CN110148705A - 一种改善极片烘裂的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种改善极片烘裂的方法及装置，属于锂离子二次电池技术领域。所述的方法具体为：在对极片进行A面涂布时，浆料、增塑剂通过各自的螺杆泵进行计量出料，然后通过静态混合器5进行混合，再通过进料管输送到涂布模头6进行涂布，然后烘干，之后，再对极片进行B面涂布，此时关闭输送增塑剂的进料泵，进行正常涂布即可。本发明的优点是：采用静态混合器将浆料与增塑剂进行混合，对A面极片浆料添加增塑剂，B面不添加增塑剂，既可以改善极片烘裂现象，又不影响后序工序的生产，改善极片的外观，提高电池的电化学性能，同时节约生产成本，提高生产效率。

Description

一种改善极片烘裂的方法及装置
技术领域
本发明属于锂离子二次电池技术领域，具体涉及一种改善极片烘裂的方法及装置。
背景技术
锂离子二次电池作为一种新型储能电源，具有能量高、工作电压高、工作温度范围宽、体积小、质量轻、贮存寿命长等优点，已成为新一代绿色环保电池，在便携式电子设备、动力电池、储能电池等领域得到了极大关注。
目前在锂离子二次电池电极极片制作工艺中，涂布作为电池生产的关键工序，直接决定着电池的外观、容量、电化学性能等，同时也决定了电池的生产效率，所以合格的极片是电池制备的基础。但在涂布工序，极片涂布后进入烘箱进行烘烤，干燥过程中涂膜与基材间的应力将导致极片产生弯曲，曲率半径越小则弯折越严重，严重时导致极片开裂。所以在涂布过程中常遇到极片烘裂问题，特别是负极。烘裂后的极片剥离力降低，同时外观不能满足需求，只能进行报废处理，造成资源浪费，同时降低生产效率。
在电池生产行业，为了防止极片烘裂，通常在配料的过程中会加入增塑剂，通常为碳酸乙烯酯，然后浆料配好后直接进行涂布，涂布后集流体两面都具有增塑剂，但增塑剂中通常含有-OH，相当于水分子，而电池又对水分要求比较严格，后续除水时时间过长，造成生产效率降低。
发明内容
本发明的目的是为了改善极片在干燥过程中出现烘裂现象，提供一种改善极片烘裂的方法及装置。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种改善极片烘裂的方法，所述的方法具体为：在对极片进行A面涂布时，浆料、增塑剂分别通过各自的螺杆泵进行计量出料，然后通过静态混合器进行混合，再通过进料管输送到涂布模头进行涂布，然后烘干，之后，再对极片进行B面涂布，此时关闭增塑剂的进料泵，进行正常涂布即可。
一种实现上述的改善极片烘裂的方法的装置，所述的装置包括进料管、静态混合器、涂布模头、两个螺杆泵、两根管道一、两根管道二；所述两个螺杆泵分别是螺杆泵一及螺杆泵二；
所述的静态混合器的进料端分别通过管道一连接螺杆泵一和螺杆泵二的出料端，所述的螺杆泵一和螺杆泵二的进料端均与对应的管道二相连接，螺杆泵一用于输送浆料或增塑剂，所述螺杆泵二用于输送增塑剂或浆料，所述的静态混合器的出料端通过进料管连接涂布模头。
本发明相对于现有技术的有益效果是：采用静态混合器将浆料与增塑剂进行混合，对A面极片浆料添加增塑剂，B面不添加增塑剂，既可以改善极片烘裂现象，又不影响后序工序的生产，改善极片的外观，提高电池的电化学性能，同时节约生产成本，提高生产效率。
附图说明
图1为浆料与增塑剂混合过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修正或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，均应涵盖在本发明的保护范围之中。
本发明的原理为：在涂布时增加静态混合器，在进行光箔涂布时，集流体较薄，干燥过程中涂膜与集流体间的应力将导致极片产生弯曲，严重时导致极片开裂，为了防止出现该现象，在浆料中添加增塑剂，增加涂膜层的韧性，减少极片开裂。当A面涂布完成后，相当于集流体加厚，对抗应力能力增强，不容易产生弯曲，所以在B面涂布时不用再添加增塑剂，同时A面还可以再次进行烘烤，减少-OH的残留，该种方法既可以解决极片烘裂，又可以减少-OH的残留，提高生产效率。
增塑剂的作用原理为：增塑剂分子插入到粘结剂、分散剂等分子链之间，削弱了聚合物分子链间的应力，结果增加了聚合物分子链的移动性、降低了聚合物分子链的结晶度，从而增加了涂布层的韧性。
具体实施方式一：本实施方式记载的是一种改善极片烘裂的方法，所述的方法具体为：在对极片进行A面涂布时，浆料、增塑剂分别通过螺杆泵进行计量出料，然后通过静态混合器进行混合，再通过进料管输送到涂布模头进行涂布，然后烘干，在烘干的过程中，极片中的增塑剂有一部分会在烘箱中挥发出去，但仍会有部分残留。之后，再对极片进行B面涂布，此时关闭增塑剂的进料泵，进行正常涂布即可。增塑剂的添加比例为每100g浆料添加0.1~1g增塑剂，在涂布前通过静态混合器将增塑剂与浆料混合，进行添加。由于在原有基材上已经进行涂布，相当于基材厚度增加，干燥过程中B面涂膜与基材间的应力不能使其弯曲，不会产生烘裂。同时A面的极片会再次进行干燥，极片上的-OH几乎会被全部蒸发，对后序生产不造成影响。所述的浆料指的是正极浆料或负极浆料，采用现有的配方，负极浆料由活性材料、导电剂、粘结剂及分散剂组成，各组分占比为：活性材料60~99wt.%，导电剂0~30wt.%，粘结剂0.5~10wt.%，分散剂0~10wt.%。正极浆料由活性材料、导电剂及粘结剂组成，各组分占比为：活性材料60~99wt.%，导电剂0.5~30wt.%，粘结剂0.5~10wt.%。
具体实施方式二：具体实施方式一所述的一种改善极片烘裂的方法，所述的增塑剂为脂肪族二元酸酯类、苯二甲酸酯类、苯多酸酯类、苯甲酸酯类、乙基纤维素、多元醇酯类、环氧类、柠檬酸酯类、聚酯类中的一种或多种组合。
具体实施方式三：具体实施方式二所述的一种改善极片烘裂的方法，所述的苯二甲酸酯类为邻苯二甲酸酯类或对苯二甲酸酯类。常用的增塑剂为碳酸乙烯酯，简称为EC。
具体实施方式四：具体实施方式一所述的一种改善极片烘裂的方法，所述的烘干的温度为70~150℃，时间为0.5~2min。
具体实施方式五：一种实现具体实施方式一所述的改善极片烘裂的方法的装置，如图1所示，所述的装置包括进料管、静态混合器5、涂布模头6、两个螺杆泵、两根管道一3、两根管道二4；所述两个螺杆泵分别是螺杆泵一1及螺杆泵二2；
所述的静态混合器5的进料端分别通过管道一3连接螺杆泵一1和螺杆泵二2的出料端，所述的螺杆泵一1和螺杆泵二2的进料端均与对应的管道二4相连接，螺杆泵一1用于输送浆料或增塑剂，所述螺杆泵二2用于输送增塑剂或浆料，所述的静态混合器5的出料端通过进料管连接涂布模头6。
所述的管道为常规管道，均为现有管道。螺杆泵采用单螺杆泵或双螺杆泵，为了保证螺杆泵的精密性，采用日本兵神螺杆泵，常用型号为2NBL15F，具体可根据送料量的多少来改变型号；模头为行业浆料正常涂布模头；静态混合器的主要原理就是让流体在管线中流动冲击各种类型板元件，增加流体层流运动的速度梯度或形成湍流，层流时是“分割-位置移动-重新汇合”，湍流时，流体除上述三种情况外，还会在断面方向产生剧烈的涡流，有很强的剪切力作用于流体，使流体进一步分割混合，最终混合形成所需要的乳状液。之所以称之为“静态”混合器，是指管道内没有运动部件，只有静止元件。只要能满足混合的静态混合器均可。静态混合器主要包括SV、SK、SX、SH、SL型静态混合器。
将浆料与增塑剂分别通过对应的管道进入到螺杆泵一1和螺杆泵二2中，螺杆泵一1和螺杆泵二2具有计量作用，可以根据设定泵速进行供料，然后两种浆料在静态混合器4中进行混合，在原有浆料中添加增塑剂，通过运输，进入涂布模头6进行涂布，此时A面浆料添加增塑剂；在进行另一面涂布时，关闭螺杆泵二2和对应的管道，仅使用原有浆料进行涂布，实现A面添加增塑剂，B面不添加增塑剂，改善极片烘裂现象，又减少-OH的残留。

