CN110364683A - 一种锂离子电池极片的剥离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池极片的剥离方法，包括步骤：第一步、配置极片剥离剂：将易挥发的小分子有机溶剂与二甲基乙酰胺混合，获得极片剥离剂，或者直接使用二甲基乙酰胺作为极片剥离剂；第二步、将该极片剥离剂，与需要剥离极粉的锂离子电池极片相接触，实现剥离掉锂离子电池极片的极粉层，得到完整的极粉层、集流体或包含单面涂布层和集流体的锂离子电池极片。本发明公开的一种锂离子电池极片的剥离方法，其可以方便、快捷、可控、无损的使正负极的极粉层完全脱离正负极集流体，从而得到完整的极粉层、集流体或包含单面涂布层和集流体的正负极极片，有助于对锂离子电池性能的研究，具有重大的实践意义。

Description

一种锂离子电池极片的剥离方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种锂离子电池极片的剥离方法。
背景技术
目前，锂离子电池具有电压高、比能量高、循环使用次数多、存储时间长等优点，广泛应用于消费类电子、新能源汽车及储能等领域，锂离子电池的电性能、使用寿命及安全性能的研究及其重要。
锂离子电池由正极、负极、隔膜、电解液、电池壳及其他组件构成，其中，正极和负极包含了锂离子电池的活性物质，是锂离子电池能量存储的载体。锂离子电池正极和负极的结构和性质，在很大程度上影响甚至决定了其电化学性能、使用寿命和安全性能。所以，锂离子电池正极和负极的研究，包括组成、空隙、结构、材料分布及以上因素在电化学过程中的变化等的研究，对锂离子电池研发来说尤为重要。
对锂离子电池正负极的分析研究，一般需要首先得到完整的极粉层、集流体或者包含单面涂布层(即单面极片浆料涂布层)和集流体的正负极极片，从而从不同角度，分解极片结构，不同层面分析结果。
目前，通常使用机械方法，来剥离极粉，这时候，极易造成极片结构(例如极粉层、集流体)破坏，从而使结果数据失真。
因此，目前迫切需要开发出一种方法，其可以方便、快捷、可控、无损的使正负极的极粉层完全脱离正负极集流体，从而得到完整的极粉层、集流体或包含单面涂布层和集流体的正负极极片，显得尤为关键。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种锂离子电池极片的剥离方法，其可以方便、快捷、可控、无损的使正负极的极粉层完全脱离正负极集流体，从而得到完整的极粉层、集流体或包含单面涂布层和集流体的正负极极片，有助于对锂离子电池性能的研究，具有重大的实践意义。
为此，本发明提供了一种锂离子电池极片的剥离方法，包括以下步骤：
第一步、配置极片剥离剂：将易挥发的小分子有机溶剂与二甲基乙酰胺混合，获得极片剥离剂，或者直接使用二甲基乙酰胺作为极片剥离剂；
第二步、将该极片剥离剂，与需要剥离极粉的锂离子电池极片相接触，实现剥离掉锂离子电池极片的极粉层，得到完整的极粉层、集流体或包含单面涂布层和集流体的锂离子电池极片。
其中，在第一步中，易挥发的小分子有机溶剂具体包括乙腈AN、氮甲基吡咯烷酮NMP和碳酸二甲酯DMC中的至少一种。
其中，在第一步中，第一步中，在剥离试剂小分子有机溶剂和二甲基乙酰胺溶液的混合溶液中，二甲基乙酰胺所占的质量含量为大于等于1％，并且小于100％。
其中，在第二步中，将该极片剥离剂与需要剥离极粉的锂离子电池极片相接触，具体包括以下步骤：
将该极片剥离剂，充分滴加于锂离子电池极片的单面或者双面上，然后静置预设时长。
其中，在第二步中，将该极片剥离剂与需要剥离极粉的锂离子电池极片相接触，具体包括以下步骤：
将锂离子电池极片，完全浸没于该极片剥离剂中，然后静置预设时长。
其中，在第二步中，当锂离子电池极片为正极极片时，其中，正极极片上的正极活性物质材料包括LiNixCoyAlzO2、LiNixCoyAlzO2、LiCoO2、LiFePO4、LiMnPO4以及LiMnO2中的至少一种，使用的粘结剂包括聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF、聚酰亚胺PI、聚丙烯酸PAA和聚丙烯腈PAN中的至少两种。
