CN110010844B - 一种预锂负极的分级式压延成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预锂负极的分级式压延成型方法，通过分级式压延锂箔的方法，在预压辊完成锂带的初步压延，通过在主压辊间引入离型膜辅助进行锂带二次压延形成锂箔，最后附着在主压辊快辊侧的离型膜上，通过离型膜的转印作用经过复合辊辊压和负极极片复合制备预锂负极，可以实现预锂负极的规模化生产，生产成本低，安全可靠。

Description

一种预锂负极的分级式压延成型方法

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种预锂负极的分级式压延成型方法。

背景技术

近年来，随着锂离子新能源电池的大规模应用，使得锂离子电池技术得到大力发展，特别是新能源汽车用动力锂离子电池对能量密度、功率密度等要求的不断提高，各种新型正负极和电解液材料得到开发和应用。

首次库伦效率低是限制一些新型材料的应用的主要原因之一；锂离子电池在首次充放电过程中，会消耗了大量的电解液和正极材料中脱出的锂离子发生不可逆容量损失,导致较低的库仑效率，电池的能量密度和循环寿命降低；为了解决这个问题，预锂化技术提供了有效的解决方案。

预锂化技术，作为一种新的锂离子电池制造技术，可以显著提高负极首次库伦效率，减少正极不可逆充电过程中锂的消耗，提升电池能量密度；其中压延锂箔复合负极作为一种有效的预锂化方法，是目前实现预锂电池工业化生产的一项重要途径。

传统的压延锂箔工艺一般采用一步压延到位的方式进行，无预压步骤，锂是一种非常柔软的碱性金属，而锂带是具有一定宽度和厚度的卷材，在宽度上达到要求的同时，为保证成型其加工厚度会越厚，这是由于宽而薄的锂带其生产工艺困难，成本过高造成的；而锂离子电池预锂极片生产对锂箔宽度需要一定要求，1mm是目前锂带较为稳定的厚度，加工宽度和成本可以满足要求；而再将1mm厚的锂带直接压延至10μm以下，锂的形变量将超过100-200倍，这是非常难以控制的，工艺质量也难以保证。

综上所述，目前的预锂压延锂箔复合负极的方法，对原材料要求较高，锂带不能过厚，压延所得到的锂箔在厚度和均匀性上效果较差，而薄的锂箔价格昂贵不利于工业化生产，如何实现增强对预锂锂箔在厚度和均匀性上的控制及降低成本，具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种预锂负极的分级式压延成型方法，以降低生产工艺难度及生产成本。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种预锂负极的分级式压延成型方法，包括以下步骤：设置一对预压辊、一对主压辊以及一对复合辊，且所述的一对主压辊包括相对转速不同的慢辊和快辊；放卷锂带经过一对预压辊的辊间，锂带在预压辊的预压下形成薄锂带；分别引入两条离型膜经过一对主压辊之间，且经过慢辊侧的离型膜的离型力要小于经过快辊侧的离型膜的离型力；将薄锂带引入两条离型膜之间，在主压辊的作用下薄锂带被压延成锂箔，同时锂箔与慢辊侧的离型膜剥离并附着于快辊侧的离型膜上；分别引入两条附着锂箔的离型膜经过一对复合辊的辊间，再引入负极极片经过两条附着锂箔的离型膜之间，在复合辊的作用下，剥离两条离型膜上的锂箔转印至负极极片的两面，形成预锂负极。

优选的，所述预压辊的辊面涂覆有硅油，硅油粘度为100-500cp。

优选的，所述锂带的厚度为500-2000μm，宽度为5-31cm；所述薄锂带的厚度为100-500μm，宽度为5-31cm；所述锂箔的厚度为0.5-10μm，宽度为5-31cm。

优选的，所述离型膜的厚度为20-100μm，宽度为5-35cm。

优选的，所述的一对预压辊的辊压压力为0.5-30t，一对主压辊的辊压压力为0.5-30t，一对复合辊的辊压压力为0.5-30t。

优选的，所述离型膜的单侧表面涂硅油。

优选的，所述离型膜材质为PE、PET或PC。

优选的，所述慢辊与快辊的转速比为0.01-1。

本发明的有益效果如下：本发明采用分级压延的工艺方法，以先预压，再主压，最后复合的方式形成预锂负极，大幅降低了对锂带的厚度要求，可选择500-2000μm厚度的锂带，有效降低了生产成本；同时在主压过程中引入离型膜，因为主压压延后的锂箔厚度非常薄，在0.5-10μm之间，锂箔的两侧会粘在两侧辊面的离型膜上，而慢辊侧的离型膜的剥离力（离型力）更小会先进行剥离，锂箔则会依附在快辊侧的离型膜上，既可以防止锂箔断带，也起到承载和复合负极时的转印作用，所得到的锂箔在厚度和均匀性均可以充分满足产品要求；本发明的方法简单易行，安全可靠，适合预锂负极的规模化生产。

