CN104953091B - 锂电池极片的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池极片的制备工艺，包括如下步骤：称量，称取粉末状的活性材料和葡萄糖；干混，将称好的活性材料和葡萄糖加入行星搅拌机中，进行搅拌和分散；研磨，将完成干混的活性材料和葡萄糖加入球磨机中研磨；加粉，将完成研磨的活性材料和葡萄糖加入极片成型机的计量喷雾器中；喷粉，将金属网输送至两个计量喷雾器的喷嘴之间进行喷粉；热压，完成喷粉后的金属网进入两并排的压辊之间形成半成形极片；碳化，热压后的半成形极片进入推板炉内形成极片；收卷，极片在收卷装置上收卷。本发明，葡萄糖代替溶剂变成极片的粘结骨架和导电剂，省掉了粘结剂和导电剂，降低了生产成本，提高了生产效率。

Description

锂电池极片的制备工艺
技术领域
本发明涉及锂电池的极片制造，具体涉及锂电池极片的制备工艺。
背景技术
目前，锂离子电池(简称锂电池)极片的生产工艺主要包括：制胶、混料、涂布、烘烤、辊压等工序。其中，制胶是将粘结剂与溶剂溶解或溶胀，根据制胶溶剂的不同，可分为水性极片和油性极片。油性极片溶剂NMP价格高，涂布后烘烤阶段能耗高，而且会对环境造成污染，对操作人员的人身健康造成威胁；水性极片则成本低廉、环保，但极片中的水分在常规烘烤温度下难以彻底除净，残留水分严重影响电池使用寿命。混料，是将活性材料、导电剂和其它添加剂与胶液混匀。涂布，是将活性材料均匀涂敷于基材上。烘烤，就是对涂布后的基材附着的活性材料进行加热干燥。辊压，是对涂布材料进行一定程度的压缩、压实成为要求厚度的极片。
传统工艺制取胶液和涂布、烘烤是必不可少的工序。为了保证粘结效果和极片电子导电性，涂敷材料中粘结剂和导电剂也是必不可少，并且还不能低于一定比例。传统粘结剂是高分子聚合物，属于绝缘体，配方含量太少会影响粘结效果，造成涂布极片掉粉、粘接力差，配方中含量太多又会减弱极片导电性，造成极片阻抗大，组装成电芯后，电池容量低、循环差、发热量高、安全性差。此外，导电剂和粘结剂价格昂贵，占极片成本的3％-8％。
传统极片生产工艺造成如下不利因素：1.使用有机溶剂NMP，给环境和员工健康带来不利影响。2.必须使用粘结剂进行粘结，造成极片导电性下降。3.必须使用导电剂来提高正极片的导电子能力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是目前的极片生产工艺危害环境和人身健康、必须使用高分子聚合物作为粘结剂进行粘结、使用导电剂提高极片导电性的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供了一种锂电池极片的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
称量，称取粉末状的活性材料和葡萄糖，活性材料的重量份数为92～96份，葡萄糖的重量份数为4～8份；
干混，将称好的活性材料和葡萄糖加入行星搅拌机中，先用15～25r/min的转速搅拌1～1.5h，再采用350～500r/min的转速同时进行搅拌和分散1～1.5h；
研磨，将完成干混的活性材料和葡萄糖加入球磨机中，研磨0.5～0.7h；
加粉，将完成研磨的活性材料和葡萄糖加入极片成型机的计量喷雾器中；
喷粉，将厚度为25～30μm的金属网输送至极片成型机中的两个计量喷雾器的喷嘴之间，进行喷粉，设置走带速度4～5m/min，喷粉量10～12g/s；
热压，完成喷粉后的金属网进入极片成型机中的两并排的压辊之间，两压辊之间的辊缝150～175μm，压辊加热至70～90℃，形成半成形极片；
碳化，热压后的半成形极片进入极片成型机中的推板炉内，将推板炉温度设定为400～600℃，进行高温碳化烧结形成极片；
收卷，极片在收卷装置上收卷。
在上述锂电池极片的制备工艺中，制备正极片时，所述活性材料为：钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂。
在上述锂电池极片的制备工艺中，制备负极片时，所述活性材料为石墨和中间相碳微球。
在上述锂电池极片的制备工艺中，制备正极片时，采用15r/min搅拌1h，再采用500r/min同时进行搅拌和分散1h，研磨0.7h。
在上述锂电池极片的制备工艺中，制备负极片时，采用25r/min搅拌1.5h，再采用350r/min同时进行搅拌和分散1.5h，研磨0.5h。
在上述锂电池极片的制备工艺中，制备正极片时，金属网采用铝网，厚度为30μm，喷粉的走带速度为4m/min，喷粉量12g/s，热压时的辊缝为175μm，压辊加热至90℃，碳化温度600℃。
在上述锂电池极片的制备工艺中，制备负极片时，金属网采用铜网，厚度为25μm，喷粉的走带速度为5m/min，喷粉量10g/s，热压时的辊缝为150μm，压辊加热至70℃，碳化温度400℃。
