极片制造设备及极片制造方法与流程

1.本技术涉及电池领域，具体涉及极片制造设备和极片制造方法。


背景技术：

2.节能减排是汽车产业可持续发展的关键，电动车辆由于其节能环保的优势成为汽车产业可持续发展的重要组成部分。对于电动车辆而言，电池技术又是关乎其发展的一项重要因素。
3.随着电芯设计的能量密度和压实密度增加导致在现有注液工艺下电芯很难浸润，出现浸润不良、极片界面黑斑等现象；尤其是高度尺寸较大的电芯，浸润工序成为生产瓶颈，电芯中部浸润不良，浸润时间长，导致产能严重下降。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本技术提供极片制造设备和极片制造方法，能使电芯快速浸润，极大提升电芯浸润效率。
5.第一方面，本技术提供了一种极片制造设备，包括：第一涂布装置，被配置为在集流体的第一侧上涂布第一活性物质涂层；打孔装置，被配置为从集流体的第二侧对集流体进行打孔，第二侧与第一侧相对；以及第二涂布装置，被配置为在集流体的第二侧上涂布第二活性物质涂层。打孔装置沿着集流体的行进路径位于第一涂布装置的下游，并且第二涂布装置沿着集流体的行进路径位于打孔装置的下游。
6.在本技术的极片制造设备的技术方案中，通过首先由第一涂布装置在集流体的一侧进行涂布，然后由打孔装置在集流体的另一侧进行打孔，之后由第二涂布装置在集流体的另一侧进行涂布，由此形成的中间集流体具有通孔的极片，能使电芯快速浸润，极大提升电芯浸润效率，解决高压实密度电芯难浸润、界面浸润不良、析锂黑斑问题，改善电芯性能。
7.在一些实施例中，打孔装置被配置为从集流体的第二侧对集流体进行打孔，使得在集流体上形成若干通孔。在集流体上形成若干通孔，使得第二活性物质涂层能够与第一活性物质涂层连通，使得电芯的浸润更加容易，有利于电芯快速浸润，提升电芯浸润效率。
8.在一些实施例中，打孔装置被配置为在对集流体进行打孔时不在第一活性物质涂层上形成通孔。不在第一活性物质涂层上形成通孔可以减少甚至消除对活性物质的影响，避免因活性物质损伤造成k值不良、容量循环跳水等电性能异常。此外，由于第一活性物质涂层没有形成通孔，因此在第二涂布装置在集流体的第二侧上涂布活性物质以形成第二活性物质涂层时，此时涂布的活性物质在通过通孔之后能够有利地被第一活性物质涂层接纳，而不会产生泄漏。
9.在一些实施例中，第二涂布装置被配置为使部分第二活性物质涂层填充入集流体上形成的孔。在第一活性物质涂层和第二活性物质涂层通过通孔彼此相连的情况下，能够在电芯浸润过程中更进一步地有利于电解液穿过通孔而快速地浸润极片，缩短浸润时间，提高浸润效率。
10.在一些实施例中，打孔装置包括沿竖直方向间隔布置的多个打孔单元，所述多个打孔单元被配置为对集流体的不同位置进行打孔。在集流体沿竖直方向行进的情况下对集流体进行打孔，可以最大程度地避免集流体自身重力对打孔操作的影响，提高打孔的精度，避免出现打孔失败的情况。
11.在一些实施例中，所述多个打孔单元沿竖直方向错位布置。通过打孔单元的数量选取和不同定位，可以根据打孔工艺方案需要来实现期望的打孔阵列。
12.在一些实施例中，极片制造设备还包括支撑构件，支撑构件被配置为在打孔装置对所述集流体进行打孔时为集流体提供支撑。支撑构件对集流体的支撑作用可以降低集流体的抖动，进一步提高打孔的精度。
13.在一些实施例中，沿着集流体的行进路径在打孔装置与第二涂布装置之间设置有检测单元，检测单元被配置为对集流体上形成的孔进行检测。通过检测单元可以清楚地了解在集流体上所形成的孔是否符合要求，为极片的量产提供基础保证。
14.第二方面，本技术提供了一种极片制造方法，包括以下步骤：使集流体沿着行进路径行进；利用第一涂布装置在集流体的第一侧上涂布第一活性物质涂层；利用打孔装置从集流体的第二侧对集流体进行打孔，第二侧与第一侧相对；以及利用第二涂布装置在集流体的第二侧上涂布第二活性物质涂层。打孔装置沿着集流体的行进路径位于第一涂布装置的下游，并且第二涂布装置沿着集流体的行进路径位于打孔装置的下游。
15.在本技术的极片制造方法的技术方案中，通过首先由第一涂布装置在集流体的一侧进行涂布，然后由打孔装置在集流体的另一侧进行打孔，之后由第二涂布装置在集流体的另一侧进行涂布，由此形成的中间集流体具有通孔的极片，能使电芯快速浸润，极大提升电芯浸润效率，解决高压实密度电芯难浸润、界面浸润不良、析锂黑斑问题，改善电芯性能。
16.在一些实施例中，在从集流体的第二侧对集流体进行打孔时，在集流体上形成若干通孔。在集流体上形成若干通孔，使得第二活性物质涂层能够与第一活性物质涂层连通，使得电芯的浸润更加容易，有利于电芯快速浸润，提升电芯浸润效率。
17.在一些实施例中，在对集流体进行打孔时不在第一活性物质涂层上形成通孔。不在第一活性物质涂层上形成通孔可以减少甚至消除对活性物质的影响，避免因活性物质损伤造成k值不良、容量循环跳水等电性能异常。此外，由于第一活性物质涂层没有形成通孔，因此在第二涂布装置在集流体的第二侧上涂布活性物质以形成第二活性物质涂层时，此时涂布的活性物质在通过通孔之后能够有利地被第一活性物质涂层接纳，而不会产生泄漏。
