实验室用锂电池材料的涂布方法与流程

本发明属于锂电池生产制造技术领域，特别的涉及一种实验室用锂电池材料的涂布方法。

背景技术：

锂电池，是一类由石墨碳材料或其他粉末材料（如金属氧化物、硫化物、磷化物等粉体）作为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由gilbertn.lewis提出并开始研究。随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流的能源存储设备。

目前大量的研究人员正在实验室从事锂离子电池材料的研发工作。在研究人员对所开发的电池材料进行评价的过程中，对锂电池电极片进行涂布是锂电池实验过程重要的一步，但是一般实验室中的涂布工序为手工操作，容易造成涂布不均匀，形状不规则，大小不确定等问题。在手工涂布过程中，一般根据实际涂布情况，寻找涂覆均匀的部分进行圆形切割，然后将切割后的圆形极片作进一步干燥热处理，最终制成锂离子电池极片使用，其余部分作为废料丢弃。这样产生的问题是，即便是涂布均匀的部分，由于形状不规则，即无法成规则圆，也会产生大量不能利用的边角料，造成原料浪费。

中国专利（cn107096679a）公开了一种实验用锂电池极片涂布设备，包括数显千分尺、横梁架体、涂布器、涂布平台、底座、连杆、滑杆；其优点在于，采用涂布平台区域内分布的真空吸附区与浆料涂布区相互分离的技术，避免了在涂布过程中位于吸附孔位置的基材由于真空负压的作用产生凹陷，导致浆料厚度在该位置出现增厚现象，保证浆料在整个涂布区域厚度的一致性，同时涂布平台采用电阻加热，涂布后烘烤极片避免了采用热风加热烘干导致的干燥不一致现象。

上述装置在使用时，能够比较好地保证涂布位置的均匀性，但仍然存在以下缺陷：1、吸附位置无法涂布，导致材料浪费。2、四周位置吸附容易导致中部产生向上的曲饶变形，同样影响涂布均匀性，影响涂布效果，导致涂布质量较差。3、带动涂布机构平移滑动的结构比较复杂，使用不便。4、不同厚度的电池极片无法调整，导致装置适用性较差。

因此，怎样才能够提供一种能较好的保证涂布位置的均匀性，同时在利用真空负压对电极片材料进行吸附固定的前提下，减少材料的曲饶形变，有效减少物料损耗、充分利用物料的实验室用锂电池材料的涂布方法，成为本领域技术人员有待解决的技术问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：怎样才能够提供一种能较好的保证涂布位置的均匀性，同时在利用真空负压对电极片材料进行吸附固定的前提下，减少材料的曲饶形变，有效减少物料损耗、充分利用物料的实验室用锂电池材料的涂布方法，成为本领域技术人员有待解决的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种实验室用锂电池材料的涂布方法，包括将用于制备电极片的电极片基材定位到一个涂布平台的步骤，以及将定位后的电极片基材涂布上锂电池材料并切割为所需大小的电极片的步骤，其特征在于，对电极片基材进行定位时，依靠从电极片基材下方进行真空吸附的方式实现对电极片基材上下方向的限位，同时依靠位于涂布平台上方涂布区域两侧的夹持结构实现对电极片基材垂直于涂布方向的两侧夹持限位。

如果只对电极片基材进行上下方向的限位，电极片基材下方进行的真空吸附方式所需要产生的真空负压就比较大，容易对使电极片基材产生曲饶形变，影响涂布效果；而如果只对涂布区域两侧的夹持结构实现对电极片基材进行夹持限位，由于锂电池涂布工序上用的电极片基材具有一定的柔度，单单进行夹持限位则会使电极片基材向其中部拱起，这样影响了涂布效果。

本发明方法将对制备电极片用的电极片基材在涂布平台上进行夹持限位和上下限位，使电极片基材能在一个相对稳定的情况下用于涂布工序，这样，保障了涂布均匀性，使涂布效果好，提高涂布质量。

作为优化，本方法采用以下的涂布设备实现，所述涂布设备包括涂布平台，所述涂布平台具有一个水平设置的向上的定位面，所述定位面上方设置有涂料装置，所述涂料装置依靠平动控制机构可水平移动地设置在所述涂布平台上，所述涂布平台上设置有真空吸附区和涂布区，所述涂布平台上还设置有电极片定位结构，所述电极片定位结构包括位于所述真空吸附区内的吸气孔，所述真空吸附区和所述涂布区重合设置，所述吸气孔为呈阵列均匀分布在所述涂布区内的多个，所述电极片定位结构还包括位于所述涂布区两侧的夹板，所述夹板用于实现对待涂布电极片的夹持固定，所述电极片定位结构还包括位于所述涂布区两侧的夹板，所述夹板用于实现对待涂布电极片的夹持固定。

