所述胶框的内周；压合装置用于压合所述片状电极膜及所述料带膜，并使所述胶框贴合至所述片状电极膜的外缘；剥离机构用于将所述料带膜从贴合有所述胶框的所述片状电极膜上剥离。

根据本实用新型实施例固态电池极片制备装置，至少具有如下有益效果：通过压合装置压合所述片状电极膜及所述料带膜，使受挤压的胶框的内缘部分向内延伸以粘连片状电极膜的外缘部分，和/或，使受挤压的片状电极膜的外缘部分向外延伸以粘连胶框的内缘部分，即，使胶框的内侧面与片状电极膜的外侧面贴合，以使电芯进行保压加压过程中，固态电解质膜与片状电极膜在受力过程中不易发生偏移，提高后续工序中固态电解质膜与片状电极膜之间的连接效果，并且由于胶框的内侧面仅与片状电极膜的外侧面贴合，胶框不遮挡片状电极膜的上表面和/或下表面，使得制得的电池极片保持较好的电化学性能。

根据本实用新型实施例固态电池极片制备装置，至少具有如下有益效果：

根据本实用新型的一些实施例，所述料带膜输送单元为能够放卷所述料带膜的放卷机构，所述剥离机构为能够收卷所述料带膜的收卷机构。

根据本实用新型的一些实施例，所述料带膜输送单元能够沿设定方向输送两条所述料带膜，两条所述料带膜分别为第一料带膜和第二料带膜，所述第一料带膜的下端面和所述第二料带膜的上端面形成有所述胶框。

根据本实用新型的一些实施例，所述料带膜输送单元包括能够放卷所述第一料带膜的第一放卷装置和能够放卷所述第二料带膜的第二放卷装置，所述剥离机构包括能够收卷所述第一料带膜的第一收卷装置和能够收卷所述第二料带膜的第二收卷装置。

根据本实用新型的一些实施例，所述压合装置为热压单元。

根据本实用新型的一些实施例，所述压合装置为辊压机构。

根据本实用新型的一些实施例，所述固态电池极片制备装置还包括胶框印制机构，所述胶框印制机构用于在所述料带膜的端面上印制所述胶框。

根据本实用新型的一些实施例，所述胶框印制机构为丝网印刷装置或转印辊印刷装置。

根据本实用新型的一些实施例，所述固态电池极片制备装置还包括电极膜放卷机构及裁切机构，所述电极膜放卷机构用于放卷带状电极膜，所述裁切机构用于切断所述带状电极膜以得到所述片状电极膜。

根据本实用新型的一些实施例，所述电极膜转移单元为设置有吸盘或夹取机构的机械手装置。

根据本实用新型的一些实施例，所述固态电池极片制备装置还包括视觉识别单元，所述视觉识别单元能够识别所述胶框的位置，所述电极膜转移单元能够根据所述视觉识别单元识别的所述胶框的位置将所述片状电极膜转移至所述胶框的内周。

根据本实用新型第二方面实施例叠片设备，包括如上述任一实施例所述的固态电池极片制备装置。

根据本实用新型实施例的叠片设备，至少具有如下有益效果：将正极的极片与负极的极片进行叠片以形成固态电池电芯。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中：

图1为本实用新型实施例的固态电池极片制备装置的结构原理示意图；

图2为本实用新型叠片设备对负极片状电极膜和固态电解质切片时的示意图；

图3为本实用新型叠片设备完成叠片后的示意图；

图4为本实用新型实施例的固态电池极片制备装置制备好固态电池电极片的结构示意图。

附图标号：

片状电极膜101、带状电极膜102；

第一料带膜201、第二料带膜202、胶框203、第一放卷装置210、第二放卷装置220；

压合装置300、压辊组310；

第一收卷装置410、第二收卷装置420；

电极膜放卷机构500；

裁切机构600；

正极极片910、负极极片920、固态电解质膜930、负极极片组件940。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如左、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。

在本实用新型的描述中，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。

本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。

在相关技术中，固态电池制备时，为保证电芯进行保压加压过程中，固态电解质膜与片状电极膜在受力过程中不会发生偏移，通常在片状电极膜的边缘涂覆胶层，在片状电极膜的边缘形成胶框，片状电极膜边缘的胶框能够提高后续工序中固态电解质膜与片状电极膜之间的连接效果(不易发生偏移)，但是直接涂覆在片状电极膜的边缘的胶层会覆盖片状电极膜边缘的部分上/下表面，进而影响最终形成电极电化学性能。

