[发明专利]一种极片补锂装置及补锂方法

说明书

本申请涉及一种极片补锂装置及补锂方法，其包括用于放卷极卷箔材的放卷辊、用于收卷极卷箔材的收卷辊，极卷箔材由放卷至收卷的路径上设有若干组补锂机构，所述补锂机构包括在极卷箔材表面刺出凹坑的第一补锂组件、向极卷箔材表面铺填锂料的第二补锂组件和挤压极卷箔材具有凹坑的表面的第三补锂组件。本申请具有提高补锂的可控性的效果。

技术领域

本申请涉及补锂装置的领域，尤其是涉及一种极片补锂装置及补锂方法。

背景技术

锂离子电池在循环充放电过程中，尤其是首次化成时的充放电库伦效率≤95%，库伦效率每次充放电无法完全做到100%。造成的锂损失为不可逆损失，这些不可逆锂损失由形成SEI膜锂损失和副反应的锂损失组成，从而影响了库伦效率、能量效率及锂的有效利用率。为改善这一问题，目前的补锂手段为化学补锂和物理补锂，同时结合设备进行补锂。

但补锂涉及环境控制、补锂方式、补锂量、安全规范等等，造成补锂困难、无效补锂以及由补锂引起的起火爆炸安全事故。

发明内容

为了提高补锂的可控性，本申请提供一种极片补锂装置及补锂方法。

本申请提供的一种极片补锂装置及补锂方法采用如下的技术方案：

第一方面，本申请提供一种极片补锂装置，采用如下的技术方案：

一种极片补锂装置，包括用于放卷极卷箔材的放卷辊、用于收卷极卷箔材的收卷辊，极卷箔材由放卷至收卷的路径上设有若干组补锂机构，所述补锂机构包括在极卷箔材表面刺出凹坑的第一补锂组件、向极卷箔材表面铺填锂料的第二补锂组件和挤压极卷箔材具有凹坑的表面的第三补锂组件。

通过采用上述技术方案，以极卷箔材作为载体，通过第一补锂组件在极卷箔材表面刺出凹坑，此时从凹坑带出的极卷箔材的材料会留在极卷箔材的表面，此时可通过第二补锂组件向凹坑内填充锂料。如此，在第三补锂组件挤压极卷箔材表面的时候，一方面落在凹坑附近的锂料会受挤压和牵引被压入凹坑内；另一方面被刺出的材料会受挤压填充并覆盖凹坑，以减少锂料与空气的接触面积；再者，经过上述步骤之后，锂料与极卷箔材的嵌合非常紧密，使得含有锂料的极卷箔材可以进行收卷和放卷。如此，该含有锂料的收卷的极卷箔材可以作为补锂的基材，对锂电池进行补锂；将该用于补锂的极卷箔材称为锂带，在补锂的时候，一方面可以非常容易的控制锂带以及锂带中锂的含量，使锂带的含锂量可以与待补锂的锂电池的需求量相适配，减少锂过量引起的安全隐患；另一方面减少在补锂过程锂与空气的接触，从而降低对环境的要求。基于上述两点，电池补锂的可控性将大幅度提高。

可选的，所述第一补锂组件包括第一辊轮，所述第一辊轮表面设有毛刺。

通过采用上述技术方案，第一辊轮的表面可以抵触极卷箔材的表面以提供支撑和定位基础，如此控制毛刺长度即可控制凹坑的深度，控制毛刺的数量或第一辊轮的转速即可以控制凹坑的密度，从而达到控制单位长度极卷箔材的含锂量和锂料镶嵌深度的作用。

可选的，所述第二补锂组件包括依次相互连通的套筒、气氛箱和有机浴箱，所述套筒的出口与气氛箱相连并设有筛网，所述套筒内可填装锂源，所述套筒的入口设有将锂源推入筛网的挤压推进器，所述气氛箱设有与气氛箱内腔连通的入气孔。

通过采用上述技术方案，锂源一般为锂块或锂棒，当锂源受挤压推进器挤压推向筛网时，筛网的孔将会将锂源进行分割。当筛网的网孔足够小时，经过筛网的锂源将会被分割成一个个细小的颗粒，该颗粒称为锂核，锂核分离后将会落向气氛箱，气氛箱内可通过通入合适的气体构成只有该气体的气氛环境，使之与锂核的表面反应构成无机外壳，如气体为氮气，可使锂核表面在锂核下落过程中反应形成Li3N。之后落入有机浴箱内，使锂核的外层包裹有机溶剂，如碳酸乙烯酯溶液。之后改变环境条件即可使锂核构成在湿度为25%以下稳定的无机-有机核壳符合结构，该无机-有机核壳符合结构称之为锂粒，如此锂粒能够被稳定的填充至极卷箔材的凹坑，或在凹坑内因改变环境而形成锂粒，该锂粒具备较高的稳定性。在对锂电池进行补锂的时候，如有必要，改变环境条件，如温度，即可使有机外壳与锂核分离，实现稳定补锂。