CN110943197B - 一种镍钴锰酸锂锂离子电池正极片设计工艺 - Google Patents

一种镍钴锰酸锂锂离子电池正极片设计工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镍钴锰酸锂锂离子电池正极片设计工艺，主要对卷芯内层正极片相应的前3折弯折区采用单面涂布工艺。本发明的有益效果是（1）由于头部采用间隙性单面涂布，可释放对辊时正极片头部的应力，提高正极片头部（卷芯内层）的柔韧性；（2）因卷芯内外所受的弯折程度不同，由里致外逐步减弱，所以对卷芯内层的正极片前3折弯折区采用单面涂布工艺，提升卷芯内圈前3折弯折区的极片柔韧性，从而解决了极片压实密度受限的短板；（3）可有效防止卷芯内圈正极片弯折处出现“开裂”、“脆片”、“断片”等现象，提升镍钴锰酸锂正极片整体压密度。

Description

一种镍钴锰酸锂锂离子电池正极片设计工艺
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种镍钴锰酸锂锂离子电池正极片设计工艺。
背景技术
锂离子电池具有输出电压高、比能量高、放电电压平稳、循环寿命长等优点。
所以锂离子电池已经广泛应用于笔记本电脑、数码相机、智能手机、移动电源等领域。锂离子电池目前用于正极的材料有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂等。目前，三元材料镍钴锰酸锂的优点就在于能量密度高，成本相对较低，循环性能优异，是目前量产的锂离子电池正极材料用量最广泛的材料之一。
常规的电池正极片设计时，一般将电池的极耳置于极片的头部。除极片焊接区、正负极对应位置、卷芯收尾外，正极片均双面满涂布工艺设计，但卷芯内外所受的弯折程度不同，由里致外逐步减弱。所以卷芯内层是最大程度上制约正极片的压实密度。设计时为获取尽可能高的体积密度，往往正极片所设计的压密度较大。因内圈弯折处所受的弯折程度最大，所以在生产过程中，卷芯内圈正极片弯折处易出现“开裂”、“脆片”、 “断片”等现象。轻则电池表现为高内阻、零压、失效。重则，造成锂离子电池在使用过程中内部短路，从而引起电池起火、爆炸等安全事故。
有鉴于此，有必要开发一种镍钴锰酸锂锂离子电池正极片设计工艺以解决现有技术中存在的不足。
发明内容
本发明主要是针对现有技术的不足，而提供一种镍钴锰酸锂锂离子电池正极片设计工艺。因电池卷芯内外所受的弯折程度不同，由里致外逐步减弱，卷芯内层是最大程度上制约正极片的压实密度。所以对卷芯内层的相应正极片采用间隙性单面涂布工艺，提升卷芯内圈最大弯折区（第1、2、3折）的极片柔韧性，可有效防止卷芯内圈正极片弯折处出现“开裂”、“脆片”、 “断片”现象，从而提升镍钴锰酸锂正极片整体压实密度。
为了实现以上目的，本发明所采用以下技术方案：
一种镍钴锰酸锂锂离子电池正极片设计工艺，主要对卷芯内层正极片相应的前3折弯折区采用单面涂布工艺，该工艺包括如下步骤：
（1）计算卷针的宽度值W0=W1-δ1-α，其中W0表示卷针的宽度，W1表示电池设计宽度，δ1表示电池设计厚度，α 取值范围为1.5-2.5mm；
（2）涂布空箔区位置的计算：此尺寸为正极片头部到涂布空箔区中心线的距离，计算方式为：正极片头部到第1折涂布空箔区中心线的距离为d1=W0+1mm， 正极片头部到第2折涂布空箔区中心线的距离为d2= 2*W0+2 mm，正极片头部到第3折涂布空箔区中心线的距离为d3=3*W0+3 mm；
（3）间隙涂布区的宽度取值为3-6mm；
（4）再进行涂布、辊压、分条、裁片制成镍钴锰酸锂正极片。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
（1） 由于头部采用间隙性单面涂布，可释放对辊时正极片头部的应力，提高正极片头部（卷芯内层）的柔韧性；
（2） 因卷芯内外所受的弯折程度不同，由里致外逐步减弱，所以对卷芯内层的正极片前3折弯折区采用单面涂布工艺，提升卷芯内圈前3折弯折区的极片柔韧性，从而解决了极片压实密度受限的短板；
（3） 可有效防止卷芯内圈正极片弯折处出现“开裂”、“脆片”、“断片”等现象，提升
镍钴锰酸锂正极片整体压密度。
附图说明
图 1 为本发明的一种镍钴锰酸锂锂离子电池正极片的结构示意图。