其中，在第二步中，当锂离子电池极片为正极极片时，粘结剂所占的质量比例为0.5％～20％。
其中，在第二步中，当锂离子电池极片为负极极片时，负极极片的负极活性物质材料为石墨、硅和石墨的复合负极或者钛酸锂，使用的粘结剂包括聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF、聚酰亚胺PI、聚丙烯酸PAA和聚丙烯腈PAN中的至少两种。
其中，在第二步中，当锂离子电池极片为负极极片时，粘结剂所占的质量比例为0.5％～20％。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种锂离子电池极片的剥离方法，其可以方便、快捷、可控、无损的使正负极的极粉层完全脱离正负极集流体，从而得到完整的极粉层、集流体或包含单面涂布层和集流体的正负极极片，有助于对锂离子电池性能的研究，具有重大的实践意义。
附图说明
图1为本发明提高的一种锂离子电池极片的剥离方法的流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1，本发明提供了一种锂离子电池极片的剥离方法，其能够方便、快捷、可控、无损的使正负极的极粉层完全脱离正负极集流体，从而得到完整的极粉层、集流体或包含单面涂布层和集流体的正负极极片，具体包括以下步骤：
第一步、配置极片剥离剂：将易挥发的小分子有机溶剂与二甲基乙酰胺混合，获得极片剥离剂，或者直接使用二甲基乙酰胺作为极片剥离剂；
第二步、将该极片剥离剂，与需要剥离极粉的锂离子电池极片(包括正极片和/或负极片)相接触，实现剥离掉锂离子电池极片的极粉层，得到完整的极粉层、集流体(即极片集流体，例如铜箔，铝箔等)或包含单面涂布层和集流体的锂离子电池极片(对应包括正极片和/或负极片)。
需要说明的是，在本发明中，包含单面涂布层和集流体的锂离子电池极片，是在集流体的一面(例如底面)仍然保留有极片浆料涂布层的正负极极片。原先在剥离之前，是集流体的两面(即顶面和底面)，均具有极片浆料涂布层。
在本发明中，具体实现上，在第一步中，易挥发的小分子有机溶剂具体包括乙腈AN、氮甲基吡咯烷酮NMP和碳酸二甲酯DMC中的至少一种。
在本发明中，具体实现上，在第一步中，在剥离试剂小分子有机溶剂和二甲基乙酰胺溶液的混合溶液中，二甲基乙酰胺所占的质量含量为大于等于1％，并且小于100％(即可以为1％～100％)。也就是说，二甲基乙酰胺的添加量可以相应的调整，当调整到等于100％时，则是不添加小分子有机溶剂，直接使用二甲基乙酰胺作为极片剥离剂。
在本发明中，具体实现上，在第二步中，将该极片剥离剂与需要剥离极粉的锂离子电池极片相接触，具体可以包括以下步骤：
将该极片剥离剂，充分滴加于锂离子电池极片的单面或者双面上，然后静置预设时长(例如1小时)。
在本发明中，具体实现上，在第二步中，将该极片剥离剂与需要剥离极粉的锂离子电池极片相接触，具体可以包括以下步骤：
将锂离子电池极片，完全浸没于该极片剥离剂中，然后静置预设时长(例如1小时)。
在本发明中，具体实现上，在第二步中，当锂离子电池极片为正极极片时，可以为传统的锂离子电池正极片，其中，正极极片上的正极活性物质材料包括LiNixCoyAlzO2、LiNixCoyAlzO2、LiCoO2、LiFePO4、LiMnPO4以及LiMnO2等传统正极材料中的一种或者多种，使用的粘结剂包括聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF、聚酰亚胺PI、聚丙烯酸PAA和聚丙烯腈PAN中的至少两种。
在第二步中，在正极极片中，粘结剂所占的质量比例为0.5％～20％。
在第二步中，当锂离子电池极片为负极极片时，负极极片的负极活性物质材料可以采用石墨、硅和石墨的复合负极或者钛酸锂，使用的粘结剂包括聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF、聚酰亚胺PI、聚丙烯酸PAA和聚丙烯腈PAN中的至少两种。