18.在一些实施例中，在利用第二涂布装置涂布第二活性物质涂层时，第二活性物质涂层填充入集流体上形成的孔。在第一活性物质涂层和第二活性物质涂层通过通孔彼此相连的情况下，能够在电芯浸润过程中更进一步地有利于电解液穿过通孔而快速地浸润极片，缩短浸润时间，提高浸润效率。
19.在一些实施例中，打孔装置包括沿竖直方向间隔布置的多个打孔单元，所述方法还包括利用所述多个打孔单元对集流体的不同位置进行打孔。通过打孔单元的数量选取和不同定位，可以根据打孔工艺方案需要来实现期望的打孔阵列。
20.在一些实施例中，第一涂布装置、打孔装置和第二涂布装置同步地进行操作。
21.在一些实施例中，所述方法还包括利用沿着集流体的行进路径在打孔装置和第二涂布装置之间设置的检测单元对集流体上形成的孔进行检测。通过检测单元可以清楚地了
解在集流体上所形成的孔是否符合要求，为极片的量产提供基础保证。
22.本技术还提供了一种极片，是利用上述极片制造设备制造的，或者是通过上述极片制造方法制造的。极片的集流体上形成有孔，集流体的第一侧上涂布有第一活性物质涂层，集流体的第二侧上涂布有第二活性物质涂层，第一侧与第二侧相对，第一活性物质涂层和第二活性物质涂层将集流体上形成的孔填充并封闭。
23.本技术还提供了一种电池，包括如上所述的极片。
24.本技术还提供了一种用电装置，包括如上所述的电池，所述电池用于提供电能。
25.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。
附图说明
26.通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：
27.图1为本技术一些实施例的极片制造设备的透视图。
28.图2为本技术一些实施例的极片制造设备的正视图。
29.图3为本技术一些实施例的极片制造设备的从另一个角度观察的透视图。
30.图4为本技术一些实施例的极片制造过程的图示。
31.图5为本技术一些实施例的极片制造过程的图示。
32.图6为本技术一些实施例的极片制造过程的图示。
33.图7为本技术一些实施例的极片制造方法的流程图。
34.图8为本技术一些实施例的极片制造方法的流程图。
35.具体实施方式中的附图标号如下：
36.1：极片制造设备；
37.10：集流体；11：集流体卷绕装置；12：极片；13：极片卷绕装置；18：通孔；
38.110：第一侧；120：第一活性物质涂层；130：第二侧；140：第二活性物质涂层；
39.20：第一涂布装置；
40.30：打孔装置；
41.320：打孔单元；340：打孔单元；360：支撑构件；380：检测单元；
42.40：第二涂布装置；
43.50：烘干装置；
44.520：第一烘干装置；540：第二烘干装置。
具体实施方式
45.下面将结合附图对本技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。
46.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的
技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
47.在本技术实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本技术实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
48.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
49.在本技术实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
50.在本技术实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。
51.在本技术实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术实施例的限制。
52.在本技术实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
53.目前，从市场形势的发展来看，动力电池的应用越加广泛。动力电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着动力电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。
