本實(shí)用新型涉及電池制造設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種涂布機(jī)構(gòu)及狹縫涂布裝置。

背景技術(shù)：

鋰離子電池因具有工作電壓高、循環(huán)壽命長、能量密度高、體積小、重量輕、污染小等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于移動電話、筆記本電腦等電子產(chǎn)品中，并成為未來電動汽車用動力電池的首選電源之一。而凝膠聚合物電解質(zhì)具有液態(tài)電解質(zhì)電池體系中的隔膜與離子導(dǎo)電的載體雙重功能。由于體系中不存在或存在少量游離態(tài)的溶劑，凝膠聚合物電解質(zhì)可以從根本上解決傳統(tǒng)鋰離子電池在使用過程中可能出現(xiàn)的漏液、易燃和爆炸等問題，顯著提高了鋰離子電池的安全性能。另外，凝膠聚合物鋰離子電池還體現(xiàn)出成本低廉、有利于發(fā)展形狀可控等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此，如何合成與電解液相容性好、微觀結(jié)構(gòu)理想并且具有一定機(jī)械強(qiáng)度的聚合物電解質(zhì)膜已成為目前研究的重點(diǎn)。

現(xiàn)有的凝膠聚合物鋰離子電池成膜的生產(chǎn)工藝工序十分復(fù)雜，往往先在隔膜上通過卷狀涂布機(jī)生成聚合物電解質(zhì)膜，再將極片－膜－極片進(jìn)行簡單疊加來制備，這種傳統(tǒng)方法制備過程中需要進(jìn)行電池卷繞隔膜和注液等工藝流程和設(shè)備，成本高且成膜不均勻，導(dǎo)致電池性能不佳。

也就是說，現(xiàn)有技術(shù)中的凝膠聚合物鋰離子電池成膜裝置，存在成本高且成膜質(zhì)量不佳的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型通過提供一種涂布機(jī)構(gòu)及狹縫涂布裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的凝膠聚合物鋰離子電池成膜裝置及方法，存在的成本高且成膜質(zhì)量不佳的技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，一方面，本實(shí)用新型提供了如下技術(shù)方案：一種涂布機(jī)構(gòu)，所述涂布機(jī)構(gòu)包括：底座、托臺、可移動支撐部件和帶噴嘴的流體貯存罐；所述托臺和所述可移動支撐部件均固定在所述底座上；其中，所述流體貯存罐固定在所述可移動支撐部件上，以在所述可移動支撐部件的帶動下相對于所述托臺移動；其中，在所述流體貯存罐移動的過程中，所述流體貯存罐中的流體材料通過所述噴嘴涂布到所述托臺固定的待涂布樣品上直接成膜。

可選的，所述可移動支撐部件包括：X軸可移動支撐件和X軸控制部件，所述X軸可移動支撐件與所述X軸控制部件連接，以在所述X軸控制部件的控制下沿X軸方向往返移動；Z軸可移動支撐件和Z軸控制部件，所述Z軸可移動支撐件與所述Z軸控制部件連接，以在所述Z軸控制部件的控制下沿Z軸方向往返移動；Y軸控制部件，所述Y軸控制部件與所述流體貯存罐連接，以控制所述流體貯存罐沿Y軸方向往返移動；其中，所述流體貯存罐與所述Z軸可移動支撐件連接，并通過所述Z軸可移動支撐件與所述X軸可移動支撐件連接，以使所述流體貯存罐能沿所述X軸方向、所述Y軸方向和所述Z軸方向往返移動；其中，所述X軸方向、所述Y軸方向和所述Z軸方向兩兩垂直。

可選的，所述噴嘴為扁狀的狹縫噴嘴。

可選的，所述噴嘴通過流體過渡區(qū)與所述流體貯存罐連接；所述流體過渡區(qū)設(shè)置有可控閥門，以控制所述流體材料從所述噴嘴流出的速度。

可選的，所述噴嘴上設(shè)置有位移傳感器，以監(jiān)控所述噴嘴與所述待涂布樣品的距離。

另一方面，提供一種狹縫涂布裝置，所述裝置包括：

水平支撐臺，所述水平支撐臺上固定有第一方面所述的涂布機(jī)構(gòu)、基底材料轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)和成膜恒溫箱；其中，所述基底材料轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)位于所述涂布機(jī)構(gòu)和所述成膜恒溫箱之間，以將所述涂布機(jī)構(gòu)涂布后的所述樣品轉(zhuǎn)移到所述成膜恒溫箱中加熱成膜。