本发明采用活性材料和葡萄糖放入搅拌机和球磨机中进行干混，采取干粉渗透技术将活性材料喷射在金属网基材上，葡萄糖在热压时半融化，代替传统的有机溶剂变成极片的粘结骨架和导电剂，将活性材料与金属网紧密结合，有效防止有毒溶剂危害人体健康和环境污染，省掉了粘结剂和导电剂，降低了生产成本，也省去了传统工艺中的制胶和烘烤工艺，提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明中极片成型机的结构示意图。
具体实施方式
本发明所采用的技术方案是提供了一种锂电池极片的制备工艺，降低了生产成本，提高了生产效率。下面结合具体实施例和说明书附图对本发明予以详细说明。
本发明提供的锂电池极片的制备工艺包括锂电池极片的制备工艺，包括如下步骤：
称量，称取粉末状的活性材料和葡萄糖，活性材料的重量份数为92～96份，葡萄糖的重量份数为4～8份；
干混，将称好的活性材料和葡萄糖加入行星搅拌机中，先用15～25r/min的的转速搅拌1～1.5h，再用350～500r/min的转速同时进行搅拌和分散1～1.5h；
研磨，将完成干混的活性材料和葡萄糖加入球磨机中，研磨0.5～0.7h；
加粉，将完成研磨的活性材料和葡萄糖加入极片成型机的计量喷雾器中；
其中极片成型机的结构如图1所示，极片成型机上设有两相对的计量喷雾器2、两并排的压辊3、推板炉5和收卷装置7。
喷粉，将厚度为25～30μm的金属网1输送至极片成型机中的两个计量喷雾器2的喷嘴之间，进行喷粉，设置走带速度4～5m/min，喷粉量10～12g/s；
热压，完成喷粉后的金属网进入极片成型机中的两并排的压辊3之间，两压辊3之间的辊缝150～175μm，压辊3加热至为70～90℃，形成半成形极片4；
碳化，热压后的半成形极片4进入极片成型机中的推板炉5内，将推板炉温度5设定为400～600℃，进行高温碳化烧结形成极片6；
收卷，极片6在收卷装置7上收卷。
进一步地，制备正极片时，活性材料为：钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂。
进一步地，制备负极片时，活性材料为石墨和中间相碳微球。
进一步地，制备正极片时，采用15r/min搅拌1h，采用500r/min同时进行搅拌和分散1h，研磨0.7h。
进一步地，制备负极片时，采用25r/min搅拌1.5h，采用350r/min同时进行搅拌和分散1.5h，研磨0.5h。
进一步地，制备正极片时，金属网采用铝网，厚度为30μm，喷粉的走带速度为4m/min，喷粉量12g/s，热压时的辊缝为175μm，压辊加热至90℃，碳化温度600℃。
进一步地，制备负极片时，金属网采用铜网，厚度为25μm，喷粉的走带速度为5m/min，喷粉量10g/s，热压时的辊缝为150μm，压辊加热至70℃，碳化时的温度为400℃。
实施例1(制备正极片)
称量，称取粉末状的活性材料和葡萄糖，活性材料为钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂，活性材料中各部分的配比可参照现有技术，活性材料重量份数为92份，葡萄糖的重量份数为8份；
干混，将称好的活性材料和葡萄糖加入行星搅拌机中，先用15r/min的转速搅拌1h，再采用500r/min同时进行搅拌和分散1h；
研磨，将完成干混的活性材料和葡萄糖加入球磨机中，研磨0.7h；
加粉，将完成研磨的活性材料和葡萄糖加入极片成型机的计量喷雾器2中；
喷粉，将厚度为30μm的铝网1输送至极片成型机中的两个计量喷雾器2的喷嘴之间，进行喷粉，设置走带速度4m/min，喷粉量12g/s；
热压，完成喷粉后的铝网1进入极片成型机中的两并排的压辊3之间，两压辊3之间的辊缝175μm，压辊3加热至为90℃，形成半成形极片4；
碳化，热压后的半成形极片4进入极片成型机中的推板炉5内，将推板炉5温度设定为600℃，进行高温碳化烧结形成极片6；
收卷，极片6在收卷装置7上收卷。
所得极片6为正极片，测试后得知，极片6粘结性良好，导电性良好，面密度误差≤2.5％。
实施例2(制备负极片)
称量，称取粉末状的活性材料和葡萄糖，活性材料为FSN-1和MBMC，二者的配比参照现有技术，活性材料的重量份数为96份，葡萄糖的重量份数为4份；
干混，将称好的活性材料和葡萄糖加入行星搅拌机中，采用25r/min搅拌1.5h，采用350r/min同时进行搅拌和分散1.5h；
研磨，将完成干混的活性材料和葡萄糖加入球磨机中，研磨0.5h；
加粉，将完成研磨的活性材料和葡萄糖加入极片成型机的计量喷雾器2中；
喷粉，将厚度为25μm的铜网1输送至极片成型机中的两个计量喷雾器2的喷嘴之间，进行喷粉，设置走带速度5m/min，喷粉量10g/s；
热压，完成喷粉后的铜网1进入极片成型机中的两并排的压辊3之间，两压辊3之间的辊缝150μm，压辊3加热至为70℃，形成半成形极片4；
碳化，热压后的半成形极片4进入极片成型机中的推板炉5内，将推板炉5温度设定为400℃，进行高温碳化烧结形成极片6；
收卷，极片6在收卷装置7上收卷。
所得极片6为负极片，测试后得知，极片6粘结性良好，导电性良好，面密度误差≤3％。