54.电池在制作过程中，压实密度对电池性能有较大的影响。一般来说压实密度与极片比容量，效率，内阻，以及电池循环性能有密切的关系。找出最佳压实密度对电池设计非常重要。一般来说，在材料允许的压实范围内，极片压实密度越大，电池的容量就能做的越高，所以压实密度也被看作材料能量密度的参考指标之一。
55.然而，如果极片过压，则材料颗粒之间的挤压程度过大，造成极片孔隙率低，极片吸收电解液的量也会降低，电解液难以渗透到极片内部，直接的后果就是材料的比容量发挥变差。保液能力差的电池，循环过程中极化很大，衰减很快，内阻增加明显。极片孔隙率是指极片辊压后内部孔隙的体积占辊压后极片总体积的百分率。极片孔隙率过低会降低电解液量对极片浸润速率，影响电池性能发挥，过高会降低电池能量密度，浪费有效空间。
56.本发明人注意到，随着电芯设计的能量密度和压实密度增加导致在现有注液工艺
下电芯很难浸润，出现浸润不良、极片界面黑斑等现象；尤其是高度尺寸较大的电芯，浸润工序成为生产瓶颈，电芯中部浸润不良，浸润时间长，导致产能严重下降。
57.为了缓解浸润不良的问题，申请人研究发现，可以通过改变极片的制造工艺来解决高压实密度电芯难浸润、界面浸润不良、析锂黑斑问题，改善电芯性能。
58.基于以上考虑，通过对极片进行单面涂布后再进行打孔，然后再对极片的另一面进行涂布，形成中间基材具有通孔、而两侧面涂布有封闭活性物质的极片，这样的极片能使电芯快速浸润，极大提升电芯浸润效率。
59.由根据本技术的极片制造设备和极片制造方法所制造的极片构成的电池单体可以但不限用于车辆、船舶或飞行器等用电装置中。可以使用具备本技术公开的电池单体、电池等组成该用电装置的电源系统。
60.本技术实施例提供一种使用电池作为电源的用电装置，用电装置可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中，电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等，航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
61.根据本技术的一些实施例，参照图1，并请进一步参照图2至图3，图1为根据本技术一些实施例的极片制造设备的示意图，图2为根据本技术一些实施例的极片制造设备的正视图，图3为根据本技术一些实施例的极片制造设备的另一个角度的示意图。
62.本技术提供了一种极片制造设备1，其用于由集流体10制造极片12。根据本技术的极片制造设备1包括打孔装置和至少两个涂布装置，打孔装置用于对集流体10进行打孔，涂布装置用于在集流体10上涂布活性物质。
63.根据本技术的一些实施例，极片制造设备1包括第一涂布装置20、打孔装置30和第二涂布装置40。第一涂布装置20被配置为在集流体10的第一侧110上涂布活性物质，以形成第一活性物质涂层120。在涂布第一活性物质涂层120之后，打孔装置30被配置为对集流体10进行打孔，优选地，打孔装置30从集流体10的与第一侧110相对的第二侧130进行打孔。在打孔之后，第二涂布装置40被配置为在集流体10的第二侧130上涂布活性物质，以形成第二活性物质涂层140。
64.集流体10通常来自于集流体卷绕装置11，制造好的极片12则由极片卷绕装置13接纳。集流体10从集流体卷绕装置11开始，行进通过极片制造设备1而形成极片12，并最终被极片卷绕装置13接纳，即集流体10具有从集流体卷绕装置11通过极片制造设备1而行进到极片卷绕装置13的行进路径。在集流体10的行进路径上设置有若干辊，包括输送辊、张紧辊等，这是本领域中的常规技术手段，因而在此不再赘述。
65.根据本技术的一些实施例，打孔装置30沿着集流体10的行进路径位于第一涂布装置20的下游，而第二涂布装置40沿着集流体10的行进路径位于打孔装置30的下游。也就是，集流体10在极片制造设备1中首先由第一涂布装置20在集流体10的一侧进行涂布，然后由打孔装置30在集流体10的另一侧进行打孔，之后由第二涂布装置40在集流体10的另一侧进行涂布。
66.集流体是汇集电流的结构或零件，集流体不仅起到承载活性物质的作用，而且将电化学反应所产生的电子汇集起来传导至外电路，从而实现化学能转化为电能的过程。目前通常运用于电芯生产的例如正极铝箔集流体厚度可以在10～20μm，负极铜箔厚度可以在
6～8μm，铝箔主要采用轧制铝箔，铜箔主要采用电解铜箔。
67.活性物质通常分为正极材料和负极材料。例如，正极材料包含有镍酸锂、锰酸锂、三元、酸锂、磷酸亚铁锂等，而负极材料一般是有无定形碳材料、石墨化碳材料、硅基材料、氮化物、新型合金等。
68.集流体和活性物质均可以采用本领域中常规的技术手段。以上关于集流体和活性物质的描述仅仅是示例性的而非限制性的。
69.第一涂布装置20和第二涂布装置40可以采用本领域中常规的涂布装置，对集流体10进行涂布也可以采用本领域中常规的涂布技术。例如，如图1-3所示，第一涂布装置20和第二涂布装置40均可以在张紧辊处或附近实施涂布。