这样，将吸气孔分设为阵列布置的多个后，降低单个吸气孔的吸力，同时由于电极片为金属材料，自身具有一定硬度，故采用阵列排布的吸气孔后，不会再导致电极片受吸时的变形，本发明实验室用锂电池材料的涂布方法将真空吸附区和涂布区重合设置，就可以在保证涂布效果的同时，实现了材料的整体涂布，避免材料的浪费；同时，采用夹板在涂布区两侧对电极片夹持固定，吸气孔就只需一个较小的吸力以实现电极片竖向的自由度限位，而水平方向的自由度效果改由夹板提供，无需依靠吸力产生的摩擦力实现水平方向的限位。故可以进一步降低吸力大小的要求，更好地防止因吸力而产生的材料变形，还降低了负压产生装置的负荷。

进一步地，所述吸气孔直径小于1.3mm。

这样，可以更好地保证吸气不会造成上方的电极片的变形。

进一步地，所述定位面下方的涂布平台内部设置有吸气空腔，所述吸气空腔内设置有负压产生装置，所述吸气空腔的底部还开设有若干间隔设置的出气孔。

这样，通过负压产生装置产生负压，并通过吸气孔牢牢将电极片继续固定在涂布平台的定位面上，在进行涂布工序时，电极片被固定住，不会产生位移，提高了涂布质量和工作效率；同时，出气孔释放了一部分气体，使吸气空腔内部的压力得到平衡，防止负压产生装置的负荷太大。

进一步地，所述吸气空腔的顶部腔壁上还固设有若干加热片，一个所述加热片设于相邻二个所述吸气孔之间的所述吸气空腔的顶部腔壁上。

这样，通过加热片对涂布平台进行加热，便于涂布工序的顺利进行。

进一步地，所述夹板背离所述涂布区的外侧还设置有夹板调整机构，所述夹板调整机构包括限位板和推动控制构件，所述限位板平行所述夹板设置，所述推动控制构件水平设置并垂直贯穿所述限位板并延伸和所述夹板连接。

这样，限位板对夹板进行限位，防止夹板滑出涂布平台外。

进一步地，所述推动控制构件为螺栓，所述推动控制构件螺纹贯穿所述限位板。

这样，通过在涂布平台外旋转推动控制构件，就可以控制推动控制构件端部的夹板的滑动，更方便所述推动控制构件推动夹板进行滑动位移，并且结构简单，易于实现。

进一步地，所述平动控制机构包括设于所述定位面上相对两侧的滑槽以及能在所述滑槽内滑动的架体，所述架体具有二个竖直段和两端分别固接各所述竖直段上端的水平段，所述竖直段的下端滑动配合设置于所述滑槽内。

这样，通过架体在定位面上滑槽的滑动，较好的控制锂电池涂布形状和大小，使涂布均匀且涂布形状较规则，方便后续工序对电极片的裁剪，充分利用物料，有效减少物料损耗。

进一步地，所述滑槽开设于所述限位板的上表面，所述推动控制构件贯穿所述限位板，且所述推动控制构件的水平高度低于所述滑槽底部的水平高度。

这样，推动控制构件不穿过滑槽，不影响架体在滑槽上的滑动。

进一步地，所述滑槽的底部分别沿水平方向向两边延伸以使所述滑槽的竖剖面成形为倒t形结构，所述架体竖直段的下端成形为和所述滑槽相配合卡位的结构。

这样，滑槽和架体竖直段下端的配合结构简单，轻易地实现架体在滑槽上的滑动功能，并防止架体从滑槽内滑出，能较好的控制锂电池涂布形状和大小。

进一步地，所述涂料装置包括设置在架体上并用以储备锂电池材料的储料盒和设于所述储料盒下方的涂料滚筒，所述储料盒的底部开设有出料孔以使所述储料盒内部的材料滑落在所述涂料滚筒上，所述涂料滚筒水平设置且周向下表面露出所述出料孔；储料盒上端通过高度调节装置设置在架体上。

