[发明专利]一种复合锂带生产装置及生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合锂带生产装置及生产方法。

背景技术

锂硫电池是未来电池发展的方向之一，锂硫电池通常采用金属锂作为负极材料。锂的理论比容量高达3860mAh/g，通常一薄层金属锂(100μm以下)即可满足容量要求，因此超薄金属锂带具有潜在市场需求。囿于自身的物理特性，金属锂带抗张强度较差，容易褶皱、断裂，且厚度越小，出现褶皱、断裂的机会越大。因此一般选择一种抗张强度较大的箔材(例如铜箔)作复合锂带基体，在其上覆一层锂带，形成复合锂带。利用抗张强度大的铜箔作为锂层依托的基体，使得复合锂带具有相对较大的抗张强度，有利于收放卷操作，便于工业化应用。但是目前市场上并没有一种简单有效、锂层厚度小且各点厚度误差小的复合锂带生产装置，若锂层厚度不均匀或者锂层厚度太大都不能满足复合锂带的使用要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单有效、锂层厚度小且各点厚度误差小的复合锂带生产装置；本发明的目的还在于提供一种复合锂带生产方法。

为实现上述目的，本发明的复合锂带生产装置采用如下的技术方案：

技术方案1：复合锂带生产装置包括分别用于对带状锂源、固体电解质和复合锂带基体进行收卷和放卷的锂源收放卷机构、电解质收放卷机构以及复合锂带收放卷机构，还包括设置在放卷机构与收卷机构之间的用于将带状锂源、固体电解质和复合锂带基体贴合的贴合辊，贴合时，带状固体电解质位于带状锂源和带状复合锂带基体之间，复合锂带生产装置还包括与带状锂源电连接的正极供电件以及与复合锂带基体电连接的负极供电件。本发明提供一种复合锂带生产的新技术，通过电化学的方法实现在复合锂带基体上电镀锂层，不仅工序简单高效而且电镀出的锂层的厚度均匀且极薄，可满足复合锂带对厚度的严格要求。

技术方案2：在技术方案1的基础上，所述贴合辊有两套，分别位于三个放卷机构传动路径的下游和三个收卷机构传动路径的上游，两套贴合辊之间设有多根过渡辊，一部分过渡辊与电源正极相连构成所述正极供电件、另一部分与电源负极相连构成所述负极供电件。带状锂源、带状固体电解质和带状复合锂带基体在贴合辊和过渡辊上实现贴合，由于过渡辊与电源相连，当各带状物料在贴合辊和过渡辊上贴合时，电解回路形成。

技术方案3：在技术方案2的基础上，所述过渡辊能够自转。

技术方案4：在技术方案2或3的基础上，过渡辊有两排，一排上的每个过渡辊与另一排上的每个过渡辊在过渡辊排的长度方向上错开布置。即节省空间又保证带材在过渡辊之间卷绕时的包角足够大。

技术方案5：在技术方案4的基础上，两排过渡辊中的一排过渡辊的直径大于另一排的过渡辊的直径。可增大带材在过渡辊上的包覆角。

技术方案6：在技术方案4的基础上，两排过渡辊的数量相等或相差一个。

技术方案7：在技术方案1-3任意一项的基础上，锂源收放卷机构、电解质收放卷机构和极片收放卷机构均包括：用于收放卷的收卷轴和放卷轴、用于导向的导辊和用于张紧的浮辊。

本发明的复合锂带生产方法采用如下的技术方案：

技术方案1：复合锂带生产方法包括以下步骤：第一步，将带状锂源、固体电解质和复合锂带基体贴合，贴合时使带状固体电解质位于带状锂源和带状复合锂带基体之间；第二步，分别将带状锂源与电源正极电连接、将复合锂带基体与电源负极电连接；第三步，接通电源，依靠正、负极之间的电化学反应，使锂源的锂离子穿过固体电解质向复合锂带基体移动、在复合锂带基体上得电子还原，生产金属锂，从而形成复合锂带。本发明提供一种复合锂带生产的新技术，通过电解的方法实现在复合锂带基体上电镀锂层，不仅工序简单高效而且电镀出的锂层的厚度均匀且极薄，可满足复合锂带对厚度的严格要求。

技术方案2：在技术方案1的基础上，在第一步之前分别对带状锂源、固体电解质和复合锂带基体进行放卷操作。

技术方案3：在技术方案1或2的基础上，在第三步之后分别对带状锂源、固体电解质和复合锂带进行收卷操作。

技术方案4：在技术方案1或2的基础上，在第二步中，带状锂源通过与正极供电件接触而实现与电源正极的电连接，带状复合锂带基体通过与负极供电件接触而实现与电源负极的电连接，将正极供电件和负极供电件布置为两排，使第一排的正极供电件与第二排的负极供电件在排的长度方向上错开布置，且正、负极供电件在正极供电件排所在平面上的投影重叠以便增大带状锂源、固体电解质和复合锂带基体在正、负极供电件上的包覆角。