可選的，所述基底材料轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)包括：轉(zhuǎn)移底座、可旋轉(zhuǎn)支撐體、縱向可升縮機(jī)械臂、橫向可升縮機(jī)械臂及夾持部件；其中，所述夾持部件依次通過所述橫向可升縮機(jī)械臂、所述縱向可升縮機(jī)械臂、所述可旋轉(zhuǎn)支撐體和所述轉(zhuǎn)移底座固定在所述水平支撐臺上，以使所述夾持部件能在所述可旋轉(zhuǎn)支撐體的帶動下旋轉(zhuǎn)，在所述縱向可升縮機(jī)械臂和所述橫向可升縮機(jī)械臂的帶動下沿縱向方向和橫向方向往返運(yùn)動；其中，所述縱向方向和所述橫向方向垂直。

可選的，所述夾持部件通過旋轉(zhuǎn)連接件與所述橫向可升縮機(jī)械臂連接，以能帶動所述夾持部件夾持的所述樣品旋轉(zhuǎn)翻面。

可選的，所述成膜恒溫箱包括：箱體，所述箱體上設(shè)置有箱體開口；所述基底材料轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)通過所述箱體開口將所述樣品放入所述箱體內(nèi)；溫箱托臺，設(shè)置于所述箱體內(nèi)，以支撐放置涂布后的所述樣品；加熱板和與所述加熱板連接的溫控裝置，所述加熱板和所述溫控裝置均設(shè)置于所述箱體內(nèi)，以控制所述箱體內(nèi)部的溫度。

本申請實(shí)施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

本申請實(shí)施例提供的機(jī)構(gòu)及裝置，設(shè)置涂布機(jī)構(gòu)的可移動支撐部件帶動流體貯存罐移動，從而通過噴嘴將流體貯存罐中的流體材料均勻涂布到待涂布樣品上，實(shí)現(xiàn)了膜的原位生成，一方面，可以減少凝膠聚合物電解質(zhì)組分等流體材料在極片上的移動，增強(qiáng)正負(fù)極片基體的浸潤性，提高凝膠電解質(zhì)與電極的界面相容性，有利于減小界面電阻，提高循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能；另一方面，省去了傳統(tǒng)鋰離子電池卷繞隔膜、注液的工藝流程，節(jié)約成本，提高生產(chǎn)效率；再一方面，通過轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)的控制，可以實(shí)現(xiàn)涂布成膜與上下游工序的快速連接，且該裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低，易于大規(guī)模生產(chǎn)。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請實(shí)施例中狹縫涂布裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本申請實(shí)施例中涂布機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本申請實(shí)施例中基底材料轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本申請實(shí)施例中成膜恒溫箱的結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本申請實(shí)施例中膜制備方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型通過提供一種涂布機(jī)構(gòu)及狹縫涂布裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的凝膠聚合物鋰離子電池成膜裝置，存在的成本高且成膜質(zhì)量不佳的技術(shù)問題。提供了一種成本低且涂布均勻的狹縫涂布裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本申請實(shí)施例提供技術(shù)方案的總體思路如下：

本申請?zhí)峁┮环N涂布機(jī)構(gòu)，所述涂布機(jī)構(gòu)包括：

底座、托臺、可移動支撐部件和帶噴嘴的流體貯存罐；所述托臺和所述可移動支撐部件均固定在所述底座上；其中，所述流體貯存罐固定在所述可移動支撐部件上，以在所述可移動支撐部件的帶動下相對于所述托臺移動；其中，在所述流體貯存罐移動的過程中，所述流體貯存罐中的流體材料通過所述噴嘴涂布到所述托臺固定的待涂布樣品上直接成膜。

