一种铜锂复合箔材的制作方法及装置与流程

本发明涉及固态电池负极的制备，更具体地说，本发明涉及一种铜锂复合箔材的制作方法及装置。

背景技术：

1、固态电池作为下一代储能技术的代表，近年来受到了广泛关注。相比于传统的液态电池，固态电池采用固体电解质，其最大的优势在于安全性高和能量密度大。因此，固态电池在电动汽车和储能系统中具有巨大的应用潜力。

2、目前，在实验室和小规模生产中，固态电池采用金属锂作为负极，电池为叠片型时，可以直接用锂箔作为负极，锂箔厚度20μm～100μm之间，随着极片面积的增大，锂箔厚度增大，便于吸爪吸住锂箔，锂箔不会产生大的变形。电池为卷绕型时，由于锂箔在张力作用下，容易拉断，变形，往往把锂带和铜箔复合在一起，形成锂铜复合带，提升抗拉强度；

3、因为锂为稀有金属，20μm～100μm的锂箔成本高昂。因此，不论叠片电池还是卷绕电池，把锂箔和铜箔复合都是需要研究的课题，目的是降低成本，提升抗拉强度。其中，对铜箔表面进行微观造型，从而增加锂带与铜箔之间的结合力，是提高锂带和铜箔之间剥离力的有效方法之一。

4、但是现有的铜箔微造型技术在实际使用时，仍旧存在较多缺点，如用于对铜箔进行微造型的辊轮在轧制铜箔时，从铜箔表面掉落的微小碎屑可能会压实在辊轮表面的微造型纹路内，从而导致微造型纹路变浅，进而导致铜箔表面微造型的凸起变低，以至于减弱了锂带和铜箔之间剥离力；为了避免这种情况发生，现有技术通常会使用高压气流冲击或者旋转刷刷除的方法对运行时的辊轮表面进行持续的清洁。但是，由于铜箔与辊轮的距离较近，清理下来的铜屑可能会因受力而飞溅到铜箔表面并粘附上去，由于铜屑具有导电性，如果这些碎屑在电池内部游离，可能会在电池内部形成意外的导电路径。特别是在电池的叠片或卷绕过程中，碎屑可能会穿过隔膜接触到相邻的正极和负极，导致内部短路。

技术实现思路

1、本发明提供的一种铜锂复合箔材的制作方法及装置，所要解决的问题是：现有的铜箔微造型技术中，从辊轮表面清理下来的铜屑可能会因受力而飞溅到铜箔表面并粘附上去，铜屑可能会在电池内部形成意外的导电路径，进而导致电池内部短路。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铜锂复合箔材制作装置，包括支撑组件、铜箔、辊压组件、调节组件和清洁组件，支撑组件包括底座，底座的上方设置有支架，辊压组件包括造型组件，造型组件包括在同一个垂直面内呈上下对称设置的两个驱动辊，该垂直面经过两个驱动辊的轴心，驱动辊外侧传动有环形辊压带，且环形辊压带的外表面设置有微造型覆件，环形辊压带水平设置在支架的中间位置，支架的相对侧设置有从动轴，单个环形辊压带的内侧贴合设置有一个驱动辊和两个从动轴，使得环形辊压带的横截面呈三角形，两个环形辊压带之间为轧制区，铜箔穿过轧制区时，两个环形辊压带将铜箔表面轧制出微造型凹坑和凸起；

3、清洁组件包括两个隔绝罩，两个隔绝罩分别设置在相对应的环形辊压带远离铜箔的一侧，且隔绝罩的开口朝向相对应的环形辊压带，隔绝罩固定设置在支架的相对侧，且隔绝罩的内侧沿环形辊压带的转动方向依次设置有高压空气喷嘴和真空抽气管，高压空气喷嘴外接有高压气泵，用于将压实在环形辊压带微造型纹路内的铜屑清理下来，真空抽气管外接有真空抽尘泵，用于将清理下来的铜屑吸走。

4、在一个优先的实施方式中，辊压组件还包括两组驱动组件，用于驱动环形辊压带转动，底座的上方设置有固定台和升降台，支架位于底座的中间位置，且升降台和固定台分别位于支架的左右两侧，两组驱动组件分别位于升降台和固定台的顶部。