70.打孔装置30同样可以采用本领域中常规的打孔装置，例如激光器等。
71.以上对涂布装置和打孔装置的描述也是示例性的而非限制性的。本领域技术人员可以理解，针对本技术的方案，可以采用任何其它合适的涂布装置和打孔装置。
72.如图4-6所示，通过首先由第一涂布装置20进行一侧的涂布，然后由打孔装置30进行打孔，之后由第二涂布装置40进行另一侧的涂布，由此形成的中间集流体通孔极片，能使电芯快速浸润，极大提升电芯浸润效率，解决高压实密度电芯难浸润、界面浸润不良、析锂黑斑问题，改善电芯性能。
73.如上所述，由集流体10制造极片12的过程是连续的过程，中间没有间断，操作更加简单、成本更低、打孔效率可与涂布速度匹配满足量产需求。
74.根据本技术的打孔仅仅是针对中间的集流体进行打孔，不破坏极片活性物质，避免因活性物质损伤造成k值不良、容量循环跳水等电性能异常。
75.仅仅针对中间的集流体进行打孔，无需在极耳区打孔，避免了极耳区打孔造成冷压断带问题。
76.根据本技术的一些实施例，可选地，如图4-6所示，打孔装置30在对集流体10进行打孔时，可以从集流体10的第二侧130进行打孔，而在集流体10上形成若干通孔18。
77.第二侧130是与第一侧110相对的一侧。在集流体10的第一侧110上涂布有第一活性物质涂层120的情况下，从第二侧130进行打孔，可以不破坏已经涂布的第一活性物质涂层120，或者至少减少对第一活性物质涂层120的破坏。
78.在集流体10上形成若干通孔18，使得第二活性物质涂层140能够与第一活性物质涂层120连通，如图4-6所示，使得电芯的浸润更加容易，有利于电芯快速浸润，提升电芯浸润效率。
79.根据本技术的一些实施例，可选地，打孔装置30在对集流体10进行打孔时，可以仅仅在集流体10上形成孔，而不对第一活性物质涂层120造成影响。或者，打孔装置30在对集流体10进行打孔时，可以在集流体10上形成通孔18，但不在第一活性物质涂层120上形成通孔。
80.例如，打孔装置30可以在集流体10上形成通孔18，但不影响第一活性物质涂层120，使得该通孔10的深度为集流体10的厚度，例如为3～17μm。
81.或者，打孔装置30可以在集流体10上形成通孔18，同时为了实际操作的目的，在形成通孔时可以适当地对第一活性物质涂层120也进行打孔操作。一方面，确保在集流体10上形成通孔18，另一方面，不在第一活性物质涂层120上形成通孔。在这种情况下，通孔18的深
度为集流体10的厚度加上第一活性物质涂层120上对应形成的孔的深度。
82.不在第一活性物质涂层120上形成通孔可以减少甚至消除对活性物质的影响，避免因活性物质损伤造成k值不良、容量循环跳水等电性能异常。此外，由于第一活性物质涂层120没有形成通孔，因此在第二涂布装置40在集流体10的第二侧130上涂布活性物质以形成第二活性物质涂层140时，此时涂布的活性物质在通过通孔18之后能够有利地被第一活性物质涂层120接纳，而不会产生泄漏。
83.根据本技术的一些实施例，可选地，第二涂布装置40可以被配置为在对集流体10进行涂布时，使活性物质能够进入在集流体10上由打孔装置30形成的孔，即第二活性物质涂层140的一部分进入集流体10上形成的孔内。
84.在打孔装置30在集流体10上形成通孔18的情况下，如图4-6所示，在第二涂布装置40对集流体10进行涂布时，活性物质可以穿过通孔18而与第一活性物质涂层120接触，这样第一活性物质涂层120和第二活性物质涂层140通过通孔18彼此相连。优选地，通孔18可以被活性物质完全填充而不留空隙。
85.在第一活性物质涂层120和第二活性物质涂层140通过通孔18彼此相连的情况下，能够在电芯浸润过程中更进一步地有利于电解液穿过通孔而快速地浸润极片，缩短浸润时间，提高浸润效率。
86.根据本技术的一些实施例，可选地，打孔装置30包括沿竖直方向间隔布置的多个打孔单元320、340，这些打孔单元被配置为对集流体的不同位置进行打孔。在图示实施例中，为了简便起见，仅示例性地示出了两个打孔单元，但本领域技术人员可以理解，打孔单元的数量可以根据实际应用的需要设定。
87.在第一涂布装置20对集流体10的第一侧110进行涂布之后，可以通过辊改变集流体10的行进方向，使得集流体10沿竖直方向行进，如图1-3所示。
88.在集流体10沿竖直方向行进的情况下对集流体10进行打孔，可以最大程度地避免集流体10自身重力对打孔操作的影响，提高打孔的精度，避免出现打孔失败的情况。在实际操作中，激光打孔设备在上下方向上出光进行打孔存在一定的安全隐患。而在集流体10沿竖直方向的情况下，激光打孔设备是沿水平方向出光，避免安全上的问题。
89.多个打孔单元的设置可以提高打孔的效率，通过打孔单元自身的定位和取向，也可以在一定程度上有助于打孔的准确性。
90.根据本技术的一些实施例，可选地，打孔单元320、340可以沿竖直方向错位布置。
