CN103357557A

CN103357557A - 制备锂锰一次电池正极极片的高粘度浆料连续涂布方法

Info

Publication number: CN103357557A
Application number: CN2013102584169A
Authority: CN
Inventors: 皮正杰; 李节宾; 白宏永; 李磊; 孟庆英; 李军升; 任冰; 王静; 张宏皓
Original assignee: No213 Research Institute Of China North Industries Group Corp
Current assignee: No213 Research Institute Of China North Industries Group Corp
Priority date: 2013-06-25
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2013-10-23

Abstract

本发明提供了一种制备锂锰一次电池正极极片的高粘度浆料连续涂布方法，将经热处理后的电解二氧化锰与导电炭黑混合，然后加入含极性醇类溶剂的去离子水或蒸馏水继续混合，得到湿的混合物；接着加入锂电池常用粘结剂的水溶液继续混合，即得到高粘度浆料；将高粘度混合浆料制成粒状，经涂布辊辊压后成为连续片状并经辊压后粘结在集流体两侧，连续制备出厚度均匀的正极料片，经烘干、辊压、裁切及清粉工序处理后即得到所需的正极极片。本发明提高了生产效率和产品一致性，保证了料片厚度的均匀性，提高了极片的性能。

Description

制备锂锰一次电池正极极片的高粘度浆料连续涂布方法

技术领域

本发明涉及锂锰一次电池的制造领域，具体涉及一种用于制备锂锰一次电池正极极片的高粘度浆料连续涂布方法。

背景技术

锂金属一次电池是已知化学电源中比能量最高的系列之一，其中锂锰一次电池又是最安全的一种。在无线射频识别技术物联网、烟感报警器、智能电子仪表等应用领域均有着广泛的市场，具有高安全性、高可靠性、高比能量、高环境适应性、储存性能好（无电压滞后）及性价比优越等特点。

锂锰一次电池现有的涂布方法包括辊压法及涂膏法。辊压法是将二氧化锰、导电剂、石墨及粘结剂充分混合并加入无水乙醇，滚压成薄片，经裁剪后再将两片裁好的薄片滚压在基体两侧，多次辊压后达到设计厚度。涂膏法是用专用刮板将配好的粘稠状物涂布在泡沫镍或三维铝基体上，填充三维网格空隙中，然后经烘干后滚压和裁剪。以上两种方法都存在以下缺点：1)无法连续工作生产：上述两种方法制备过程不连续，工艺相对复杂，大量的手工操作影响生产效率和正极极片品质；2）辊压法适合生产较厚的正极极片，而涂膏法适合生产较薄的正极极片，但是极片厚度不易控制；3）辊压法需要加入石墨来增加料片的延展性，这样却导致了电池性能的降低。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于制备锂锰一次电池正极极片的高粘度浆料连续涂布方法，将配置好的高粘度浆料经辊压挤出后连续辊压在基体两侧，连续出料，可以根据需要进行裁剪，减少了之后的辊压次数，提高了生产效率和产品一致性；调节各个辊间隙调整料片的厚度，保证了料片厚度的均匀性；减少了添加剂的添加，提高了极片的性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

将经200℃～600℃热处理2-20h后的电解二氧化锰与导电炭黑混合0.1-10h，然后加入含极性醇类溶剂的去离子水或蒸馏水，继续混合0.1-10h，得到湿的混合物；接着加入锂电池常用粘结剂的水溶液继续混合0.5-60min，即得到高粘度浆料；上述电解二氧化锰、导电炭黑和锂电池常用粘结剂的质量比为70～95：2～10：3～20，极性醇类溶剂和去离子水或蒸馏水的质量比为0.01～5：100，最终制得的高粘度浆料的液固质量比为25～45：100；将高粘度混合浆料制成粒状，经涂布辊辊压后成为连续片状并经辊压后粘结在集流体两侧，连续制备出厚度均匀的正极料片，经烘干、辊压、裁切及清粉工序处理后即得到所需的正极极片。

所述的极性醇类溶剂包括乙醇、异丙醇或正丁醇。

所述的锂电池常用粘结剂包括聚四氟乙烯（PTFE）、羧甲基纤维素钠（CMC）、聚乙烯醇（PVA）、聚烯烃类（PP、PE）、改性SBR橡胶、弗化橡胶、聚氨酯及聚偏二氟乙烯（PVDF/NMP）。

本发明的有益效果是：所述正极极片的厚度及均匀一致性的实现方法：调节各个涂布辊的间隙，不同的间隙即可制备出不同厚度的正极极片；连续涂布保证了制备的正极极片的质量及均匀一致性。

所述较高性能的正极极片的实现原理：提高正极极片中电解二氧化锰实际的含量，不需要加入石墨增加极片延展性，从而消除了石墨添加剂对性能的不利影响，同时也提高了正极极片的性能。