5、在一个优先的实施方式中，驱动组件包括电机和与电机配合的齿轮箱，驱动辊的两端均固定设置有驱动轴，且其中一个驱动轴与相对应的齿轮箱的输出轴固定连接。

6、在一个优先的实施方式中，支架顶部固定设置有液压缸，且支架顶部设置有开口向上的升降槽，升降槽内上下滑动设置有安装座，位于上方的两个驱动轴与相对应的安装座转动连接，且液压缸的输出端与相对应的安装座固定连接。

7、在一个优先的实施方式中，调节组件包括两个推动组件，两个推动组件对称设置在位于上方的环形辊压带的左右两侧，推动组件的输出端设置有张紧轮，且张紧轮与环形辊压带的上表面贴合，张紧轮下压时，压动位于上方的环形辊压带的上表面向下凹陷。

8、在一个优先的实施方式中，推动组件为电推杆或液压推杆，电推杆的输出端固定设置有第一滑块，张紧轮转动设置在第一滑块靠近相对应的环形辊压带的一侧。

9、在一个优先的实施方式中，支架的相对侧固定设置有安装板，电推杆与安装板固定连接，安装板的底部固定设置有直线导槽，第一滑块靠近直线导槽的一侧固定设置有导向杆，且导向杆滑动在相对应的直线导槽内。

10、在一个优先的实施方式中，支架的靠上部分呈前后对称开设有限位槽，限位槽内水平设置有限位杆，限位杆上滑动设置有第二滑块和弹簧，同一个支架上的两个弹簧分别位于相对应的两个第二滑块的相对侧，位于上方的两个从动轴的两端分别与相对应的第二滑块固定连接。

11、在一个优先的实施方式中，隔绝罩靠近相对应的环形辊压带的侧边与相对应的微造型覆件之间预留间隙，预留间隙的距离由人为制定，用于避免隔绝罩损伤微造型覆件的表面纹路。

12、一种铜锂复合箔材的制作方法，包括以下步骤：

13、步骤一、将铜箔通过辊压组件进行微造型加工，使得铜箔表面均匀分布有凸起和凹坑；

14、步骤二、将微造型加工后的铜箔通过真空蒸镀机进行表面镀锂，从而得到铜锂复合箔材；

15、步骤三、从铜锂复合箔材上取样，并使用拉力机检测样品上锂带和铜箔之间剥离力。

16、本发明的有益效果在于：本发明通过采用微造型铜箔作为集流体基材，通过真空蒸镀的方式，可以在铜箔表面镀上很薄的锂金属层，同时又保障了锂带和铜箔之间有足够的剥离力，有效的降低了生产成本；通过设置清洁组件配合辊压组件，从而有效的解决了现有的铜箔微造型技术中，从辊轮表面清理下来的铜屑可能会因受力而飞溅到铜箔表面并粘附上去的问题，进而降低了电池内部短路的概率，显著的提高了电池的安全性。

技术特征：

1.一种铜锂复合箔材制作装置，包括支撑组件(1)、铜箔(2)、辊压组件(3)、调节组件(4)和清洁组件(5)，所述支撑组件(1)包括底座(11)，底座(11)的上方设置有支架(14)，其特征在于：所述辊压组件(3)包括造型组件(31)，所述造型组件(31)包括在同一个垂直面内呈上下对称设置的两个驱动辊(312)，该垂直面经过两个驱动辊(312)的轴心，驱动辊(312)外侧传动有环形辊压带(313)，且环形辊压带(313)的外表面设置有微造型覆件(314)，环形辊压带(313)水平设置在支架(14)的中间位置，所述支架(14)的相对侧设置有从动轴(315)，单个环形辊压带(313)的内侧贴合设置有一个驱动辊(312)和两个从动轴(315)，使得环形辊压带(313)的横截面呈三角形，两个环形辊压带(313)之间为轧制区，所述铜箔(2)穿过轧制区时，两个环形辊压带(313)将铜箔(2)表面轧制出微造型凹坑和凸起；