91.如图1-3所示，打孔单元320沿竖直方向处于打孔单元340上方，但并不是处于打孔单元340的正上方，而是相对于竖直方向左右错开布置。由此，当集流体10沿其行进方向行进时，多个打孔单元320、340可以在集流体上形成打孔阵列。
92.通过打孔单元的数量选取和不同定位，可以根据打孔工艺方案需要来实现期望的打孔阵列。例如，在一个实施例中，可以采用四个打孔单元，以便在集流体10上进行四排打孔，各排孔之间的间距为50mm。在每一排中，打孔单元的打孔间距为1mm。由此形成的打孔阵列为四排孔，排间距为50mm，每一排中的孔间距为1mm。当然，上述示例仅仅只是一个例子，本领域技术人员可以理解，满足实际打孔工艺需求的任何合适的打孔阵列都是可能的。
93.通过打孔单元的选择，实现期望的打孔阵列，可以避免打孔后涂布漏料问题，实现量产可制造性。
94.如图1-3所示，在改变集流体10的行进方向以使得集流体10沿竖直方向行进之后，可以进一步借助于张紧辊来张紧集流体10。打孔单元320、340可以设置在两个张紧辊之间的位置处，以便对被张紧的集流体10进行打孔，确保打孔的精度。在图示实施例中，打孔单元320设置在两个张紧辊之间，打孔单元340在下游处设置在另外两个张紧辊之间，打孔单元320和打孔单元340彼此独立地工作，减少彼此之间的干扰。
95.根据本技术的一些实施例，可选地，极片制造设备1还可以包括支撑构件360，该支撑构件360被配置为在打孔装置30对集流体10进行打孔时为集流体10提供支撑。
96.在某些情况下，例如当打孔的孔径偏小或者出现集流体未打穿需要增大激光功率和脉宽时，或者当出现透光打通孔情况下需减小功率和脉宽或增大镜头焦距弱化光斑能量时，集流体10在两个过辊中间的悬空位置中进行打孔造成集流体抖动会比较大，为改善打孔过程抖动问题，一方面，可以将极片过辊时在过辊背面打孔，让集流体抖动降低至最小，另一方面，可以提供支撑构件来稳定集流体。
97.根据一些实施例，支撑构件360可以为夹板的形式，由透明玻璃制成，打孔装置30发出的激光可以穿透该夹板而到达集流体10。夹板和集流体表面之间的距离可以根据需要设定，例如可以小于或等于1mm。
98.支撑构件360对集流体10的支撑作用可以进一步提高打孔的精度。
99.根据本技术的一些实施例，可选地，沿着集流体10的行进路径，可以在打孔装置30的下游，例如在打孔装置30和第二涂布装置40之间，设置有检测单元380。这样，可以在打孔装置30对集流体10打孔之后，对集流体10上形成的孔进行检测。
100.检测单元380可以采用ccd(电荷耦合元件)检测装置，用以检测打孔的孔径和深度、是否存在盲孔等情况，来判定所形成的孔是否符合要求。
101.通过检测单元380可以清楚地了解在集流体10上所形成的孔是否符合要求，为极片的量产提供基础保证。
102.根据本技术的一些实施例，如图1-3所示，极片制造设备1还可以设置有烘干装置50，用于对涂布活性物质之后的集流体10进行烘干。烘干装置50可以采用本领域中常规的烘干装置，例如烘箱，这可以根据需要进行选择。
103.如图1-3所示，烘干装置50可以包括第一烘干装置520和第二烘干装置540。第一烘干装置520可以沿着集流体10的行进方向设置在第一涂布装置20的下游，使得在第一涂布装置20在集流体10的第一侧110上涂布第一活性物质涂层120之后，第一烘干装置520可以用于对该第一活性物质涂层120进行烘干。优选地，第一烘干装置520可以设置在第一涂布装置20和打孔装置30之间，使得涂布有第一活性物质涂层120的集流体10在被烘干之后，再由打孔装置30从集流体10的第二侧130进行打孔。
104.第二烘干装置540可以沿着集流体10的行进方向设置在第二涂布装置40的下游，使得在第二涂布装置40在集流体10的第二侧130上涂布第二活性物质涂层140之后，第二烘干装置540可以用于对该第二活性物质涂层140进行烘干。此外，在对第二活性物质涂层140进行烘干时，第二烘干装置540也可以同时对第一活性物质涂层120进行进一步的烘干操作。在涂布有第一活性物质涂层120和第二活性物质涂层140的集流体10被第二烘干装置540烘干之后，形成极片12，之后极片12由极片卷绕装置13接纳。
105.在经过上述单面涂布、烘干、打孔、双面涂布、烘干之后，可以对所形成的极片12进
行冷压，以将打孔区域压实。
106.根据本技术的一些实施例，还提供一种极片制造方法。参考图7，其示出了根据本技术一些实施例的极片制造方法的流程图。
107.根据本技术的极片制造方法包括行进步骤s100，使集流体10从集流体卷绕装置11开始沿着行进路径行进。该行进路径是如上所述的集流体10的行进路径。
108.在使集流体10沿着行进路径行进时，根据本技术的极片制造方法可以执行第一涂布步骤s200，其中，利用第一涂布装置20在集流体10的第一侧110上涂布活性物质，以形成第一活性物质涂层120。