下面参考图1至图4描述根据本实用新型实施例的固态电池极片制备装置及叠片设备。

如图1所示，根据本实用新型第一方面具体实施例的固态电池极片制备装置，包括料带膜输送单元、电极膜转移单元、压合装置300、剥离机构，其中，料带膜输送单元用于沿设定方向输送料带膜，料带膜形成有沿料带膜的延伸方向依次间隔分布的若干胶框203；电极膜转移单元用于将片状电极膜101转移至胶框203的内周；压合装置300用于压合片状电极膜101及料带膜，并使胶框203贴合至片状电极膜101的外缘；剥离机构用于将料带膜从贴合有胶框203的片状电极膜101上剥离。

通过压合装置300压合片状电极膜101及料带膜，使受挤压的胶框203的内缘部分向内延伸以粘连片状电极膜101的外缘部分，和/或，使受挤压的片状电极膜101的外缘部分向外延伸以粘连胶框203的内缘部分，即，使胶框203的内侧面与片状电极膜101的外侧面贴合，以使电芯进行保压加压过程中，固态电解质膜与片状电极膜101在受力过程中不易发生偏移，提高后续工序中固态电解质膜与片状电极膜101之间的连接效果，并且由于胶框203的内侧面仅与片状电极膜101的外侧面贴合，胶框203不遮挡片状电极膜101的上表面和/或下表面，使得制得的电池极片保持较好的电化学性能。

具体的，如图1、图2、图3、图4所示，在本实用新型的一些实施例中，固态电池极片制备装置用于制备正极极片910，负极极片组件940通过放卷机构放卷并裁切至设定长度，负极极片组件940包括负极极片920及分别覆盖至负极极片920的上下端面的固态电解质膜930，叠片设备对正极极片910与负极极片组件940交替叠片形成电芯，正极极片910的上下方均为固态电解质膜930，在等静压设备对电芯进行保压加压过程中，位于固态电解质膜930与正极极片910之间的胶框203确保固态电解质膜930与正极极片910在受力过程中不易发生偏移，从而使固态电解质膜930与正极极片910具有较好的连接效果。

能够理解的是，在本实用新型的一些实施例中，固态电池极片制备装置也可用于制备其他极片，在此不作详述。

在本实用新型的一些实施例中，压合装置300压合片状电极膜101及料带膜时，使胶框203的内侧面与片状电极膜101的外侧面贴合，同时也可以消除片状电极膜101的外沿与胶框203的内沿之间的间隙，减少相邻电极膜之间发生直接接触而短路的情况发生。

如图1所示，在本实用新型的一些实施例中，料带膜输送单元为能够放卷料带膜的放卷机构，剥离机构为能够收卷料带膜的收卷机构，通过收放卷机构实现料带膜的连续输送，同时料带膜在收卷时，能够使料带膜从贴合有胶框203的片状电极膜101上剥离。

具体的，料带膜为卷材，压合装置300压合片状电极膜101及料带膜后，胶框203的内侧面与片状电极膜101的外侧面贴合固定，收卷机构设于片状电极膜101的上方或下方，收卷机构收卷料带膜时即可拉动料带膜从片状电极膜101上剥离，胶框203则保留在片状电极膜101的外沿。

能够理解的是，在本实用新型的一些实施例中，料带膜可为长型的膜材且未收卷，料带膜输送单元可为至少一组的送料辊组，通过送料辊组拉动或推动料带膜送出。

能够理解的是，在本实用新型的一些实施例中，料带膜可为长型的膜材，剥离机构可为至少一组的送料辊组，通过送料辊组拉动料带膜从片状电极膜101上剥离。

如图1所示，在本实用新型的一些实施例中，料带膜输送单元能够沿设定方向输送两条料带膜，两条料带膜分别为第一料带膜201和第二料带膜202，第一料带膜201的下端面和第二料带膜202的上端面形成有胶框203，压合装置300压合片状电极膜101及料带膜时，能够分别将第一料带膜201和第二料带膜202的胶框203连接至片状电极膜101的外沿。

具体的，通过设置两条料带膜，将片状电极膜101置于两条料带膜之间，压合装置300分别推压第一料带膜201和第二料带膜202，可使得压合效果更好，且也可避免压合装置直接与片状电极膜101。

在本实用新型的一些实施例中，通过胶框印制机构在料带膜的端面上印制胶框203，通过设置第一料带膜201和第二料带膜202来承载胶框203，可减少胶框203印制时的厚度，方便胶框203的转印。

如图1所示，在本实用新型的一些实施例中，料带膜输送单元包括能够放卷第一料带膜201的第一放卷装置210和能够放卷第二料带膜202的第二放卷装置220，剥离机构包括能够收卷第一料带膜201的第一收卷装置410和能够收卷第二料带膜202的第二收卷装置420，通过收放卷机构实现料带膜的连续输送，同时料带膜在收卷时，能够使料带膜从贴合有胶框203的片状电极膜101上剥离。