附图说明

图1为锂带经预压及主压成锂箔的装置流程图；

图2为锂箔与负极极片复合的装置流程图；

其中：1-预压辊、2-硅油涂覆装置、3-张力辊、4-过渡辊、5-慢辊、6-快辊、7-锂带、8-薄锂带、9-离型膜、10-慢辊侧离型膜、11-快辊侧离型膜、12-复合辊、13-负极极片、14-预锂负极。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细说明：

参照图1和图2所示的一种预锂负极的分级式压延成型方法，包括以下步骤：设置一对预压辊1、一对主压辊以及一对复合辊12，一对主压辊包括相对转速不同的慢辊5和快辊6，慢辊5与快辊6的转速比为0.01-1。

预压辊1邻侧设有硅油涂覆装置2用于在辊面涂覆少量硅油，防止锂带7预压时发生粘辊。

硅油涂覆装置2的具体涂覆方式可以为挤压式涂覆、转移式涂覆或浸涂覆，硅油粘度为100-500cp。

放卷锂带7经过预压辊1压延形成薄锂带8，所述锂带7的厚度可以为500-2000μm，宽度为5-31cm；压延形成薄锂带8的宽度不变，厚度为100-500μm。

锂带的实际压延厚度由预压辊1和主压辊的辊间隙大小决定的，预压辊间隙通常为100-500μm，主压辊间隙为40-210μm，预压辊1的转速和主压辊的快辊6侧转速比等于锂带主压实际厚度比上预压实际厚度的比值。

两条离型膜9分别经过过渡辊4被引入到慢辊5和快辊6的辊间，离型膜9的厚度为20-100μm，宽度要大于锂带的宽度为5-35cm。

离型膜9的材质可以选用PE、PET或PC等高分子材料，离型膜9的单侧表面涂硅油（由离型膜厂商生产时的自行涂覆），硅油作用是起到防粘的作用，易于剥离。

薄锂带8则绕经过张力辊3和过度辊4进入到两条离型膜9之间，张力辊3用以控制预压辊1和主压辊间锂带的张力，张力控制在0.5-4kg。

经过慢辊侧的离型膜10的离型力要小于经过快辊侧离型膜11的离型力，在主压辊的慢辊5和快辊6的作用下薄锂带8被压延成锂箔，因为压延时，锂带经压延后形成的锂箔非常薄（厚度在0.5-10μm，宽度不变为5-31cm），锂箔的两侧会粘在离型膜上，而慢辊侧的离型膜10的剥离力更小会先进行剥离，锂箔则会依附在快辊侧离型膜11上，既可以防止锂箔断带，也起到承载和复合负极时的转印作用。

然后分别引入两条附着锂箔的离型膜11经过一对复合辊12的辊间，引入负极极片13（负极极片可以为石墨、硅基和锡基等锂离子电池负极材料的一种）经过两条附着锂箔的离型膜11之间，在复合辊12的作用下进行辊压复合，剥离两条离型膜11上的锂箔转印至负极极片12的两面，从而最终形成预锂负极14。

上述的预压辊1、主压辊、复合辊12的辊压压力均可以设置在0.5-30t。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种预锂负极的分级式压延成型方法，其特征在于，包括以下步骤：设置一对预压辊、一对主压辊以及一对复合辊，且所述的一对主压辊包括相对转速不同的慢辊和快辊；放卷锂带经过一对预压辊的辊间，锂带在预压辊的预压下形成薄锂带；分别引入两条离型膜经过一对主压辊之间，且经过慢辊侧的离型膜的离型力要小于经过快辊侧的离型膜的离型力；将薄锂带引入两条离型膜之间，在主压辊的作用下薄锂带被压延成锂箔，同时锂箔与慢辊侧的离型膜剥离并附着于快辊侧的离型膜上；分别引入两条附着锂箔的离型膜经过一对复合辊的辊间，再引入负极极片经过两条附着锂箔的离型膜之间，在复合辊的作用下，剥离两条离型膜上的锂箔转印至负极极片的两面，形成预锂负极；所述锂带的厚度为500-2000μm，宽度为5-31cm；所述薄锂带的厚度为100-500μm，宽度为5-31cm；所述锂箔的厚度为0.5-10μm，宽度为5-31cm。

2.根据权利要求1所述的一种预锂负极的分级式压延成型方法，其特征在于，所述预压辊的辊面涂覆有硅油，硅油粘度为100-500cp。

3.根据权利要求1所述的一种预锂负极的分级式压延成型方法，其特征在于，所述离型膜的厚度为20-100μm，宽度为5-35cm。

4.根据权利要求1所述的一种预锂负极的分级式压延成型方法，其特征在于，所述的一对预压辊的辊压压力为0.5-30t，一对主压辊的辊压压力为0.5-30t，一对复合辊的辊压压力为0.5-30t。

5.根据权利要求1所述的一种预锂负极的分级式压延成型方法，其特征在于，所述离型膜的单侧表面涂硅油。

6.根据权利要求1所述的一种预锂负极的分级式压延成型方法，其特征在于，所述离型膜材质为PE、PET或PC。

7.根据权利要求1所述的一种预锂负极的分级式压延成型方法，其特征在于，所述慢辊与快辊的转速比为0.01-1。

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