(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111553608.3 (22)申请日 2021.12.17 (71)申请人 浙江工业大 学 地址 310014 浙江省杭州市拱 墅区潮王路 18号 (72)发明人 李波　罗准　姚建华　 (74)专利代理 机构 杭州天正专利事务所有限公 司 33201 专利代理师 王兵　崔国艳 (51)Int.Cl. H01M 4/13(2010.01) H01M 4/139(2010.01) H01M 4/04(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 锂离子电池负极材料夹层结构的激光制备 方法及制造设备 (57)摘要 本发明公开了一种锂离子电池负极材料夹 层结构的激光制备方法， 包括以下步骤： 对基板 进行预处理； 将基板处于保护气氛围内， 并进行 多次铺粉和激光烧结， 获得夹层结构负极； 对夹 层结构负极进行干燥处理、 切割、 组装成锂离子 电池， 并检测锂离子电池的电化学性能； 本发明 还包括制备设备， 包括： 分粉铺粉装置， 包括壳 体、 铺粉部、 位置调节机构和升降机构； 激光烧结 装置， 包括激光器和泵源器； 保护气装置， 包括供 气部和气管； 以及控制装置， 设置于所述壳体上， 包括人机交互界面和控制器。 本发 明的有益效果 是： 通过将不同种的材料进行复合制备夹层结构 负极， 结合不同材料的优异性能， 使得制备的夹 层结构负极材料具有长的循环寿命和优异的电 化学性能。 权利要求书2页 说明书7页 附图12页 CN 114709362 A 2022.07.05 CN 114709362 A 1.锂离子电池负极材 料夹层结构的激光制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 1)对基板进行 预处理， 去除锂离 子电池负极材 料表面杂质； 2)将基板处于保护气氛围内， 然后在基板表面进行多次铺粉和激光烧结， 获得夹层结 构负极； 所述基板表面铺设粉末为负极材 料粉末； 3)对夹层结构负极进行干燥处 理； 4)将夹层结构负极切割成规格相同的电极片， 并挑选质量均一的电极片直接作为锂离 子电池负极， 与预 先备好的电池壳、 电解液、 隔膜及弹片按照顺序组装成锂离 子电池； 5)将制备的锂离子电池浸入电解液中， 待锂离子电池充分浸湿后检测锂离子电池的电 化学性能。 2.如权利要求1所述的锂离子电池负极材料夹层结构的激光制备方法， 其特征在于： 所 述负极材 料粉末为 碳基材料、 硅基材 料、 锡基和钴基材 料中的一种或两种及以上的组合。 3.如权利要求1所述的锂离子电池负极材料夹层结构的激光制备方法， 其特征在于： 所 述保护气为氩气， 气体流 量为15L/mi n。 4.如权利要求1所述的锂离子电池负极材料夹层结构的激光制备方法， 其特征在于： 所 述基板进行激光烧结时的激光波长为532nm， 脉冲频率1kHz～30kHz,脉宽1～100ns， 单脉冲 能量0.1～10 ×10‑4J， 激光扫面速度10～3 50mms‑1,并且激光垂直于基板 。 5.如权利要求1所述的锂离子电池负极材料夹层结构的激光制备方法， 其特征在于： 所 述基板进行铺粉的方式为平行重复， 铺粉速度 0.5～2m2/min； 且铺粉层数为1～5层， 每层粉 层的厚度为20～10 0 μm， 整个所述夹层结构负极的厚度为5 0～500 μm。 6.利用权利要求1～5任意一项所述的锂离子电池负极材料夹层结构的激光制备方法 构建的制造设备， 其特 征在于， 包括： 分粉铺粉装置， 包括壳体、 铺粉部、 位置调节机构和升降机构， 所述壳体内腔经横隔板 分为工作腔和激光发生腔， 并且所述横隔板上设有操作口； 所述铺粉部设置于所述壳体的 工作腔内， 并且所述铺粉部内设有若干独立的铺粉腔， 每个铺粉腔均设有至少一个可控制 出粉速率的铺粉出 口； 所述位置调节机构设置于所述工作腔 内， 并且所述位置调节机构的 调节端与所述铺粉部相连接， 用于驱动所述铺粉部在壳体内往复铺粉移动； 所述升降机构 设置于所述激光发生腔内， 并且所述 述升降机构的顶部设有一可通过操作口 的升降台； 激光烧结装置， 包括激光器和泵源器， 所述激光器设置于所述壳体的内顶部， 并且所述 激光器的出光口对准升降台组件； 所述泵源器设置于所述激光发生腔中， 并且所述泵源器 的出光口通过光纤与所述激光器的进光口相连接； 保护气装置， 包括供气部和气管， 所述供气部设置于所述激光发生腔中， 并且所述供气 部通过气管与所述工作腔相连通； 以及控制装置， 设置于所述壳体上， 包括人机交互界面和控制器， 所述控制器设置于所 述人机交互界面内， 所述控制器的信号传输端口与所述人机交互界面信号传输端口电连 接， 所述控制器的信号输出端口分别与所述激光器、 泵源器、 位置调节机构以及所述升降机 构的控制端电连接 。 7.如权利要求6所述的制造设备， 其特征在于： 所述壳体包括上壳体和下壳体， 所述上 壳体的底板为分隔上、 下壳体的横隔板， 所述上壳体的前端枢接有门体组件， 所述上壳体的 底板上设有操作口； 所述下壳体设置于所述上壳体底部， 并且所述下壳体的内设有底部支权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114709362 A 2撑台和支撑柱， 所述底部支撑台通过所述支撑柱连接于所述上壳体的底板下方， 并且所述 底部支撑台与所述下壳体的底板之间留有容纳泵源器的空间。 8.如权利要求7所述的制造设备， 其特征在于： 所述铺粉部包括分粉盒、 铺粉盒和粉末 流量控制装置， 所述分粉盒内设若干独立的分粉腔， 且每个所述分粉腔的底部均设有一分 粉出口； 所述铺粉盒设置于所述分粉盒的正下方， 所述铺粉盒设有若干独立且与分粉腔一 一对应的铺 粉腔， 所述铺 粉腔底部 设有铺粉出口， 所述铺 粉腔的顶部开口， 用于接收自分粉 出口掉落的粉末； 所述分粉 出口和/或所述铺 粉出口处配装粉末流量控制装置， 用于控制出 粉速率。 9.如权利要求8所述的制造设备， 其特征在于： 所述位置调节机构包括驱动电机和丝 杠， 所述丝杠可转动地水平设置于所述壳体的工作腔中， 所述丝杠的端部与所述驱动电机 的动力输出端相连接； 所述丝杠穿设于所述铺粉盒的内螺纹孔中， 并且所述丝杠的外螺纹 与所述内螺纹孔的内螺纹啮合， 用于驱动所述铺粉盒 沿所述丝杠轴向移动。 10.如权利要求9所述的制造设备， 其特征在于： 所述升降机构包括支撑 台、 液压缸和升 降台， 所述支撑台设置于所述底部支撑台的顶部； 所述液压缸竖向设置于所述支撑台上， 并 保持所述液压缸 的升降端竖直向上伸缩； 所述升降台水平设置于所述液压缸 的升降端， 并 且所述升降台的外轮廓小于所述操作口。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114709362 A 3