在本实用新型的一些实施例中，第一收卷装置410、第二收卷装置420分别从片状电极膜101的上下方剥离第一料带膜201和第二料带膜202，能够保持剥离拉力的平衡，使得剥离效果更好。

需要说明的是，由上述的论述可知，在本实用新型的一些实施例中，收卷机构和放卷机构可通过送料辊组替代，故而第一放卷装置210、第二放卷装置220、第一收卷装置410、第二收卷装置420也可通过送料辊组替代，也可满足送料带膜和剥离料带膜的需求。

能够理解的是，在本实用新型的一些实施例中，也可仅在其中一个膜材上设置胶框203，如仅在第二料带膜202上设置胶框203，第一料带膜201替换为没有胶框203的普通膜材，通过压合装置300压合后，胶框203的内侧面与片状电极膜101的外侧面也可实现贴合。

可以想到的是，在本实用新型的一些实施例中，也可仅配置一条料带膜，片状电极膜101放入料带膜的胶框203的内周后，压合装置300直接对料带膜与片状电极膜101进行压合，胶框203的内侧面与片状电极膜101的外侧面也可实现贴合。

在本实用新型的一些实施例中，压合装置300为热压单元，通过将胶框203加热至设定温度后再进行压合，能够提高胶框203的内侧面与片状电极膜101的外侧面的贴合效果。

具体的，热压单元对形成于料带膜表面的胶框203与片状电极膜201进行热压，以挤压胶框203使其向横向方向延伸以黏连片状电极膜201外边沿，即可基于热压作用将胶体向外延伸以确保贴合电极膜，避免胶体内沿与电极膜外沿形成间隙，进而导致相邻电极膜之间发生直接接触而短路问题。

能够理解的是，在本实用新型的一些实施例中，压合装置300还可为常温的压合机构，也可满足片状电极膜101及料带膜的压合要求。

在本实用新型的一些实施例中，压合装置300为辊压机构，可实现片状电极膜101及料带膜的连续压合。

具体的，如图1所示，辊压机构通过压辊组310滚压片状电极膜101及料带膜，可无需停机，连续的对片状电极膜101及料带膜进行压合，提高工作效率。

在本实用新型的一些实施例中，辊压机构的压辊组310为可加热辊组，以加热胶框203至设定温度后再进行压合，能够提高胶框203的内侧面与片状电极膜101的外侧面的贴合效果。

能够理解的是，在本实用新型的一些实施例中，压合装置300还可为其他压合机构，如通过两组板件相对运动对片状电极膜101及料带膜进行压合。

在本实用新型的一些实施例中，料带膜为PET膜，以满足胶框203的承载要求，当然在具体实施过程中，料带膜还可为PC膜、PEF膜或OPP膜等，在此不作详述。

在本实用新型的一些实施例中，固态电池极片制备装置还包括胶框印制机构，胶框印制机构用于在料带膜的端面上印制胶框203，以在料带膜的端面上形成胶框203。

具体的，胶框印制机构设于料带膜的放卷工位之后片状电极膜101的放置工位之前，使得料带膜移动至片状电极膜101的放置工位前完成胶框203的制备。

在本实用新型的一些实施例中，胶框印制机构为丝网印刷装置。

具体的，在丝网印刷工位与料带膜的放卷工位之间，丝网印刷工位与片状电极膜101的放置工位之间设置缓存机构，以确保在印刷过程中，料带膜能够持续放卷，电极膜能够持续放置。

在本实用新型的一些实施例中，胶框印制机构为转印辊印刷装置，

具体的，转印辊表面形成有框型凸纹，转印辊随片状电极膜101的输送而转动，同时转印辊将胶框203连续的转印至料带膜，无需设置缓存机构，即可实现连续生产。

可以理解的是，在本实用新型的一些实施例中，料带膜输送单元也可直接输送成品的料带膜，即直接输送已形成有胶框203的料带膜，料带膜表面的胶框203为独立于固态电池极片制备装置以外的另一装置单元中形成。

在本实用新型的一些实施例中，料带膜的表面可设置一个胶框203，以满足制备单片的极片的需求。

在本实用新型的一些实施例中，料带膜的表面可设置多个胶框203，以满足连续制备多个的极片的需求。

需要说明的是，在本实用新型的一些实施例中，料带膜的端面上的胶框203通过胶框印制机构印制形成，胶框印制机构设于料带膜的放卷工位之后片状电极膜101的放置工位之前，可根据后续工序的时间分配或时间间隔，在料带膜的端面上保留(印制)一个或多个胶框203，满足不同的制备效率要求。

如图1所示，固态电池极片制备装置还包括电极膜放卷机构500及裁切机构600，电极膜放卷机构500用于放卷带状电极膜102，裁切机构600用于切断带状电极膜102以得到片状电极膜101，满足极片的生产需要。

