CN111687019A - 一种锂离子电池正极烘烤工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂离子电池正极烘烤工艺，所述工艺包括：将涂覆后的锂离子电池正极依次进行第一烘烤和第二烘烤；所述第一烘烤和第二烘烤中所用烤箱内设置有锥形辊、吹风嘴及托辊；所述锥形辊设置于横杆的两端；所述锥形辊呈对称分布；所述锥形辊为圆台结构；所述锥形辊中圆台直径小的一面相对设置。本发明中，通过对烘烤工艺中的烤箱新增锥心辊，解决了固态电池浆料二次涂敷时在极片边缘卷曲的问题，并且可大大的提高固态电池二次涂敷生产的效率，降低基带向上卷曲造成的断带和不能满涂的浪费，提高产品合格率。

Description

一种锂离子电池正极烘烤工艺
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池正极烘烤工艺。
背景技术
锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。
在锂离子固态电池中，在正极表面涂覆固态电解质涂层是有利的，但在涂覆过程中，由于溶剂挥发导致铝箔发生翘边、卷曲等问题，极大影响了涂布效率和电池质量。虽然CN107782096A公开了一种锂离子电池电极干燥装置及其干燥方法，采用动态循环的方法，在电极冲切成型前，将极卷安装在恒温烘箱转动轴上，极卷外端安装在另一转动轴上，在惰性干燥气体氛围下，加热气体至90-130℃。使极卷从一转动轴收卷至另一转动轴，使得电极表面充分与高温惰性气体接触，从而使得电极受热均匀，另外水分子能够充分挥发，从而使得电极充分干燥，电极从内至外层，温度一致。烘烤后降低了电极水分含量，减小电极内外层水分差异。提升了锂电池容量和循环寿命，避免由于水分含量偏高导致锂离子电池负极片产生黑斑、低容量和产气的风险。又如CN106981685A公开了一种含有水性粘结剂的锂离子电池电极片烘烤工艺，包括以下步骤：(1)将涂覆浆料的电极片在真空条件下，以100～110℃温度干燥1～2h；(2)将步骤(1)中的电极片降温至室温后，晾15～30min；(3)将步骤(2)中的电极片以80～90℃温度干燥3～4h。本发明优化改进了电极片的干燥工艺，采用高温快干→室温摊晾→低温久干三个步骤，工艺步骤简单，可操作性强，使得干燥时间大大降低，且干燥彻底，干燥过程中极片不易开裂或掉粉，有利于提高电池的电化学性能。然而其并没有解决涂覆过程中，由于溶剂挥发导致铝箔发生翘边、卷曲等问题。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种锂离子电池正极烘烤工艺，以解决固态电池浆料二次涂敷时在极片边缘卷曲的问题，并且可大大的提高固态电池二次涂敷生产的效率，降低基带向上卷曲造成的断带和不能满涂的浪费，避免了锥形辊在侧压极片时破坏涂覆的固态电解质表面。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种锂离子电池正极烘烤工艺，所述工艺包括：将涂覆后的锂离子电池正极依次进行第一烘烤和第二烘烤；
所述第一烘烤和第二烘烤中所用烤箱内设置有锥形辊、吹风嘴及托辊；
所述烤箱内至少设置有两个锥形辊；
所述锥形辊设置于横杆的两端，所述锥形辊呈对称分布；
所述锥形辊为圆台结构；
所述锥形辊中圆台直径小的一面相对设置。
本发明中，通过对烘烤工艺中的烤箱新增锥心辊，解决了固态电池浆料二次涂敷时在极片边缘卷曲的问题，并且可大大的提高固态电池二次涂敷生产的效率，降低基带向上卷曲造成的断带和不能满涂的浪费，同时，采用锥形结构，避免了锥形辊在侧压极片时破坏涂覆的固态电解质表面。
作为本发明优选的技术方案，所述第一烘烤的温度为50-100℃，例如可以是50℃、60℃、70℃、80℃、90℃或100℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述第一烘烤在风刀式烤箱中进行。
作为本发明优选的技术方案，所述风刀式烤箱的吹风嘴形状为长方形。
优选地，所述风刀式烤箱的吹风嘴和托辊处于同一垂直平面内。