109.在第一涂布步骤s200完成之后，根据本技术的极片制造方法可以执行打孔步骤s300，其中，利用打孔装置30从集流体10的与第一侧110相对的第二侧130进行打孔。
110.在打孔步骤s300完成之后，根据本技术的极片制造方法可以执行第二涂布步骤s400，其中，利用第二涂布装置40在集流体10的第二侧130上涂布活性物质，以形成第二活性物质涂层140。
111.如上所述，打孔装置30沿着集流体10的行进路径位于第一涂布装置20的下游，而第二涂布装置40沿着集流体10的行进路径位于打孔装置30的下游。也就是，集流体10在极片制造设备1中首先由第一涂布装置20进行一侧的涂布，即执行第一涂布步骤s200，然后由打孔装置30进行打孔，即执行打孔步骤s300，之后由第二涂布装置40进行另一侧的涂布，即执行第二涂布步骤s400。
112.如图4-6所示，通过首先执行第一涂布步骤s200，然后执行打孔步骤s300，之后执行第二涂布步骤s400，由此形成的中间集流体具有通孔的极片，能使电芯快速浸润，极大提升电芯浸润效率，解决高压实密度电芯难浸润、界面浸润不良、析锂黑斑问题，改善电芯性能。
113.如上所述，涂布和打孔的过程是连续的过程，中间没有间断，操作更加简单、成本更低、打孔效率可与涂布速度匹配满足量产需求。
114.根据本技术的打孔仅仅是针对中间的集流体进行打孔，不破坏极片活性物质，避免因活性物质损伤造成k值不良、容量循环跳水等电性能异常。
115.仅仅针对中间的集流体进行打孔，无需在极耳区打孔，避免了极耳区打孔造成冷压断带问题。
116.对于首先进行集流体的双面涂布，然后再打孔的方案，由于是在完成涂布之后进行打孔，因此打孔会破坏所涂布的活性物质，同时还降低了所制造的极片的强度，显著降低了极片的延伸率。对于首先进行集流体打孔，然后再进行双面涂布的方案，在打完孔之后，所形成的孔对涂布过程造成明显的影响，例如影响涂布的均匀性、造成活性物质泄漏等。而根据本技术的先单面涂布、再打孔、然后双面涂布的方案，一方面使得打孔对涂布过程不会造成影响，甚至有利于双面涂布中活性物质的承载，另一方面解决了打孔对活性物质造成破坏的问题，同时显著降低了对所制造的极片的强度和延伸率的影响。
117.根据本技术的一些实施例，可选地，在打孔步骤s300中，可以从集流体10的第二侧130进行打孔，而在集流体10上形成若干通孔18。
118.在集流体10的第一侧110上涂布有第一活性物质涂层120的情况下，从第二侧130进行打孔，可以不破坏已经涂布的第一活性物质涂层120，或者至少减少对第一活性物质涂
层120的破坏。
119.在集流体10上形成若干通孔18，使得第二活性物质涂层140能够与第一活性物质涂层120连通，如图4-6所示，使得电芯的浸润更加容易，有利于电芯快速浸润，提升电芯浸润效率。
120.根据本技术的一些实施例，可选地，在打孔步骤s300中，打孔装置30在对集流体10进行打孔时，可以仅仅在集流体10上形成孔，而不对第一活性物质涂层120造成影响。或者，打孔装置30在对集流体10进行打孔时，可以在集流体10上形成通孔18，但不在第一活性物质涂层120上形成通孔。
121.例如，打孔装置30可以在集流体10上形成通孔18，同时为了实际操作的目的，在形成通孔时可以适当地对第一活性物质涂层120也进行打孔操作。一方面，确保在集流体10上形成通孔18，另一方面，不在第一活性物质涂层120上形成通孔。在这种情况下，通孔18的深度为集流体10的厚度加上第一活性物质涂层120上对应形成的孔的深度。
122.不在第一活性物质涂层120上形成通孔可以减少甚至消除对活性物质的影响，避免因活性物质损伤造成k值不良、容量循环跳水等电性能异常。此外，由于第一活性物质涂层120没有形成通孔，因此在第二涂布装置40在集流体10的第二侧130上涂布活性物质以形成第二活性物质涂层140时，此时涂布的活性物质在通过通孔18之后能够有利地被第一活性物质涂层120接纳，而不会产生泄漏。
123.根据本技术的一些实施例，可选地，在第二涂布步骤s400中，可以使活性物质进入在集流体10上由打孔装置30形成的孔，即第二活性物质涂层140的一部分进入集流体10上形成的孔内。
124.在打孔装置30在集流体10上形成通孔18的情况下，如图4-6所示，在第二涂布装置40对集流体10进行涂布时，活性物质可以穿过通孔18而与第一活性物质涂层120接触，这样第一活性物质涂层120和第二活性物质涂层140通过通孔18彼此相连。优选地，通孔18可以被活性物质完全填充而不留空隙。
125.在第一活性物质涂层120和第二活性物质涂层140通过通孔18彼此相连的情况下，能够在电芯浸润过程中更进一步地有利于电解液穿过通孔而快速地浸润极片，缩短浸润时间，提高浸润效率。