本申請實(shí)施例提供的機(jī)構(gòu)及裝置，設(shè)置涂布機(jī)構(gòu)的可移動支撐部件帶動流體貯存罐移動，從而通過噴嘴將流體貯存罐中的流體材料均勻涂布到樣品上，實(shí)現(xiàn)了膜的原位生成，一方面，可以減少凝膠聚合物電解質(zhì)組分等流體材料在極片上的移動，增強(qiáng)正負(fù)極片基體的浸潤性，提高凝膠電解質(zhì)與電極的界面相容性，有利于減小界面電阻，提高循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能；另一方面，省去了傳統(tǒng)鋰離子電池卷繞隔膜、注液的工藝流程及配套設(shè)備，節(jié)約成本，提高生產(chǎn)效率；再一方面，通過轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)的控制，可以實(shí)現(xiàn)涂布成膜與上下游工序的快速連接，易于大規(guī)模生產(chǎn)。

為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合具體的實(shí)施方式對上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)用新型實(shí)施例以及實(shí)施例中的具體特征是對本申請技術(shù)方案的詳細(xì)的說明，而不是對本申請技術(shù)方案的限定，在不沖突的情況下，本申請實(shí)施例以及實(shí)施例中的技術(shù)特征可以相互組合。

實(shí)施例一

在本實(shí)施例中，提供了一種涂布機(jī)構(gòu)2，請參考圖1，圖1為本申請實(shí)施例中狹縫涂布裝置的結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示，所述涂布機(jī)構(gòu)2包括：底座200、托臺201、可移動支撐部件202和帶噴嘴210的流體貯存罐240；所述托臺201和所述可移動支撐部件202均固定在所述底座200上；其中，所述流體貯存罐240固定在所述可移動支撐部件202上，以在所述可移動支撐部件202的帶動下相對于所述托臺201移動；其中，在所述流體貯存罐240移動的過程中，所述流體貯存罐240中的流體材料通過所述噴嘴210涂布到所述托臺201固定的待涂布樣品上直接成膜。

具體來講，所述樣品可以為正極極片或負(fù)極極片中的一種或多種。

在具體實(shí)施過程中，所述狹縫涂布裝置可以用于鋰離子電池制造和研發(fā)過程中的凝膠電解質(zhì)膜的涂布制備，也可以用于其他電池極片的制備，或紡織、鍍膜或清洗等領(lǐng)域的成膜制備，在此不作限制。

下面，結(jié)合圖1-2來詳細(xì)介紹本實(shí)施例提供的涂布機(jī)構(gòu)2的結(jié)構(gòu)。

如圖1和圖2所示，所述水平支撐臺1位于所述裝置的最底端，為涂布機(jī)構(gòu)2、基底材料轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)3和成膜恒溫箱4提供支撐平臺。

具體來講，所述涂布機(jī)構(gòu)2的主要作用是對樣品涂布一定厚度的流體材料。所述托臺201是需要涂膜的所述樣品的放置區(qū)；為了能對所述樣品進(jìn)行全面且可控的涂膜，所述可移動支撐部件202包括：

X軸可移動支撐件220和X軸控制部件221，所述X軸可移動支撐件220與所述X軸控制部件221連接，以在所述X軸控制部件221的控制下沿X軸方向往返移動；

Z軸可移動支撐件230和Z軸控制部件231，所述Z軸可移動支撐件230與所述Z軸控制部件231連接，以在所述Z軸控制部件231的控制下沿Z軸方向往返移動；

Y軸控制部件241，所述Y軸控制部件241與所述流體貯存罐240連接，以控制所述流體貯存罐240沿Y軸方向往返移動；

其中，所述流體貯存罐240與所述Z軸可移動支撐件230連接，并通過所述Z軸可移動支撐件230與所述X軸可移動支撐件220連接，以使所述流體貯存罐240能沿所述X軸方向、所述Y軸方向和所述Z軸方向往返移動；其中，所述X軸方向、所述Y軸方向和所述Z軸方向兩兩垂直。