在第二步中，在负极极片中，粘结剂所占的质量比例为0.5％～20％。
为了更加清楚地理解本发明的技术方案，下面通过具体实施例来说明本发明的技术方案。
实施例1。
在实施例1中，本发明提供的一种锂离子电池极片的剥离方法，具体的实施步骤如下：
第一步，极片剥离试剂的配制：以7种不同溶剂比例，分别将碳酸二甲酯DMC与二甲基乙酰胺进行混合，配制不同的极片剥离剂；
第二步，选用包含NCM811(镍钴锰三元锂))、PVDF(聚偏氟乙烯)和导电剂的质量比等于96:2:2的正极极片，和配方为包含石墨、PVDF和导电剂的质量比等于96:2:2的负极极片，将极片剥离剂滴加于锂离子电池正、负极极片上，观察极片的极粉层剥离情况，并对极片烘干后，对4cm宽的极片进行粘结力测试，实验结果见表1。
表1：DMC与DMAC的混合试剂对极片的剥离实验结果。
溶剂 试剂一 试剂二 试剂三 试剂四 试剂五 试剂六 试剂七
DMC 99％ 90％ 70％ 50％ 30％ 10％ 0
DMAC 1％ 10％ 30％ 50％ 70％ 90％ 100％
剥离难易情况 不脱落 不脱落 不易脱落 脱落 脱落 易脱落 易脱落
正极粘结力 30gf 20gf 5gf / / / /
剥离难易情况 不脱落 不脱落 脱落 脱落 脱落 易脱落 易脱落
负极粘结剂 10gf 5gf / / / / /
第三步，将极片剥离剂滴加于锂离子电池正负极极片上，或者将极片浸没于所述溶剂中，剥离极片极粉层，得到完整的极粉层、集流体或包含单面涂布层和集流体的正负极极片。
实施例2。
在实施例2中，本发明提供的一种锂离子电池极片的剥离方法，具体实施步骤如下：
第一步，极片剥离试剂的配制：以7种不同溶剂比例，分别将乙腈与二甲基乙酰胺进行混合，配制不同的极片剥离剂；
第二步，选用包含NCM811、PVDF、PTFE和导电剂的质量比等于96:1:1:2的正极极片，和配方为包含钛酸锂、PVDF和导电剂的质量比等于92:4:4的负极极片，将极片剥离剂滴加于锂离子电池正负极极片上，观察极片极粉层剥离情况，并对极片烘干后，对4cm宽的极片进行粘结力测试，实验结果见表2。
表2：AN与DMAC混合试剂对极片的剥离实验结果。
溶剂 试剂一 试剂二 试剂三 试剂四 试剂五 试剂六 试剂七
AN 99％ 90％ 70％ 50％ 30％ 10％ 0
DMAC 1％ 10％ 30％ 50％ 70％ 90％ 100％
剥离难易情况 不脱落 不脱落 不易脱落 脱落 脱落 易脱落 易脱落
正极粘结力 30gf 20gf 10gf / / / /
剥离难易情况 不脱落 不脱落 不易脱落 脱落 脱落 易脱落 易脱落
负极粘结剂 25gf 10gf 5gf / / / /
第三步，将所述溶剂滴加于锂离子电池正负极极片上，或者将极片浸没于所述溶剂中，剥离极片极粉层，得到完整的极粉层、集流体或包含单面涂布层/集流体的正负极极片。
实施例3。
在实施例3中，本发明提供的一种锂离子电池极片的剥离方法，具体实施步骤如下：
第一步，极片剥离试剂的配制：以6种的不同溶剂比例，分别将NMP与二甲基乙酰胺进行混合，配制不同的极片剥离剂；
第二步，选用包含NCM811、PVDF和导电剂的质量比等于96:2:2的正极极片，和配方为包含硅(或者石墨复合材料)、PVDF和导电剂的质量比等于94:4:2的负极极片，将极片剥离剂滴加于锂离子电池正负极极片上，观察极片极粉层剥离情况，并对极片烘干后，对4cm宽的极片进行粘结力测试，实验结果见表3。
表3：NMP与DMAC混合试剂对极片的剥离实验结果。
第三步，将所述溶剂滴加于锂离子电池正负极极片上，或者将极片浸没于所述溶剂中，剥离极片极粉层，得到完整的极粉层、集流体或包含单面涂布层/集流体的正负极极片。
基于以上技术方案可知，本发明使用二甲基乙酰胺或含有二甲基乙酰胺的混合有机溶剂，作为锂离子电池正负极剥离剂，将所述剥离剂滴加于锂离子电池正负极极片上，或者将极片浸没于所述剥离剂(作为溶剂)中，可快速无损的剥离极片极粉层，通过上述方法，可得到完整的极粉层、集流体或包含单面涂布层和集流体的正负极极片。