所述正极极片涂布高效率的实现方法：使用高粘度浆料以减少水含量，以及釆用连续涂布工艺，从而实现高速涂布，提高生产效率。

附图说明

图1是本发明用涂布机的结构的示意图；

图中，1-涂布辊1；2-涂布辊2；3-涂布辊3；4-涂布辊4；5-料斗，6-集流体，A-转向。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明将经200℃～600℃热处理2-20h后的电解二氧化锰与导电炭黑混合（混合时间0.1-10h），然后加入含极性醇类溶剂（例如乙醇、异丙醇、正丁醇）的去离子水或蒸馏水，继续混合0.1-10h，得到湿的混合物；接着按比例加入锂电池常用粘结剂的水溶液继续混合（混合0.5-60min），即得到高粘度浆料。上述电解二氧化锰、导电炭黑和锂电池常用粘结剂（例如：聚四氟乙烯（PTFE）、羧甲基纤维素钠（CMC）、聚乙烯醇（PVA）、聚烯烃类（PP、PE）及其他的共聚物、粘结性能良好地改性SBR橡胶、弗化橡胶、聚氨酯及聚偏二氟乙烯（PVDF/NMP））的固含量的质量比为70～95：2～10：3～20；极性醇类溶剂和去离子水或蒸馏水的质量比为0.01～5：100，最终制得的高粘度浆料的液固质量比为25～45：100。最后将高粘度混合浆料制成粒状，然后将制成的粒状浆料放入涂布辊两侧的料斗，浆料经涂布辊辊压后成为连续片状并经辊压后粘结在集流体两侧，连续制备出厚度均匀的正极料片，经烘干、辊压、裁切及清粉工序处理后即得到所需的正极极片。

所述正极极片的制备需采用上述连续涂布方法的涂布机。所述涂布机如图1所示，包括左右两组涂布辊，以及料斗。所述两组涂布辊由一小一大两个涂布辊之间相切，上下竖直排列组成，两组涂布辊之间下部大辊相切，所述料斗位于两组涂布辊两侧。即由小直径涂布辊1和大直径涂布辊3构成一组，小直径涂布辊2和大直径涂布辊4构成一组，料斗5分别装在大直径涂布辊3和大直径涂布辊4上，高粘度浆料分别由小直径涂布辊1和大直径涂布辊3之间和小直径涂布辊2和大直径涂布辊4之间辊压成片料，覆盖在集流体6的两侧，由大直径涂布辊3和大直径涂布辊4之间辊压。

所述正极极片的厚度及均匀一致性的实现方法：调节涂布辊1和3，2和4，3和4的间隙，满足2×涂布辊1和3（或2和4）的间隙+集流体厚度≧大直径涂布辊3和大直径涂布辊4的间隙，不同的间隙即可制备出不同厚度的正极极片；连续涂布保证了制备的正极极片的质量及均匀一致性。

使用图1所示的涂布机，本发明所述锂锰一次电池正极极片涂布方法，包括以下步骤：（1）按照正极极片厚度要求，调节1和3，2和4，3和4涂布辊之间的间隙；（2）将高粘度浆料加入涂布机两侧料斗5；（3）高粘度浆料经涂布辊1，3与涂布辊2，4挤压后，再经涂布辊3，4辊压在集流体两侧，即制备出连续的正极极片；（4）连续制备的正极极片再经烘干（烘烤温度范围：90-300°C）、辊压（经辊压后，控制极片厚度参考经验公式控制：极片厚度=0.6*大辊之间间隙）、裁剪、清粉即可得到要求的正极极片。

Claims

1.一种制备锂锰一次电池正极极片的高粘度浆料连续涂布方法，其特征在于包括以下步骤：将经200℃～600℃热处理2-20h后的电解二氧化锰与导电炭黑混合0.1-10h，然后加入含极性醇类溶剂的去离子水或蒸馏水，继续混合0.1-10h，得到湿的混合物；接着加入锂电池常用粘结剂的水溶液继续混合0.5-60min，即得到高粘度浆料；上述电解二氧化锰、导电炭黑和锂电池常用粘结剂的质量比为70～95：2～10：3～20，极性醇类溶剂和去离子水或蒸馏水的质量比为0.01～5：100，最终制得的高粘度浆料的液固质量比为25～45：100；将高粘度混合浆料制成粒状，经涂布辊辊压后成为连续片状并经辊压后粘结在集流体两侧，连续制备出厚度均匀的正极料片，经烘干、辊压、裁切及清粉工序处理后即得到所需的正极极片。

2.根据权利要求1所述的制备锂锰一次电池正极极片的高粘度浆料连续涂布方法，其特征在于：所述的极性醇类溶剂包括乙醇、异丙醇或正丁醇。

3.根据权利要求1所述的制备锂锰一次电池正极极片的高粘度浆料连续涂布方法，其特征在于：所述的锂电池常用粘结剂包括聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚烯烃类、改性SBR橡胶、弗化橡胶、聚氨酯及聚偏二氟乙烯。