一种非金属集流体极耳的制备装置及方法与流程

本发明属于锂离子电池制造，更具体地涉及一种非金属集流体极耳的制备装置及方法。

背景技术：

1、随着电动汽车的快速发展，长续航里程的电动汽车受到消费者的喜爱，电动汽车的长续航能够满足人们实现省或市之间的旅程。然而，长续航里程的电动汽车需要能量密度很高的电池，增加电池能量密度的方式之一就是减轻单体电池的重量。所以，非金属集流体应运而生，其具有非常低的重量，要比传统金属基集流体要低50％-200％的重量，非金属集流体制备的锂离子电池的能量密度要比金属基集流体制备的锂离子电池高出一倍。但是非金属集流体裁剪得到非金属基极耳后，在后续非金属基极耳的焊接过程中，非金属基极耳不容易焊接，甚至无法进行超声焊接。

技术实现思路

1、为解决背景技术中所述的问题，本发明提供一种非金属集流体极耳的制备装置及方法。

2、本发明的制备装置，包括惰性气体瓶、第一真空箱和第二真空箱；所述惰性气体瓶的出口与第一真空箱相连，所述第一真空箱与第二真空箱通过管道相连接，所述管道上设置有控制启闭的控制阀门；所述第一真空箱内设置有用于放置金属料的蒸发舟，所述蒸发舟的加热源设置于第一真空箱的外部；所述第二真空箱内设置有用于控制金属蒸汽和惰性气体的混合蒸汽的喷洒宽度的挡板机构，所述挡板机构中设置有用于冷却金属蒸汽和惰性气体的混合蒸汽的冷却机构，挡板机构两侧分别设置有用于放卷非金属集流体的放卷机构和用于收卷非金属集流体极耳的收卷机构；所述冷却机构的上方设置有用于喷洒金属蒸汽和惰性气体的混合蒸汽的喷管，所述喷管与第二真空箱内的管道末端相连。

3、本发明的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤一、将金属料放入第一真空箱中的蒸发舟中，并密闭第一真空箱并将其抽真空；

5、步骤二、向上述第一真空箱中注入一定量的惰性气体，之后加热蒸发舟至金属料的蒸发温度，得到金属蒸汽和惰性气体的混合蒸汽；

6、步骤三、将第二真空箱抽真空后，使第二真空箱中的冷却机构温度达到设定值；

7、步骤四、非金属集流体在第二真空箱中放卷后，经过冷却机构的同时，第一真空箱中的混合蒸汽经由管道及喷头喷洒到非金属集流体上通过冷却机构冷却凝结，最后收卷得到非金属集流体极耳。

8、进一步地，所述步骤一中，金属料包括铜、铜合金、铝、铝合金或镍其中的至少一种。

9、更进一步地，所述步骤一中，第一真空箱抽真空的过程为：先将第一真空箱初步抽真空，然后向第一真空箱中充入惰性气体，最后将第一真空箱再次抽真空。该过程通过惰性气体洗涤第一真空箱，防止残存的空气污染后续的金属蒸汽。第一真空箱初步抽真空后的压强为-0.09mpa至-0.10mpa，第一真空箱中充入惰性气体至0mpa，第一真空箱再次抽真空后的压强为-0.09mpa至-0.10mpa。所述的惰性气体为氦氖氩氪氙氡中的任意一种，优选氦气和氩气。

10、进一步地，所述步骤二中，第一真空箱中注入的惰性气体量为整个第一真空箱体积的10-60％。

11、更进一步地，所述步骤二中，蒸发舟的加热温度为1000-1600℃。

12、进一步地，所述的步骤三中，第二真空箱抽真空后的压强为-0.09mpa至-0.10mpa。

13、更进一步地，所述的步骤三中，第二真空箱中的冷却机构包括冷却辊，温度为20-100℃。

14、进一步地，所述步骤四中，非金属集流体放卷和收卷的速度与混合蒸汽的喷洒流量满足的关系式为：

15、ρyzv1/10000＝v2，

16、其中ρ为金属料的密度，g/cm3；v1为非金属集流体的放卷和收卷的速度，单位cm/min；v2为混合蒸汽的喷洒流量，单位g/min，z为混合蒸汽的喷洒厚度，单位μm；y为混合蒸汽的喷洒宽度，单位cm。