具體來講，所述Y軸控制部件241能控制所述流體貯存罐240沿所述Y軸往返移動的距離及速度，從而控制所述噴嘴210與托臺201上的樣品的距離。所述X軸控制部件221能通過控制X軸可移動支撐件220沿所述X軸方向往返運(yùn)動的速度和距離，并通過所述Z軸可移動支撐件230的傳動，控制所述流體貯存罐240沿所述X軸往返移動的距離及速度。所述Z軸控制部件231能通過控制Z軸可移動支撐件230沿所述Z軸方向往返運(yùn)動的速度和距離，帶動控制所述流體貯存罐240沿所述Z軸往返移動的距離及速度。

在具體實(shí)施過程中，所述噴嘴210與所述樣品在所述Y軸方向的距離為狹縫寬度，所述狹縫寬度決定了涂布層的膜的厚度。

在本申請實(shí)施例中，所述噴嘴210為扁狀的狹縫噴嘴，以提高涂布效率。當(dāng)然，所述噴嘴也可以為圓柱形噴嘴或方形噴嘴，在此不作限制。

具體來講，所述狹縫噴嘴為流體噴出裝置，所述狹縫噴嘴沿所述Z軸方向的寬度與所述樣品需要的涂布寬度一致，以實(shí)現(xiàn)所述流體貯存罐240能通過沿一個方向的一次移動完成涂布。

進(jìn)一步，所述涂布寬度與正極/負(fù)極材料涂覆寬度一致，根據(jù)寬度的變化可以進(jìn)行對應(yīng)寬度的狹縫噴嘴的更換；狹縫噴嘴沿X軸勻速前進(jìn)或后退，速度范圍為1－300mm/s；狹縫寬度為0.1－500μm；通過狹縫噴嘴的往返可以實(shí)現(xiàn)多層涂布。

在本申請實(shí)施例中，所述噴嘴210通過流體過渡區(qū)242與所述流體貯存罐240連接；所述流體過渡區(qū)242設(shè)置有可控閥門243，以控制所述流體材料從所述噴嘴210流出的速度。

具體來講，所述流體貯存罐240及所述流體過渡區(qū)242用于所述流體材料的貯存及過渡；所述可控閥門243設(shè)置于所述流體過渡區(qū)242底部，可以控制所述流體材料從所述流體過渡區(qū)242到所述噴嘴210的路徑開關(guān)狀態(tài)，及路徑通道開啟大小。

進(jìn)一步，所述噴嘴210上設(shè)置有位移傳感器211，以監(jiān)控所述噴嘴210與所述樣品的距離。

具體來講，所述位移傳感器211用于實(shí)時監(jiān)控所述狹縫寬度，當(dāng)所述狹縫寬度偏移設(shè)定值時，所述位移傳感器211將提供電信號給所述Y軸控制部件241，從而控制所述噴嘴210與托臺201上的樣品的距離，以對所述狹縫寬度進(jìn)行調(diào)整。

基于同一實(shí)用新型構(gòu)思，本申請實(shí)施例還提供了實(shí)施例二的裝置。

實(shí)施例二

在本實(shí)施例中提供了一種狹縫涂布裝置，如圖1所示，所述裝置包括：

水平支撐臺1；所述水平支撐臺1上固定有實(shí)施例一中提供的涂布機(jī)構(gòu)2、基底材料轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)3和成膜恒溫箱4；

其中，所述基底材料轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)3位于所述涂布機(jī)構(gòu)2和所述成膜恒溫箱4之間，以將涂布后的所述樣品轉(zhuǎn)移到所述成膜恒溫箱4中加熱成膜。

由于在實(shí)施例一中已經(jīng)對涂布機(jī)構(gòu)2做了詳細(xì)介紹，在此不再累述。

首先，介紹基底材料轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)3。

所述基底材料轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)3主要作用是實(shí)現(xiàn)對樣品的夾取、轉(zhuǎn)移及上下翻轉(zhuǎn)。

在本申請實(shí)施例中，如圖1和圖3所示，所述基底材料轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)3包括：