同时，具体实现上，本发明通过对混合溶剂中二甲基乙酰胺浓度的控制，可以实现对极片剥离速度、剥离程度的控制，可应用于极片机械性能的分级分析研究中。
因此，对于本发明提供的锂离子电池极片的剥离方法，通过该方法得到的极粉层、集流体或包含单面涂布层和集流体正负极极片等，可以用于锂离子电池的成分检测、结构解析、失效分析、电化学过程机理研究以及极片特定位置处的极耳焊接等，在锂离子电池的研究、制备及开发中，具有明显的应用价值。
需要说明的是，对于本发明，鉴于增加极耳数量，可以降低锂离子电池内阻，继而提升锂离子电池的综合性能，目前，剥离极粉后增焊极耳的方法广泛应用于锂离子电池电极制备工艺。使用上述本发明的方法，通过剥离剂剥离极粉，可以无损的剥离极片极粉并留存空白集流体，用于极片特定位置处的极耳焊接。所以，本发明提供的通过剥离剂快速、无损剥离极粉的方法，在锂离子电池制备中，具有明显的应用价值。
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种锂离子电池极片的剥离方法，其可以方便、快捷、可控、无损的使正负极的极粉层完全脱离正负极集流体，从而得到完整的极粉层、集流体或包含单面涂布层和集流体的正负极极片，有助于对锂离子电池性能的研究，具有重大的实践意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种锂离子电池极片的剥离方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、配置极片剥离剂：将易挥发的小分子有机溶剂与二甲基乙酰胺混合，获得极片剥离剂，或者直接使用二甲基乙酰胺作为极片剥离剂；
第二步、将该极片剥离剂，与需要剥离极粉的锂离子电池极片相接触，实现剥离掉锂离子电池极片的极粉层，得到完整的极粉层、集流体或包含单面涂布层和集流体的锂离子电池极片。
2.如权利要求1所述的剥离方法，其特征在于，在第一步中，易挥发的小分子有机溶剂具体包括乙腈AN、氮甲基吡咯烷酮NMP和碳酸二甲酯DMC中的至少一种。
3.如权利要求1所述的剥离方法，其特征在于，在第一步中，第一步中，在剥离试剂小分子有机溶剂和二甲基乙酰胺溶液的混合溶液中，二甲基乙酰胺所占的质量含量为大于等于1％1％，并且小于100％。
4.如权利要求1所述的剥离方法，其特征在于，在第二步中，将该极片剥离剂与需要剥离极粉的锂离子电池极片相接触，具体包括以下步骤：
将该极片剥离剂，充分滴加于锂离子电池极片的单面或者双面上，然后静置预设时长。
5.如权利要求1所述的剥离方法，其特征在于，在第二步中，将该极片剥离剂与需要剥离极粉的锂离子电池极片相接触，具体包括以下步骤：
将锂离子电池极片，完全浸没于该极片剥离剂中，然后静置预设时长。
6.如权利要求1所述的剥离方法，其特征在于，在第二步中，当锂离子电池极片为正极极片时，其中，正极极片上的正极活性物质材料包括LiNixCoyAlzO2、LiNixCoyAlzO2、LiCoO2、LiFePO4、LiMnPO4以及LiMnO2中的至少一种，使用的粘结剂包括聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF、聚酰亚胺PI、聚丙烯酸PAA和聚丙烯腈PAN中的至少两种。
7.如权利要求6所述的剥离方法，其特征在于，在第二步中，当锂离子电池极片为正极极片时，粘结剂所占的质量比例为0.5％～20％。
8.如权利要求1所述的剥离方法，其特征在于，在第二步中，当锂离子电池极片为负极极片时，负极极片的负极活性物质材料为石墨、硅和石墨的复合负极或者钛酸锂，使用的粘结剂包括聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF、聚酰亚胺PI、聚丙烯酸PAA和聚丙烯腈PAN中的至少两种。
9.如权利要求8所述的剥离方法，其特征在于，在第二步中，当锂离子电池极片为负极极片时，粘结剂所占的质量比例为0.5％～20％。
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