17、本发明与现有技术相比，通过对第一真空箱真空处理并充入一定量的惰性气体，加热其中的金属料得到金属蒸汽和惰性气体的混合蒸汽，再喷洒在第二真空箱的非金属集流体上冷却得到非金属集流体极耳；本发明采用半真空喷涂技术，用惰性气体保护蒸发得到的金属蒸汽，避免其在制造过程中发生氧化，本发明大大降低了非金属集流体极耳的加工难度，解决了非金属基极耳不容易焊接甚至无法进行超声焊接的问题。

技术特征：

1.一种非金属集流体极耳的制备装置，其特征在于：包括惰性气体瓶(1)、第一真空箱(2)和第二真空箱(12)；所述惰性气体瓶(1)的出口与第一真空箱(2)相连，所述第一真空箱(2)与第二真空箱(12)通过管道(13)相连接；

2.根据权利要求1所述的一种非金属集流体极耳的制备装置，其特征在于：所述管道(13)上设置有控制启闭的控制阀门(6)；所述蒸发舟(5)的加热源(3)设置于第一真空箱(2)的外部；所述第二真空箱(12)内设置有用于控制金属蒸汽和惰性气体的混合蒸汽喷洒宽度的挡板机构(10)；所述挡板机构(10)中设置有用于冷却金属蒸汽和惰性气体的混合蒸汽的冷却机构(11)，挡板机构(10)两侧分别设置有用于放卷非金属集流体(b)的放卷机构(8)和用于收卷非金属集流体极耳的收卷机构(9)。

3.一种非金属集流体极耳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种非金属集流体极耳的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，金属料(4)包括铜、铜合金、铝、铝合金或镍其中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的一种非金属集流体极耳的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，第一真空箱(2)抽真空的过程为：先将第一真空箱(2)初步抽真空，压强为-0.09mpa至-0.10mpa，然后向第一真空箱(2)中充入惰性气体至0mpa，最后将第一真空箱(2)再次抽真空，压强为-0.09mpa至-0.10mpa。

6.根据权利要求3所述的一种非金属集流体极耳的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，第一真空箱(2)中注入的惰性气体量为整个第一真空箱(2)体积的10-60％。

7.根据权利要求6所述的一种非金属集流体极耳的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，蒸发舟(5)的加热温度为1000-1600℃。

8.根据权利要求3所述的一种非金属集流体极耳的制备方法，其特征在于：所述的步骤三中，第二真空箱(12)抽真空后的压强为-0.09mpa至-0.10mpa。

9.根据权利要求8所述的一种非金属集流体极耳的制备方法，其特征在于：所述的步骤三中，第二真空箱(12)中的冷却机构(11)包括冷却辊，温度为20-100℃。

10.根据权利要求3所述的一种非金属集流体极耳的制备方法，其特征在于：所述步骤四中，非金属集流体(b)放卷和收卷的速度与混合蒸汽的喷洒流量满足的关系式为：

技术总结
本发明提供一种非金属集流体极耳的制备装置及方法，制备装置的主要机构有惰性气体瓶、第一真空箱和第二真空箱；制备方法中通过对第一真空箱真空处理并充入惰性气体，加热其中的金属料得到金属蒸汽和惰性气体的混合蒸汽，非金属集流体在第二真空箱中放卷，经过冷却机构的同时，第一真空箱中的混合蒸汽经由管道及喷头喷洒到非金属集流体上通过冷却机构冷却凝结，最后在第二真空箱中收卷得到非金属集流体极耳。本发明采用半真空喷涂技术，用惰性气体保护蒸发得到的金属蒸汽，避免其在制造过程中发生氧化，本发明大大降低了非金属集流体极耳的加工难度，解决了非金属基极耳不容易焊接甚至无法进行超声焊接的问题。

技术研发人员：王贝,段利强
受保护的技术使用者：楚能新能源股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12