轉(zhuǎn)移底座300、可旋轉(zhuǎn)支撐體301、縱向可升縮機(jī)械臂302、橫向可升縮機(jī)械臂303及夾持部件304；其中，所述夾持部件304依次通過所述橫向可升縮機(jī)械臂303、所述縱向可升縮機(jī)械臂302、所述可旋轉(zhuǎn)支撐體301和所述轉(zhuǎn)移底座300固定在所述水平支撐臺1上，以使所述夾持部件304能在所述可旋轉(zhuǎn)支撐體301的帶動下旋轉(zhuǎn)，在所述縱向可升縮機(jī)械臂302和所述橫向可升縮機(jī)械臂303的帶動下沿縱向方向和橫向方向往返運(yùn)動；其中，所述縱向方向和所述橫向方向垂直。

具體來講，所述轉(zhuǎn)移底座300安裝在所述水平支撐臺1上，以支撐所述基底材料轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)3的其他部件；所述可旋轉(zhuǎn)支撐體301可旋轉(zhuǎn)的連接于所述轉(zhuǎn)移底座300上方，所述可旋轉(zhuǎn)支撐體301可以相對于所述轉(zhuǎn)移底座300實(shí)現(xiàn)360°的旋轉(zhuǎn)；所述縱向可升縮機(jī)械臂302連接在所述可旋轉(zhuǎn)支撐體301上，所述橫向可升縮機(jī)械臂303連接在所述縱向可升縮機(jī)械臂302上。當(dāng)所述可旋轉(zhuǎn)支撐體301旋轉(zhuǎn)時，通過所述縱向可升縮機(jī)械臂302的傳動，帶動所述橫向可升縮機(jī)械臂303上的夾持部件304旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)樣品的轉(zhuǎn)移。

在本申請實(shí)施例中，所述夾持部件304通過旋轉(zhuǎn)連接件305與所述橫向可升縮機(jī)械臂303連接，以能帶動所述夾持部件304夾持的樣品旋轉(zhuǎn)翻面，實(shí)現(xiàn)對樣品的兩面成膜。

具體來講，所述可旋轉(zhuǎn)連接件305連接橫向可升縮機(jī)械臂303與夾持部件304，它可以帶動夾持部件304實(shí)現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度可設(shè)定。

進(jìn)一步，所述可旋轉(zhuǎn)支撐體301每次旋轉(zhuǎn)角度可以設(shè)定為180°；所述可旋轉(zhuǎn)連接件305每次旋轉(zhuǎn)角度可以設(shè)定為180°。

進(jìn)一步，所述夾持部件304具體為氣動手指，以實(shí)現(xiàn)無損邊緣夾持。

在具體實(shí)施過程中，所述氣動手指可以有2個，起夾取樣品的作用，兩氣動手指的間距由樣品沿所述Z軸方向的寬度決定，具體夾取方式如圖3所示。

當(dāng)然，在具體實(shí)施過程中，所述夾持部件也可以為機(jī)械或電控制的夾手，在此不作限制。

再下來，介紹成膜恒溫箱4。

如圖1和圖4所示，所述成膜恒溫箱4包括：

箱體400，所述箱體400上設(shè)置有箱體開口404；所述基底材料轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)3通過所述箱體開口404將所述樣品放入所述箱體400內(nèi)；

溫箱托臺401，設(shè)置于所述箱體400內(nèi)，以支撐放置涂布后的所述樣品；

加熱板402和與所述加熱板402連接的溫控裝置403，所述加熱板402和所述溫控裝置403均設(shè)置于所述箱體400內(nèi)，以控制所述箱體400內(nèi)部的溫度。

具體來講，所述成膜恒溫箱4的主要作用是為涂布后的流體材料層在樣品上原位生成膜提供穩(wěn)定的成膜溫度。其中，所述箱體開口404位于箱體400與所述基底材料轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)3相鄰的一側(cè)，以便于所述基底材料轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)3放入或取出樣品，所述箱體開口404的大小需滿足氣動手指夾取樣品后可伸入；所述溫箱托臺401用于從涂布機(jī)構(gòu)2轉(zhuǎn)移過來的涂布后的樣品的放置，具體為，涂布面朝上放置；所述加熱板402位于箱體400的內(nèi)頂面上，為箱體400內(nèi)部環(huán)境加熱；所述溫控裝置403位于箱體400內(nèi)部，能夠?qū)崟r監(jiān)控箱體400溫度；加熱板402與溫控裝置403配合使用能夠為樣品提供一個穩(wěn)定的成膜溫度。