通过设置高度调节装置，调节控制涂料装置和涂布平台的高度差，使装置更加灵活，适用范围广。

进一步地，所述高度调节装置包括所述架体的水平段和所述涂料装置之间设置的调节室，所述调节室的顶端和所述架体的水平段可滑动连接，所述高度调节装置还包括二个竖直间隔设置的螺杆，各所述螺杆的上端伸入到所述调节室内并分别固定套设有第一锥齿轮，二个所述第一锥齿轮之间啮合设置有第二锥齿轮，且所述第二锥齿轮的轴向和所述第一锥齿轮的轴向垂直，还包括套接在所述调节室下方的二个所述螺杆上并能沿所述螺杆长度方向移动的连接块，所述连接块上设有二个分别用于和各所述螺杆螺纹套接的螺纹孔，所述连接块底部通过一个向下的连接杆件和所述涂料装置的顶部连接，所述第二锥齿轮轴向上固定连接有延伸至所述调节室外的把手。

这样，实验人员通过旋转把手使第二锥齿轮旋转，以带动和第二锥齿轮啮合的二个第一锥齿轮旋转，这时被第一锥齿轮外套着的螺杆也跟着转动，又由于螺杆的下部螺纹套接有连接块，连接块随着螺杆的旋转沿上下方向位移，连接块的位移通过连接杆件带动了涂料装置的上下位移，达到高度调节的效果，这种传动结构无需单独设置导轨，传动较为平衡、稳定；同时，调节室对其内部的高度调节装置进行了保护，减少调节室外的因素对高度调节装置的影响；另外，把手还方便对第一锥齿轮和第二锥齿轮进行配合传动，使涂布设备的高度调节功能较好实现。

进一步地，所述涂料装置上端具有一个滑动配合部，所述滑动配合部可沿所述架体的水平段长度方向滑动地和所述水平段的底部连接。

这样，涂料装置在支架水平段上的滑动，能较好的控制锂电池涂布形状和大小，使涂布均匀且涂布形状较规则，方便后续工序对涂布基材的裁剪，充分利用物料，有效减少物料损。

进一步地，所述水平段的底部开设有内凹的轨道槽，所述轨道槽的顶部分别沿水平方向向两边延伸以使所述轨道槽的竖剖面成形为t形结构，所述调节室的顶端通过固定向上设置的滑动件和所述轨道槽滑动连接，所述滑动件构成所述滑动配合部，所述滑动件滑动连接所述轨道槽的端部的成形为和所述轨道槽相配合卡位的结构。

这样，涂料装置能在架体的水平段上滑动，并且轨道槽和滑动件的配合结构简单，防止滑动件从轨道槽内滑出，能进一步较好的控制锂电池涂布形状和大小，并且结构简单，利于实现。

进一步地，所述涂料装置上开设有一可供所述连接杆件从所述涂料装置顶部上方插入的安装孔，其中，所述连接杆件为螺纹杆件，所述安装孔的腔体内壁上设有与所述连接杆件相配合的螺纹。

这样，涂料装置就可拆卸，便于更换不同大小的储料盒，进而调整涂布大小。

附图说明

图1为采用了本发明方法的涂布设备的结构示意图。

图2为采用了本发明方法的涂布设备的俯视结构示意图。

图3为本发明的图1中a处放大视图。

图4为采用了本发明方法的涂布设备的涂料装置的左视结构示意图。

图5为采用了本发明方法的涂布设备的架体下端和滑槽连接的竖剖结构示意图。

具体实施方式

下面结合例附图对本发明作进一步的详细说明。

具体实施时：如图1至图5所示，一种实验室用锂电池材料的涂布方法，包括将用于制备电极片的电极片基材定位到一个涂布平台1的步骤，以及将定位后的电极片基材涂布上锂电池材料并切割为所需大小的电极片的步骤，其特点在于，对电极片基材进行定位时，依靠从电极片基材下方进行真空吸附的方式实现对电极片基材上下方向的限位，同时依靠位于涂布平台1上方涂布区域两侧的夹持结构实现对电极片基材垂直于涂布方向的两侧夹持限位。

如果只对电极片基材进行上下方向的限位，电极片基材下方进行的真空吸附方式所需要产生的真空负压就比较大，容易对使电极片基材产生曲饶形变，影响涂布效果；而如果只对涂布区域两侧的夹持结构实现对电极片基材进行夹持限位，由于锂电池涂布工序上用的电极片基材具有一定的柔度，单单进行夹持限位则会使电极片基材向其中部拱起，这样影响了涂布效果。