在本实用新型的一些实施例中，裁切机构600为常规的膜材切断机构，如切刀等。

能够理解的是，在本实用新型的一些实施例中，片状电极膜101可由独立于固态电池极片制备装置以外的另一装置单元中形成。

在本实用新型的一些实施例中，电极膜转移单元为设置有吸盘或夹取机构的机械手装置，以满足片状电极膜101的转移要求。

在本实用新型的一些实施例中，固态电池极片制备装置还包括视觉识别单元，视觉识别单元能够识别胶框203的位置，电极膜转移单元能够根据视觉识别单元识别的胶框203的位置将片状电极膜101转移至胶框203的内周。

具体的，视觉识别单元能够识别料带膜的胶框203的内沿位置，以胶框203的内沿位置为基准，预判放置于料带膜后的片状电极膜101的外沿位置与胶框203的内沿位置之间的间隙在允许范围内，以确保胶框203的压合后能够延伸并接触至片状电极膜101的外沿处，从而保证贴合的效果。

如图1所示，在本实用新型的一些实施例中，觉识别单元对第二料带膜202上的胶框203位置进行识别，电极膜转移单元先将片状电极膜101放置至第二料带膜202上的胶框203的内周，第一料带膜201再送入至片状电极膜101的上方，通过对应的设置第一料带膜201和第二料带膜202的胶框203位置，使得第一料带膜201的胶框203能够从片状电极膜101的上方套入至片状电极膜101的外周，从而使片状电极膜101均置于第一料带膜201和第二料带膜202的胶框203的内周，保证压合的效果。

能够理解的是，在本实用新型的一些实施例中，也可通过其他方式识别胶框203的位置，如在胶框203印制时同时印制识别光标，电极膜转移单元通过光标识别单元定位胶框203的位置，从而将片状电极膜101精确的放入胶框203的内周。

根据本实用新型第二方面实施例的叠片设备，包括上述任一实施例的固态电池极片制备装置，叠片设备用于将正极的极片与负极的极片进行叠片以形成固态电池电芯。

在本实用新型的一些实施例中，固态电池极片制备装置用于制备正极极片，叠片设备将形成有胶框的正极极片与表面贴合有电解质层的片状负极极片进行叠置，以形成电芯。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

当然，本实用新型并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.固态电池极片制备装置，其特征在于，包括：

料带膜输送单元，用于沿设定方向输送料带膜，所述料带膜形成有沿所述料带膜的延伸方向依次间隔分布的若干胶框；

电极膜转移单元，用于将片状电极膜转移至所述胶框的内周；

压合装置，用于压合所述片状电极膜及所述料带膜；

剥离机构，用于将所述料带膜从贴合有所述胶框的所述片状电极膜上剥离。

2.根据权利要求1所述的固态电池极片制备装置，其特征在于：

所述料带膜输送单元为能够放卷所述料带膜的放卷机构，所述剥离机构为能够收卷所述料带膜的收卷机构。

3.根据权利要求1或2所述的固态电池极片制备装置，其特征在于：

所述料带膜输送单元能够沿设定方向输送两条所述料带膜，两条所述料带膜分别为第一料带膜和第二料带膜，所述第一料带膜的下端面和所述第二料带膜的上端面形成有所述胶框。

4.根据权利要求3所述的固态电池极片制备装置，其特征在于：

所述料带膜输送单元包括能够放卷所述第一料带膜的第一放卷装置和能够放卷所述第二料带膜的第二放卷装置，所述剥离机构包括能够收卷所述第一料带膜的第一收卷装置和能够收卷所述第二料带膜的第二收卷装置。

5.根据权利要求1所述的固态电池极片制备装置，其特征在于：

所述压合装置为热压单元。

6.根据权利要求1所述的固态电池极片制备装置，其特征在于：

所述固态电池极片制备装置还包括胶框印制机构，所述胶框印制机构用于在所述料带膜的端面上印制所述胶框。

7.根据权利要求1所述的固态电池极片制备装置，其特征在于：

所述固态电池极片制备装置还包括电极膜放卷机构及裁切机构，所述电极膜放卷机构用于放卷带状电极膜，所述裁切机构用于切断所述带状电极膜以得到所述片状电极膜。

8.根据权利要求1所述的固态电池极片制备装置，其特征在于：

所述电极膜转移单元为设置有吸盘或夹取机构的机械手装置。

9.根据权利要求1所述的固态电池极片制备装置，其特征在于：

所述固态电池极片制备装置还包括视觉识别单元，所述视觉识别单元能够识别所述胶框的位置，所述电极膜转移单元能够根据所述视觉识别单元识别的所述胶框的位置将所述片状电极膜转移至所述胶框的内周。

10.叠片设备，其特征在于，包括：如权利要求1至9任一项所述的固态电池极片制备装置。