Claims (5)

1.一种改善极片烘裂的方法，其特征在于：所述的方法具体为：在对极片进行A面涂布时，浆料、增塑剂通过各自的螺杆泵进行计量出料，然后通过静态混合器（5）进行混合，再通过进料管输送到涂布模头（6）进行涂布，然后烘干，之后，再对极片进行B面涂布，此时关闭输送增塑剂的进料泵，进行正常涂布即可。
2.根据权利要求1所述的一种改善极片烘裂的方法，其特征在于：所述的增塑剂为脂肪族二元酸酯类、苯二甲酸酯类、苯多酸酯类、苯甲酸酯类、乙基纤维素、多元醇酯类、环氧类、柠檬酸酯类、聚酯类中的一种或多种组合。
3.根据权利要求2所述的一种改善极片烘裂的方法，其特征在于：所述的苯二甲酸酯类为邻苯二甲酸酯类或对苯二甲酸酯类。
4.根据权利要求1所述的一种改善极片烘裂的方法，其特征在于：所述的烘干的温度为70~150℃，时间为0.5~2min。
5.一种实现权利要求1所述的改善极片烘裂的方法的装置，其特征在于：所述的装置包括进料管、静态混合器（5）、涂布模头（6）、两个螺杆泵、两根管道一（3）、两根管道二（4）；所述两个螺杆泵分别是螺杆泵一（1）及螺杆泵二（2）；
所述的静态混合器（5）的进料端分别通过管道一（3）连接螺杆泵一（1）和螺杆泵二（2）的出料端，所述的螺杆泵一（1）和螺杆泵二（2）的进料端均与对应的管道二（4）相连接，螺杆泵一（1）用于输送浆料或增塑剂，所述螺杆泵二（2）用于输送增塑剂或浆料，所述的静态混合器（5）的出料端通过进料管连接涂布模头（6）。
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