图中1-正极片，21-第1折的涂布空箔区，22-第2折的涂布空箔区，23-第3折的涂布空箔区， d1-正极片头部到第1折涂布空箔区中心线的距离，d2-正极片头部到第2折涂布空箔区中心线的距离，d3-正极片头部到第3折涂布空箔区中心线的距离。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例及附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术及工艺人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种镍钴锰酸锂锂离子电池正极片设计工艺，其具体步骤如下：
（1）计算卷针的宽度值W0=W1-δ1-α，其中W0表示卷针的宽度，W1表示电池设计宽度，δ1表示电池设计厚度，α 取值范围为1.5mm；
（2）涂布空箔区位置的计算：此尺寸为正极片头部到涂布空箔区中心线的距离，计算方式为：正极片头部到第1折涂布空箔区中心线的距离为d1=W0+1mm， 正极片头部到第2折涂布空箔区中心线的距离为d2= 2*W0+2 mm，正极片头部到第3折涂布空箔区中心线的距离为d3=3*W0+3 mm；
（3）间隙涂布区的宽度取值为3mm；
（4）再进行涂布、辊压、分条、裁片制成镍钴锰酸锂正极片。
本实施例1以型号为606090，标称容量4000mAh的聚合物锂离子电池为例，正极片设计工艺如下：
（1）卷针的宽度值W0=W1-δ1-α，W1=60.0mm，δ1=6.0mm，α=1.5mm，因此W0= 60.0-6.0- 1.5=52.5mm；
（2）涂布空箔区位置的计算：正极片头部到第1折涂布空箔区中心线的距离为W0+1mm =52.5+1=53.5mm，正极片头部到第2折涂布空箔区中心线的距离为 2*W0+2mm =2*52.5+2=107mm，正极片头部到第3折涂布空箔区中心线的距离为3*W0+3mm =3*52.5+3=160.5mm；
（3）间隙涂布区的宽度取值为3mm；
（4）再进行涂布、辊压、分条、裁片制成镍钴锰酸锂正极片。
实施例2：
一种镍钴锰酸锂锂离子电池正极片设计工艺，其具体步骤如下：
（1）计算卷针的宽度值W0=W1-δ1-α，其中W0表示卷针的宽度，W1表示电池设计宽度，δ1表示电池设计厚度，α 取值范围为2mm；
（2）涂布空箔区位置的计算：此尺寸为正极片头部到涂布空箔区中心线的距离，计算方式为：正极片头部到第1折涂布空箔区中心线的距离为d1=W0+1mm， 正极片头部到第2折涂布空箔区中心线的距离为d2= 2*W0+2 mm，正极片头部到第3折涂布空箔区中心线的距离为d3=3*W0+3 mm；
（3）间隙涂布区的宽度取值为4mm；
（4）再进行涂布、辊压、分条、裁片制成镍钴锰酸锂正极片。
本实施例2以型号为5758102，标称容量5000mAh的聚合物锂离子电池为例，正极片设计工艺如下：
（1）卷针的宽度值W0=W1-δ1-α，W1=58.0mm，δ1=5.7mm，α=2mm，因此W0= 58.0-5.7-2=50.3mm；
（2）涂布空箔区位置的计算：正极片头部到第1折涂布空箔区中心线的距离为W0+1mm =50.3+1=51.3mm，正极片头部到第2折涂布空箔区中心线的距离为 2*W0+2mm =2*50.3+2=102.6mm，正极片头部到第3折涂布空箔区中心线的距离为3*W0+3mm =3*50.3+3=153.9mm；
（3）间隙涂布区的宽度取值为4mm；
（4）再进行涂布、辊压、分条、裁片制成镍钴锰酸锂正极片。
实施例3：
一种镍钴锰酸锂锂离子电池正极片设计工艺，其具体步骤如下：
（1）计算卷针的宽度值W0=W1-δ1-α，其中W0表示卷针的宽度，W1表示电池设计宽度，δ1表示电池设计厚度，α 取值范围为2 mm；
（2）涂布空箔区位置的计算：此尺寸为正极片头部到涂布空箔区中心线的距离，计算方式为：正极片头部到第1折涂布空箔区中心线的距离为d1=W0+1mm， 正极片头部到第2折涂布空箔区中心线的距离为d2= 2*W0+2 mm，正极片头部到第3折涂布空箔区中心线的距离为d3=3*W0+3 mm；
（3）间隙涂布区的宽度取值为5mm；
（4）再进行涂布、辊压、分条、裁片制成镍钴锰酸锂正极片。