本发明采用活性材料和葡萄糖放入搅拌机和球磨机中进行干混，采取干粉渗透技术将活性材料喷射在金属网基材上，葡萄糖在热压时半融化，代替传统的有机溶剂变成极片的粘结骨架和导电剂，将活性材料与金属网紧密结合，有效防止有毒溶剂危害人体健康和环境污染，省掉了粘结剂和导电剂，降低了生产成本，也省去了传统工艺中的制胶和烘烤工艺，提高了生产效率。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.锂电池极片的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
称量，称取粉末状的活性材料和葡萄糖，活性材料的重量份数为92～96份，葡萄糖的重量份数为4～8份；
干混，将称好的活性材料和葡萄糖加入行星搅拌机中，先用15～25r/min的转速搅拌1～1.5h，再采用350～500r/min的转速同时进行搅拌和分散1～1.5h；
研磨，将完成干混的活性材料和葡萄糖加入球磨机中，研磨0.5～0.7h；
加粉，将完成研磨的活性材料和葡萄糖加入极片成型机的计量喷雾器中；
喷粉，将厚度为25～30μm的金属网输送至极片成型机中的两个计量喷雾器的喷嘴之间，进行喷粉，设置走带速度4～5m/min，喷粉量10～12g/s；
热压，完成喷粉后的金属网进入极片成型机中的两并排的压辊之间，热压时两压辊之间的辊缝150～175μm，压辊加热至70～90℃，形成半成形极片；
碳化，热压后的半成形极片进入极片成型机中的推板炉内，将推板炉温度设定为400～600℃，进行高温碳化烧结形成极片；
收卷，极片在收卷装置上收卷。
2.如权利要求1所述的锂电池极片的制备工艺，其特征在于，制备正极片时，所述活性材料为：钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂。
3.如权利要求1所述的锂电池极片的制备工艺，其特征在于，制备负极片时，所述活性材料为石墨和中间相碳微球。
4.如权利要求1所述的锂电池极片的制备工艺，其特征在于，制备正极片时，采用15r/min搅拌1h，再采用500r/min同时进行搅拌和分散1h，研磨0.7h。
5.如权利要求1所述的锂电池极片的制备工艺，其特征在于，制备负极片时，采用25r/min搅拌1.5h，再采用350r/min同时进行搅拌和分散1.5h，研磨0.5h。
6.如权利要求1所述的锂电池极片的制备工艺，其特征在于，制备正极片时，金属网采用铝网，厚度为30μm，喷粉的走带速度为4m/min，喷粉量12g/s，热压时的辊缝为175μm，压辊加热至90℃，碳化温度600℃。
7.如权利要求1所述的锂电池极片的制备工艺，其特征在于，制备负极片时，金属网采用铜网，厚度为25μm，喷粉的走带速度为5m/min，喷粉量10g/s，热压时的辊缝为150μm，压辊加热至70℃，碳化温度400℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105583226B (zh) * 2015-11-17 2018-05-22 杭州伯坦科技工程有限公司 电池极片碾压方法及碾压装置
CN112201764B (zh) * 2020-01-20 2022-02-01 蜂巢能源科技有限公司 电池极片的制备装置以及电池极片的制备方法
CN114100905B (zh) * 2021-11-23 2022-08-02 广东中旗新材料股份有限公司 一种喷粉布料系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101924215A (zh) * 2009-06-15 2010-12-22 浙江师范大学 新型镍氢二次电池粘合剂
CN104241599A (zh) * 2013-06-18 2014-12-24 山东润峰集团新能源科技有限公司 一种采用干法上料辊压技术制作单体锂离子电池的方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100522698B1 (ko) * 2003-10-01 2005-10-19 삼성에스디아이 주식회사 카르복시메틸 셀룰로오스계 결합제 및 이를 채용한 리튬전지
US9853292B2 (en) * 2009-05-11 2017-12-26 Nexeon Limited Electrode composition for a secondary battery cell

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101924215A (zh) * 2009-06-15 2010-12-22 浙江师范大学 新型镍氢二次电池粘合剂
CN104241599A (zh) * 2013-06-18 2014-12-24 山东润峰集团新能源科技有限公司 一种采用干法上料辊压技术制作单体锂离子电池的方法

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