2.根据权利要求1所述的一种铜锂复合箔材制作装置，其特征在于：所述辊压组件(3)还包括两组驱动组件(32)，用于驱动环形辊压带(313)转动，所述底座(11)的上方设置有固定台(12)和升降台(13)，支架(14)位于底座(11)的中间位置，且升降台(13)和固定台(12)分别位于支架(14)的左右两侧，两组驱动组件(32)分别位于升降台(13)和固定台(12)的顶部。

3.根据权利要求2所述的一种铜锂复合箔材制作装置，其特征在于：所述驱动组件(32)包括电机(321)和与电机(321)配合的齿轮箱(322)，所述驱动辊(312)的两端均固定设置有驱动轴(33)，且其中一个驱动轴(33)与相对应的齿轮箱(322)的输出轴固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种铜锂复合箔材制作装置，其特征在于：所述支架(14)顶部固定设置有液压缸(15)，且支架(14)顶部设置有开口向上的升降槽(16)，升降槽(16)内上下滑动设置有安装座(17)，位于上方的两个驱动轴(33)与相对应的安装座(17)转动连接，且液压缸(15)的输出端与相对应的安装座(17)固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种铜锂复合箔材制作装置，其特征在于：所述调节组件(4)包括两个推动组件(42)，两个推动组件(42)对称设置在位于上方的环形辊压带(313)的左右两侧，推动组件(42)的输出端设置有张紧轮(44)，且张紧轮(44)与环形辊压带(313)的上表面贴合，张紧轮(44)下压时，压动位于上方的环形辊压带(313)的上表面向下凹陷。

6.根据权利要求5所述的一种铜锂复合箔材制作装置，其特征在于：所述推动组件(42)为电推杆或液压推杆，电推杆的输出端固定设置有第一滑块(43)，张紧轮(44)转动设置在第一滑块靠近相对应的环形辊压带(313)的一侧。

7.根据权利要求6所述的一种铜锂复合箔材制作装置，其特征在于：所述支架(14)的相对侧固定设置有安装板(41)，所述电推杆与安装板(41)固定连接，所述安装板(41)的底部固定设置有直线导槽(45)，所述第一滑块(43)靠近直线导槽(45)的一侧固定设置有导向杆(46)，且导向杆(46)滑动在相对应的直线导槽(45)内。

8.根据权利要求7所述的一种铜锂复合箔材制作装置，其特征在于：所述支架(14)的靠上部分呈前后对称开设有限位槽(47)，所述限位槽(47)内水平设置有限位杆(48)，限位杆(48)上滑动设置有第二滑块(49)和弹簧(410)，同一个支架(14)上的两个弹簧(410)分别位于相对应的两个第二滑块(49)的相对侧，位于上方的两个从动轴(315)的两端分别与相对应的第二滑块(49)固定连接。

9.根据权利要求8所述的一种铜锂复合箔材制作装置，其特征在于：所述隔绝罩(51)靠近相对应的环形辊压带(313)的侧边与相对应的微造型覆件(314)之间预留间隙，预留间隙的距离由人为制定，用于避免隔绝罩(51)损伤微造型覆件(314)的表面纹路。

10.一种铜锂复合箔材的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种铜锂复合箔材的制作方法及装置，具体涉及固态电池负极的制备技术领域，包括支撑组件、铜箔、辊压组件、调节组件和清洁组件，支撑组件包括底座，底座的上方设置有支架，辊压组件包括造型组件，造型组件包括在同一个垂直面内呈上下对称设置的两个驱动辊，该垂直面经过两个驱动辊的轴心，驱动辊外侧传动有环形辊压带，且环形辊压带的外表面设置有微造型覆件，环形辊压带水平设置在支架的中间位置。本发明通过采用微造型铜箔作为集流体基材，通过真空蒸镀的方式，可以在铜箔表面镀上很薄的锂金属层，同时又保障了锂带和铜箔之间有足够的剥离力，有效的降低了生产成本。技术研发人员：周素超受保护的技术使用者：荣烯新材（北京）科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/23