具體來講，所述成膜恒溫箱4的溫度設(shè)定范圍為20－200℃。

下面介紹本實(shí)施例中的裝置用于膜制備的方法，請參考圖5，圖5為本申請實(shí)施例中膜制備方法的步驟圖，所述方法包括：

步驟S501，所述流體貯存罐240在所述可移動支撐部件202的帶動下相對于所述托臺201移動，并通過所述噴嘴210將所述流體材料均勻涂布到所述托臺201固定的待涂布樣品上；

步驟S502，所述基底材料轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)3將涂布后的所述樣品轉(zhuǎn)移到所述成膜恒溫箱4中；

步驟S503，通過所述成膜恒溫箱4對涂布后的所述樣品加熱，以在所述樣品表面成膜。

下面以對樣品兩面成膜為例，來說明所述方法：

首先，所述流體貯存罐240在所述可移動支撐部件202的帶動下移動，將所述流體材料通過所述噴嘴210均勻涂布到樣品的一面，以完成對樣品的單面涂布；

接下來，通過基底材料轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)3將單面涂布后的樣品轉(zhuǎn)移至成膜恒溫箱4，以在成膜恒溫箱4中加熱完成樣品的單面成膜；

再下來，基底材料轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)3將單面成膜的樣品轉(zhuǎn)移至涂布機(jī)構(gòu)1，并在轉(zhuǎn)移過程中通過旋轉(zhuǎn)連接件305完成樣品的上下面翻轉(zhuǎn)，時樣品已成膜的面與托臺201接觸，未成膜的面朝向所述噴嘴210；

然后，將所述流體材料通過所述噴嘴210均勻涂布到樣品的另一面，以完成對樣品的第二面涂布；

再下來，通過基底材料轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)3將完成第二面涂布的樣品轉(zhuǎn)移至成膜恒溫箱4，以在成膜恒溫箱4中加熱完成樣品的第二面成膜；

最后，轉(zhuǎn)移至下一個工序。

下面，為了便于對本申請?zhí)峁┑难b置及方法的理解，以一種聚合物鋰離子電池用多孔凝膠電解質(zhì)膜的制備方法和一種聚合物鋰離子電池的制備方法為例，來說明本申請?zhí)峁┓桨傅膽?yīng)用。

聚合物鋰離子電池用多孔凝膠電解質(zhì)膜的制備方法：

首先，極片的處理：按照所需形狀及尺寸準(zhǔn)備鋰離子電池正極極片、負(fù)極極片，對極片進(jìn)行化學(xué)清洗或物理掃粉，保證極片表面平整清潔無雜質(zhì)，再高溫去水，備用。所述極片形狀為長方形且材料涂覆方式為兩邊留白至少2cm，留白位置便于夾取及預(yù)留極耳位置；所述極片尺寸由電池設(shè)計尺寸決定；極片均為雙面涂覆，正極活性材料為鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰，鎳鈷錳三元正極材料，鎳鈷鋁三元正極材料的一種或幾種混合物；負(fù)極活性材料為石墨負(fù)極材料、鈦酸鋰、合金類負(fù)極材料、過渡金屬氧化物負(fù)極材料。

接下來，凝膠電解質(zhì)前驅(qū)液混合物的制備。凝膠電解質(zhì)前驅(qū)液混合物主要包括鋰鹽、增塑劑、功能添加劑、聚合物基體、有機(jī)溶劑，相分離液。制備流程：將聚合物溶于有機(jī)溶劑中得到混合溶液A液；配制液態(tài)電解質(zhì)B液，或者購買商用液態(tài)電解液；將A、B液混合均勻得到凝膠電解質(zhì)前驅(qū)液混合物C；采用凝膠電解質(zhì)前驅(qū)液混合物也可以一步合成。

再下來，多孔凝膠電解質(zhì)膜與極片的復(fù)合。將所述凝膠電解質(zhì)前驅(qū)液混合物C通過本申請實(shí)施例一提供的狹縫涂布裝置對處理過的極片基體進(jìn)行雙面涂布，原位生成凝膠電解質(zhì)膜，獲得凝膠電解質(zhì)膜與極片的復(fù)合體。