126.根据本技术的一些实施例，可选地，在打孔步骤s300中，可以通过打孔装置30的多个打孔单元320、340对集流体的不同位置进行打孔。这些打孔单元320、340可以沿竖直方向错位布置，以便根据打孔工艺方案需要来实现期望的打孔阵列。
127.根据本技术的一些实施例，可选地，第一涂布装置20、打孔装置30和第二涂布装置40可以是同步地进行操作。
128.当集流体10沿着行进路径行进时，第一涂布装置20、打孔装置30和第二涂布装置40可以同时进行操作，形成三者的联动操作。在其中一个或多个装置出现故障或异常的情况下，其余的装置可以同步停止操作。
129.首先执行第一涂布步骤s200，然后执行打孔步骤s300，之后执行第二涂布步骤s400，这是针对集流体的同一个区域而言的，也就是对于集流体的某个区域，在该区域上，按顺序执行涂布、打孔、涂布。第一涂布装置20、打孔装置30和第二涂布装置40同时进行操作，是针对整个集流体的行进路径而言的，它们同时操作的对象并非集流体上的同一个区
域。
130.根据本技术的一些实施例，可选地，在打孔步骤s300之后，可以利用检测单元380对集流体10上形成的孔进行检测。
131.如上所述，检测单元380可以沿着集流体10的行进路径设置，可以设置在打孔装置30的下游，例如设置在打孔装置30和第二涂布装置40之间。检测单元380可以采用ccd(电荷耦合元件)检测装置，用以检测打孔的孔径和深度、是否存在盲孔等情况，来判定所形成的孔是否符合要求。
132.通过检测单元380可以清楚地了解在集流体10上所形成的孔是否符合要求，为极片的量产提供基础保证。
133.根据本技术的一些实施例，请参考图8，其示出了极片制造方法的流程图。可选地，在第一涂布步骤s200之后且在打孔步骤s300之前，可以执行第一烘干步骤s250，其中，在第一涂布装置20在集流体10的第一侧110上涂布第一活性物质涂层120之后，利用第一烘干装置520对涂布有第一活性物质涂层120的集流体10进行烘干。
134.根据本技术的一些实施例，可选地，在打孔步骤s300之后且在第二涂布步骤s400之前，可以执行第二烘干步骤s450，其中，在第二涂布装置40在集流体10的第二侧130上涂布第二活性物质涂层140之后，利用第二烘干装置540对涂布有第一活性物质涂层120和第二活性物质涂层140的集流体10进行烘干。
135.在经过上述单面涂布、烘干、打孔、双面涂布、烘干之后，可以对所形成的极片12进行冷压，以将打孔区域压实。压实之后，极片的抗拉强度与未打孔的极片无明显差异，延伸率会有所下降，但打孔后极片的延伸率对于阳极片而言大于1.5％，对于阴极片而言大于1.0％，在目前压实密度pd 1.7g/cc条件下不会出现断带问题。
136.根据本技术的一些实施例，本技术还提供了极片12，其是利用上述极片制造设备制造的，或者是利用极片制造方法制造的。极片12的集流体10上形成有孔，集流体10的第一侧110上涂布有第一活性物质涂层120，集流体10的第二侧130上涂布有第二活性物质涂层140，其中第一侧110与第二侧130相对，第一活性物质涂层120和第二活性物质涂层140将集流体10上形成的孔填充并封闭。
137.根据本技术的一些实施例，本技术还提供了一种电池，包括以上任一方案所述的极片。
138.根据本技术的一些实施例，本技术还提供了一种用电装置，包括以上任一方案所述的电池，并且电池用于为用电装置提供电能。
139.用电装置可以是前述任一应用电池的设备或系统。
140.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本技术的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本技术并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

技术特征：
1.一种极片制造设备(1)，其特征在于，包括：第一涂布装置(20)，被配置为在集流体(10)的第一侧(110)上涂布第一活性物质涂层(120)；打孔装置(30)，被配置为从所述集流体(10)的第二侧(130)对所述集流体(10)进行打孔，所述第二侧(130)与所述第一侧(110)相对；以及第二涂布装置(40)，被配置为在所述集流体(10)的所述第二侧(130)上涂布第二活性物质涂层(140)，其中，所述打孔装置(30)沿着所述集流体(10)的行进路径位于所述第一涂布装置(20)的下游，并且所述第二涂布装置(40)沿着所述集流体(10)的行进路径位于所述打孔装置(30)的下游。2.根据权利要求1所述的极片制造设备，其特征在于，所述打孔装置(30)被配置为从所述集流体(10)的第二侧(130)对所述集流体(10)进行打孔，使得在所述集流体(10)上形成若干通孔(18)。3.根据权利要求1或2所述的极片制造设备(1)，其特征在于，所述打孔装置(30)被配置为在对所述集流体(10)进行打孔时不在所述第一活性物质涂层(120)上形成通孔。