本发明方法将对制备电极片用的电极片基材在涂布平台上进行夹持限位和上下限位，使电极片基材能在一个相对稳定的情况下用于涂布工序，这样，保障了涂布均匀性，使涂布效果好，提高涂布质量。

本实施例的方法采用图1至图5所示的涂布设备实现，所述涂布设备包括涂布平台1，所述涂布平台1具有一个水平设置的向上的定位面11，所述定位面11上方设置有涂料装置4，所述涂料装置4依靠平动控制机构3可水平移动地设置在所述涂布平台1上，所述涂布平台1上设置有真空吸附区和涂布区，所述涂布平台1上还设置有电极片定位结构2，所述电极片定位结构2包括位于真空吸附区内的吸气孔21，所述真空吸附区和所述涂布区重合设置，所述吸气孔21为呈阵列均匀分布在所述涂布区内的多个，所述电极片定位结构2还包括位于所述涂布区两侧的夹板22，所述夹板22用于实现对待涂布电极片的夹持固定。

这样，将吸气孔分设为阵列布置的多个后，降低单个吸气孔的吸力，同时由于电极片为金属材料，自身具有一定硬度，故采用阵列排布的吸气孔后，不会再导致电极片受吸时的变形，本发明实验室用锂电池材料的涂布方法将真空吸附区和涂布区重合设置，就可以在保证涂布效果的同时，实现了材料的整体涂布，避免材料的浪费；同时，采用夹板在涂布区两侧对电极片夹持固定，吸气孔就只需一个较小的吸力以实现电极片竖向的自由度限位，而水平方向的自由度效果改由夹板提供，无需依靠吸力产生的摩擦力实现水平方向的限位。故可以进一步降低吸力大小的要求，更好地防止因吸力而产生的材料变形，还降低了负压产生装置的负荷。

进一步地，所述吸气孔直径范围在0.5mm~1.3mm之间。

这样，当吸气孔直径小于1.3mm时，可以更好地保证吸气不会造成上方的电极片的变形，当吸气孔直径大于0.5mm时，避免了吸气孔在涂布平台上的分布过于密集，减少了材料损耗。

进一步地，所述定位面11下方的涂布平台1内部设置有吸气空腔13，所述吸气空腔13内设置有负压产生装置14，所述吸气空腔13的底部还开设有若干间隔设置的出气孔15。

这样，通过负压产生装置产生负压，并通过吸气孔牢牢将电极片继续固定在涂布平台的定位面上，在进行涂布工序时，电极片被固定住，不会产生位移，提高了涂布质量和工作效率；同时，出气孔释放了一部分气体，使吸气空腔内部的压力得到平衡，防止负压产生装置的负荷太大。

进一步地，所述吸气空腔13的顶部腔壁上还固设有若干加热片16，一个所述加热片16设于相邻二个所述吸气孔21之间的所述吸气空腔13的顶部腔壁上。

这样，通过加热片对涂布平台进行加热，便于涂布工序的顺利进行。

进一步地，所述夹板22背离所述涂布区的外侧还设置有夹板调整机构23，所述夹板调整机构23包括限位板231和推动控制构件232，所述限位板231平行所述夹板22设置，所述推动控制构件232水平设置并垂直贯穿所述限位板231并延伸和所述夹板22连接。

这样，限位板对夹板进行限位，防止夹板滑出涂布平台外。

进一步地，所述推动控制构件232为螺栓，所述推动控制构件232螺纹贯穿所述限位板231。

这样，通过在涂布平台1外旋转推动控制构件232，就可以控制推动控制构件232端部的夹板22的滑动，更方便所述推动控制构件232推动夹板22进行滑动位移，并且结构简单，易于实现。

同时利用推动控制构件更能方便地对夹板的位移进行控制，结构简单，易于实现。

进一步地，所述平动控制机构3包括设于所述定位面11上相对两侧的滑槽31以及能在所述滑槽31内滑动的架体32，所述架体32具有二个竖直段321和两端分别固接各所述竖直段321上端的水平段322，所述竖直段321的下端滑动配合设置于所述滑槽31内。

这样，通过架体在定位面上滑槽的滑动，较好的控制锂电池涂布形状和大小，使涂布均匀且涂布形状较规则，方便后续工序对电极片的裁剪，充分利用物料，有效减少物料损耗。

进一步地，所述滑槽31开设于所述限位板231的上表面，所述推动控制构件232贯穿所述限位板231，且所述推动控制构件232的水平高度低于所述滑槽31底部的水平高度。