聚合物鋰離子電池的制備方法：

首先，進(jìn)行凝膠聚合物電池電芯的制備。將正極極片與負(fù)極極片通過激光模切機(jī)進(jìn)行切片，得到符合設(shè)計尺寸的極片。

然后，將所述正極極片與負(fù)極極片進(jìn)行疊片、極耳焊接和鋁塑膜真空封裝得到凝膠聚合物電芯，所述的正極極片與負(fù)極極片中至少有一種是雙面涂覆凝膠電解質(zhì)的復(fù)合體。

再下來，將所述電芯經(jīng)過靜置，化成，除氣、整形工序后得到成型的凝膠聚合物鋰離子電池。

為了說明本實(shí)施例裝置成膜的效果，下面列舉三個電池制備實(shí)例及制備成品效果：

第一個實(shí)例：

首先，進(jìn)行極片的處理：將鈷酸鋰正極極片，石墨負(fù)極極片分別進(jìn)行物理掃粉、高溫除水。

然后，進(jìn)行凝膠電解質(zhì)前驅(qū)液混合物的制備：將高分子聚合物PEO溶于有機(jī)溶劑DMA中得到A液；采用商用電解液為B液；將A、B液混合均勻得到凝膠電解質(zhì)前驅(qū)液混合物C，備用。

然后，用實(shí)施例一中的狹縫涂布裝置在處理過的負(fù)極極片上雙面涂覆凝膠電解質(zhì)前驅(qū)液混合物，原位形成多孔凝膠電解質(zhì)膜，獲得凝膠電解質(zhì)膜與極片的負(fù)極復(fù)合體。涂布寬度與負(fù)極材料涂覆寬度一致。狹縫噴嘴沿X軸從左向右勻速前進(jìn)，速度為5mm/s。狹縫寬度為200μm。基底材料轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)中，可旋轉(zhuǎn)支撐件每次旋轉(zhuǎn)角度設(shè)定為180°，可旋轉(zhuǎn)連接件每次旋轉(zhuǎn)角度設(shè)定為180°。成膜恒溫箱溫度設(shè)定為30℃。

再下來，將所述鈷酸鋰正極極片與所述負(fù)極復(fù)合體通過激光模切后，交替疊片制備成裸電芯，焊接好正負(fù)極極耳，置于已沖殼的鋁塑膜內(nèi)，用熱封機(jī)四周密封。

最后，經(jīng)過化成，整形，除氣得到凝膠聚合物鋰離子電池。

第二個實(shí)例：

首先，進(jìn)行極片的處理：將鈷酸鋰正極極片，石墨負(fù)極極片分別進(jìn)行化學(xué)清洗、高溫除水。

然后，進(jìn)行凝膠電解質(zhì)前驅(qū)液混合物的制備：將高分子聚合物PMMA溶于有機(jī)溶劑DMF中得到A液；配制1mol/L的六氟磷酸鋰LiPF6，溶劑為DMC、DEC、EC體積比為1：1：1，為B液；將A、B液混合均勻得到凝膠電解質(zhì)前驅(qū)液混合物C，備用。

然后，用實(shí)施例一中的狹縫涂布裝置在處理過的正極極片上雙面涂覆凝膠電解質(zhì)前驅(qū)液混合物，原位形成多孔凝膠電解質(zhì)膜，獲得凝膠電解質(zhì)膜與極片的正極復(fù)合體。涂布寬度與正極材料涂覆寬度一致。狹縫噴嘴沿X軸從左向右勻速前進(jìn)，速度為10mm/s。狹縫寬度為100μm。基底材料轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)中，可旋轉(zhuǎn)支撐件每次旋轉(zhuǎn)角度設(shè)定為180°，可旋轉(zhuǎn)連接件每次旋轉(zhuǎn)角度設(shè)定為180°。成膜恒溫箱溫度設(shè)定為40℃。