本实施例3以型号为955565，标称容量5000mAh的聚合物锂离子电池为例，正极片设计工艺如下：
（1）卷针的宽度值W0=W1-δ1-α，W1=55.0mm，δ1=9.5mm，α=2mm，因此W0= 55.0-9.5-2=43.5mm；
（2）涂布空箔区位置的计算：正极片头部到第1折涂布空箔区中心线的距离为W0+1mm =43.5+1=44.5mm，正极片头部到第2折涂布空箔区中心线的距离为 2*W0+2mm =2*43.5+2=89mm，正极片头部到第3折涂布空箔区中心线的距离为3*W0+3mm =3*43.5+3=133.5mm；
（3）间隙涂布区的宽度取值为5mm；
（4）再进行涂布、辊压、分条、裁片制成镍钴锰酸锂正极片。
实施例4：
一种镍钴锰酸锂锂离子电池正极片设计工艺，其具体步骤如下：
（1）计算卷针的宽度值W0=W1-δ1-α，其中W0表示卷针的宽度，W1表示电池设计宽度，δ1表示电池设计厚度，α 取值范围为2.5 mm；
（2）涂布空箔区位置的计算：此尺寸为正极片头部到涂布空箔区中心线的距离，计算方式为：正极片头部到第1折涂布空箔区中心线的距离为d1=W0+1mm， 正极片头部到第2折涂布空箔区中心线的距离为d2= 2*W0+2 mm，正极片头部到第3折涂布空箔区中心线的距离为d3=3*W0+3 mm；
（3）间隙涂布区的宽度取值为6mm；
（4）再进行涂布、辊压、分条、裁片制成镍钴锰酸锂正极片。
本实施例4以型号为525680，标称容量3000mAh的聚合物锂离子电池为例，正极片设计工艺如下：
（1）卷针的宽度值W0=W1-δ1-α，W1=56.0mm，δ1=5.2mm，α=2.5mm，因此W0= 56.0-5.2- 2.5=48.3mm；
（2）涂布空箔区位置的计算：正极片头部到第1折涂布空箔区中心线的距离为W0+1mm =48.3+1=49.3mm，正极片头部到第2折涂布空箔区中心线的距离为 2*W0+2mm =2*48.3+2=98.6mm，正极片头部到第3折涂布空箔区中心线的距离为3*W0+3mm =3*48.3+3=147.9mm；
（3）间隙涂布区的宽度取值为6mm；
（4）再进行涂布、辊压、分条、裁片制成镍钴锰酸锂正极片。
上述实施例1-4制备的锂离子电池正极片设计，对卷芯内层的相应正极片采用间隙性单面涂布工艺，提升卷芯内圈最大弯折区（卷芯内层第1、2、3折）的极片柔韧性。从而解决了极片压实密度受限的短板，经生产后卷芯内圈正极片弯折处未出现“开裂”、“脆片”、“断片”现象，而且在原有基础上提升压实密度0.05~0.1g/cm3。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种镍钴锰酸锂锂离子电池正极片制备方法，其特征在于，该制备方法对卷芯内层正极片相应的前3折弯折区采用单面涂布工艺，该制备方法包括如下步骤：
（1）计算卷针的宽度值W0=W1-δ1-α，其中W0表示卷针的宽度，W1表示电池设计宽度，δ1表示电池设计厚度，α取值范围为1.5-2.5mm；
（2）涂布空箔区位置的计算：此尺寸为正极片头部到涂布空箔区中心线的距离，计算方式为：正极片头部到第1折涂布空箔区中心线的距离为d1=W0+1mm，正极片头部到第2折涂布空箔区中心线的距离为d2=2*W0+2mm，正极片头部到第3折涂布空箔区中心线的距离为d3=3*W0+3mm；
（3）间隙涂布区的宽度取值为3-6mm；
（4）再进行涂布、辊压、分条和裁片制成镍钴锰酸锂正极片。
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Patentee after: Dongguan Grind Energy Co.,Ltd.

Address before: 518105 4th Floor, Building A2, Liyuan Bay Industrial Park, 168 Honghu Road, Yanchuan, Songgang, Baoan District, Shenzhen City, Guangdong Province

Patentee before: SHENZHEN GRAND POWERSOURCE Co.,Ltd.

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