4.根据权利要求1至3中任一项所述的极片制造设备(1)，其特征在于，所述第二涂布装置(40)被配置为使部分所述第二活性物质涂层(140)填充入所述集流体(10)上形成的孔。5.根据权利要求1至4中任一项所述的极片制造设备(1)，其特征在于，所述打孔装置(30)包括沿竖直方向间隔布置的多个打孔单元(320、340)，所述多个打孔单元(320、340)被配置为对所述集流体(10)的不同位置进行打孔。6.根据权利要求5所述的极片制造设备(1)，其特征在于，所述多个打孔单元(320、340)沿所述竖直方向错位布置。7.根据权利要求1至6中任一项所述的极片制造设备(1)，其特征在于，所述极片制造设备(1)还包括支撑构件(360)，所述支撑构件(360)被配置为在所述打孔装置(30)对所述集流体(10)进行打孔时为所述集流体(10)提供支撑。8.根据权利要求1至7任一项所述的极片制造设备(1)，其特征在于，沿着所述集流体(10)的行进路径在所述打孔装置(30)与所述第二涂布装置(40)之间设置有检测单元(380)，所述检测单元(380)被配置为对所述集流体(10)上形成的孔进行检测。9.一种极片制造方法，其特征在于，所述极片制造方法包括以下步骤：使集流体(10)沿着行进路径行进；利用第一涂布装置(20)在所述集流体(10)的第一侧(110)上涂布第一活性物质涂层(120)；利用打孔装置(30)从所述集流体(10)的第二侧(130)对所述集流体(10)进行打孔，所述第二侧(130)与所述第一侧(110)相对；以及利用第二涂布装置(40)在所述集流体(10)的所述第二侧(130)上涂布第二活性物质涂层(140)，其中，所述打孔装置(30)沿着所述集流体(10)的行进路径位于所述第一涂布装置(20)的下游，并且所述第二涂布装置(40)沿着所述集流体(10)的行进路径位于所述打孔装置(30)的下游。
10.根据权利要求9所述的极片制造方法，其特征在于，在从所述集流体(10)的所述第二侧(130)对所述集流体(10)进行打孔时，在所述集流体(10)上形成若干通孔(18)。11.根据权利要求9或10所述的极片制造方法，其特征在于，在对所述集流体(10)进行打孔时不在所述第一活性物质涂层(120)上形成通孔。12.根据权利要求9至11中任一项所述的极片制造方法，其特征在于，在利用所述第二涂布装置(40)涂布所述第二活性物质涂层(140)时，所述第二活性物质涂层(140)填充入所述集流体(10)上形成的孔。13.根据权利要求9至12中任一项所述的极片制造方法，其特征在于，所述打孔装置(30)包括沿竖直方向间隔布置的多个打孔单元(320、340)，所述方法还包括利用所述多个打孔单元(320、340)对所述集流体(10)的不同位置进行打孔。14.根据权利要求9至13中任一项所述的极片制造方法，其特征在于，所述第一涂布装置(20)、所述打孔装置(30)和所述第二涂布装置(40)同步地进行操作。15.根据权利要求9至14中任一项所述的极片制造方法，其特征在于，所述方法还包括利用沿着所述集流体(10)的行进路径在所述打孔装置(30)和所述第二涂布装置(40)之间设置的检测单元(380)对所述集流体(10)上形成的孔进行检测。16.一种极片(12)，其特征在于，所述极片(12)是利用根据权利要求1至8中任一项所述的极片制造设备(1)制造的，或者是通过根据权利要求9至15中任一项所述的极片制造方法制造的，其中，所述极片(12)的集流体(10)上形成有孔，所述集流体(10)的第一侧(110)上涂布有所述第一活性物质涂层(120)，所述集流体(10)的第二侧(130)上涂布有所述第二活性物质涂层(140)，所述第一侧(110)与所述第二侧(130)相对，所述第一活性物质涂层(120)和所述第二活性物质涂层(140)将所述集流体(10)上形成的孔填充并封闭。17.一种电池，其特征在于，包括根据权利要求16所述的极片(12)。18.一种用电装置，其特征在于，包括根据权利要求17所述的电池，所述电池用于提供电能。

技术总结
本申请公开了一种极片制造设备，包括：第一涂布装置，被配置为在集流体的第一侧上涂布第一活性物质涂层；打孔装置，被配置为从所述集流体的第二侧对所述集流体进行打孔，所述第二侧与所述第一侧相对；以及第二涂布装置，被配置为在所述集流体的所述第二侧上涂布第二活性物质涂层。所述打孔装置沿着所述集流体的行进路径位于所述第一涂布装置的下游，并且所述第二涂布装置沿着所述集流体的行进路径位于所述打孔装置的下游。本申请还涉及极片制造方法、利用上述极片制造设备和方法制造的极片、包括该极片的电池以及包括该电池的用电装置。置。置。


技术研发人员：李迪武 商红武 李世松 车欢 汤振光 廖林晨
受保护的技术使用者：宁德时代新能源科技股份有限公司
技术研发日：2021.12.31
技术公布日：2023/7/13