再下來，將所述石墨負(fù)極極片與所述正極復(fù)合體通過激光模切后，交替疊片制備成裸電芯，焊接好正負(fù)極極耳，置于已沖殼的鋁塑膜內(nèi)，用熱封機(jī)四周密封。

最后，經(jīng)過化成，整形，除氣得到凝膠聚合物鋰離子電池。

第三個實(shí)例：

首先，進(jìn)行極片的處理：將鈷酸鋰正極極片，石墨負(fù)極極片分別進(jìn)行化學(xué)清洗、高溫除水。

然后，進(jìn)行凝膠電解質(zhì)前驅(qū)液混合物的制備。將高分子PVDF溶于有機(jī)溶劑四氫呋喃THF中得到A液；配制1mol/L的雙三氟甲基磺酰亞胺酸鋰LiTFSI，溶劑為DMC、DEC、EC體積比為1：1：1，為B液；將A、B液混合均勻得到溶膠聚合物電解質(zhì)C，備用。

然后，用實(shí)施例一中的狹縫涂布裝置在處理過的負(fù)極極片上雙面涂覆凝膠電解質(zhì)前驅(qū)液混合物，原位形成多孔凝膠電解質(zhì)膜，獲得凝膠電解質(zhì)膜與極片的負(fù)極復(fù)合體。涂布寬度與負(fù)極材料涂覆寬度一致。狹縫噴嘴沿X軸從左向右勻速前進(jìn)，速度為50mm/s。狹縫寬度為80μm。基底材料轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)中，可旋轉(zhuǎn)支撐件每次旋轉(zhuǎn)角度設(shè)定為180°，可旋轉(zhuǎn)連接件每次旋轉(zhuǎn)角度設(shè)定為180°。成膜恒溫箱溫度設(shè)定為50℃。

然后，重復(fù)上述步驟完成正極極片的涂布，獲得雙面涂覆凝膠電解質(zhì)膜的正極復(fù)合體。

接下來，將所述負(fù)極復(fù)合體與所述正極復(fù)合體通過激光模切后，交替疊片制備成裸電芯，焊接好正負(fù)極極耳，置于已沖殼的鋁塑膜內(nèi)，用熱封機(jī)四周密封。

最后，經(jīng)過化成，整形，除氣得到凝膠聚合物鋰離子電池。

對上述三個實(shí)例制備的電池進(jìn)行檢測，并對比凝膠聚合物電解質(zhì)膜厚、孔隙率及鋰離子電池性能檢測結(jié)果如表1所示。

具體測試方法為：容量保持率測試：將三個實(shí)例制備的鋰離子電池在常溫下以2C恒流充電至截止電壓4.2V，再恒壓充電至電流為0.05C，靜置30min又以0.5C恒流放電，鋰離子電池的放電截止電壓為3V；再靜置30min，鋰離子電池按上述方式進(jìn)行500次循環(huán)充放電測試。

其中，第N周的容量保持率(％)＝[第N周的放電容量/第一周的放電容量]*100％。

表1

從表1可見，本申請?zhí)峁┑姆椒把b置制備的鋰離子電池的參數(shù)指標(biāo)及性能均符合要求。

上述本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案，至少具有如下的技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

本申請實(shí)施例提供的機(jī)構(gòu)及裝置，設(shè)置涂布機(jī)構(gòu)的可移動支撐部件帶動流體貯存罐移動，從而通過噴嘴將流體貯存罐中的流體材料均勻涂布到樣品上，實(shí)現(xiàn)了膜的原位生成，一方面，可以減少凝膠聚合物電解質(zhì)組分等流體材料在極片上的移動，增強(qiáng)正負(fù)極片基體的浸潤性，提高凝膠電解質(zhì)與電極的界面相容性，有利于減小界面電阻，提高循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能；另一方面，省去了傳統(tǒng)鋰離子電池卷繞隔膜、注液的工藝流程及匹配設(shè)備，節(jié)約成本，提高生產(chǎn)效率；再一方面，通過轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)的控制，可以實(shí)現(xiàn)涂布成膜與上下游工序的快速連接，且該裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低，易于大規(guī)模生產(chǎn)。

盡管已描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本實(shí)用新型范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。