这样，推动控制构件不穿过滑槽，不影响架体在滑槽上的滑动。

进一步地，所述滑槽31的底部分别沿水平方向向两边延伸以使所述滑槽31的竖剖面成形为倒t形结构，所述架体32竖直段321的下端成形为和所述滑槽31相配合卡位的结构。

这样，滑槽和架体竖直段下端的配合结构简单，轻易地实现架体在滑槽上的滑动功能，并防止架体从滑槽内滑出，能较好的控制锂电池涂布形状和大小。

进一步地，所述涂料装置4包括设置在架体32上并用以储备锂电池材料的储料盒41和设于所述储料盒41下方的涂料滚筒42，所述储料盒41的底部开设有出料孔以使所述储料盒41内部的材料滑落在所述涂料滚筒42上，所述涂料滚筒42水平设置且周向下表面露出所述出料孔；储料盒41上端通过高度调节装置5设置在架体32上。

通过设置高度调节装置，调节控制涂料装置和涂布平台的高度差，使涂布设备更加灵活，适用范围广。

进一步地，所述高度调节装置5包括所述架体32的水平段322和所述涂料装置4之间设置的调节室51，所述调节室51的顶端和所述架体32的水平段322可滑动连接，所述高度调节装置5还包括二个竖直间隔设置的螺杆52，各所述螺杆52的上端伸入到所述调节室51内并分别固定套设有第一锥齿轮53，二个所述第一锥齿轮53之间啮合设置有第二锥齿轮54，且所述第二锥齿轮54的轴向和所述第一锥齿轮53的轴向垂直，还包括套接在所述调节室51下方的二个所述螺杆52上并能沿所述螺杆52长度方向移动的连接块55，所述连接块55上设有二个分别用于和各所述螺杆52螺纹套接的螺纹孔，所述连接块55底部通过一个向下的连接杆件56和所述涂料装置4的顶部连接，所述第二锥齿轮54轴向上固定连接有延伸至所述调节室51外的把手57。

这样，实验人员通过旋转把手使第二锥齿轮旋转，以带动和第二锥齿轮啮合的二个第一锥齿轮旋转，这时被第一锥齿轮外套着的螺杆也跟着转动，又由于螺杆的下部螺纹套接有连接块，连接块随着螺杆的旋转沿上下方向位移，连接块的位移通过连接杆件带动了涂料装置的上下位移，达到高度调节的效果，这种传动结构无需单独设置导轨，传动较为平衡、稳定；同时，调节室对其内部的高度调节装置进行了保护，减少调节室外的因素对高度调节装置的影响；另外，把手还方便对第一锥齿轮和第二锥齿轮进行配合传动，使涂布设备的高度调节功能较好实现。

进一步地，所述涂料装置4上端具有一个滑动配合部，所述滑动配合部可沿所述架体32的水平段322长度方向滑动地和所述水平段322的底部连接。

这样，涂料装置在支架水平段上的滑动，能较好的控制锂电池涂布形状和大小，使涂布均匀且涂布形状较规则，方便后续工序对涂布基材的裁剪，充分利用物料，有效减少物料损。

进一步地，所述水平段322的底部开设有内凹的轨道槽（未图示），所述轨道槽的顶部分别沿水平方向向两边延伸以使所述轨道槽的竖剖面成形为t形结构，所述调节室51的顶端通过固定向上设置的滑动件58和所述轨道槽滑动连接，所述滑动件58构成所述滑动配合部，所述滑动件58滑动连接所述轨道槽的端部的成形为和所述轨道槽相配合卡位的结构。

这样，涂料装置能在架体的水平段上滑动，并且轨道槽和滑动件的配合结构简单，防止滑动件从轨道槽内滑出，能进一步较好的控制锂电池涂布形状和大小，并且结构简单，利于实现。

进一步地，所述涂料装置4上开设有一可供所述连接杆件56从所述涂料装置4顶部上方插入的安装孔，其中，所述连接杆件56为螺纹杆件，所述安装孔的腔体内壁上设有与所述连接杆件相配合的螺纹。

这样，涂料装置就可拆卸，便于更换不同大小的储料盒，进而调整涂布大小。

实施时，所述负压产生装置14可为吸风机，便于实现吸附电极片的功能，但并不限于此，可根据实际情况进行调整。

实施时，所述涂布平台1的底部连接设有移动轮12，这样便于涂布平台1的移动。