优选地，所述风刀式烤箱的吹风嘴的出风口宽度小于所述托辊半径的1/4，例如可以是1/5、1/6、1/7、1/8、1/9、1/10或1/11等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述第二烘烤的温度为70-140℃，例如可以是70℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃或140℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述第二烘烤在风箱式烤箱中进行。
作为本发明优选的技术方案，所述风箱式烤箱的吹风嘴为平嘴式风嘴。
优选地，所述平嘴式风嘴至少设置有3列，例如可以是3列、4列、5列、6列、7列、8列、9列或10列等，但不限于所列举的数值。
优选地，每列平嘴式风嘴包括等间距设置的孔。
优选地，所述孔的直径为3-7mm，例如可以是3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm、6.5mm或7mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述托辊为圆柱形辊。
优选地，所述锥形辊位于所述托辊的上方。
优选地，所述吹风嘴位于所述托辊的上方。
作为本发明优选的技术方案，所述锥形辊圆台直径小的一面的直径为20-90mm，例如可以是20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm或90mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述锥形辊圆台直径大的一面的直径为100-200mm，例如可以是100mm、110mm、120mm、130mm、140mm、150mm、160mm、170mm、180mm、190mm或200mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述工艺包括：将涂覆后的锂离子电池正极依次进行第一烘烤和第二烘烤；
所述第一烘烤和第二烘烤中所用烤箱内设置有锥形辊、吹风嘴及托辊；
所述烤箱内至少设置有两个锥形辊；
所述锥形辊设置于横杆的两端，所述锥形辊呈对称分布；
所述锥形辊为圆台结构；
所述锥形辊中圆台直径小的一面相对设置；
其中，所述第一烘烤的温度为50-100℃；所述第一烘烤在风刀式烤箱中进行；所述风刀式烤箱的吹风嘴形状为长方形；所述风刀式烤箱的吹风嘴和托辊处于同一垂直平面内；所述风刀式烤箱的吹风嘴的出风口宽度小于所述托辊半径的1/4；所述第二烘烤的温度为70-140℃；所述第二烘烤在风箱式烤箱中进行；所述风箱式烤箱的吹风嘴为平嘴式风嘴；所述平嘴式风嘴至少设置有3列；每列平嘴式风嘴包括等间距设置的孔；所述孔的直径为3-7mm；所述托辊为圆柱形辊；所述锥形辊位于所述托辊的上方；所述吹风嘴位于所述托辊的上方；所述锥形辊圆台直径小的一面的直径为20-90mm；所述锥形辊圆台直径大的一面的直径为100-200mm。
本发明中所述吹风嘴的长度及烘烤时间对针对不同电极会略有差异，本申请不做具体限定，本领域技术人员可根据实际情况自行选择。所述平嘴式风嘴在正极极片的作用宽度大于对应托辊半径的1/2；第一烘烤工艺和第二烘烤工艺中的托辊可以相同也可以不同，优选相同。
本发明中所涉及的固态电解质涂层、固态电解质浆料与固态锂离子电池中的固态电解质不同，本发明中固态电解质涂层的厚度为2-20微米，涂层可以包括快离子导体和粘结剂。快离子导体又称锂离子传导性物质，泛指具有较好离子传导性能的物质。所述快离子导体可以是有机物，也可以是无机物，包括但不限于LiNbO3、Li4Ti5O4、Li3PO4和LiTFSI等。粘结剂包括但不限于聚偏氟乙烯和/或聚四氟乙烯；所述固态电解质涂层还可以包括PEO。
本发明所制备得到的正极可以直接与负极、固态电解质组成全固态锂离子电池，也可以通过与负极、电解液组成液态电池，对固态电解质、电解液、负极没有特别的要求，已知的材料都能与本发明所制备得到的正极复合得到实际的电池。本发明中烘干过程中涂覆后的电极置于托辊上进行烘干作业。
本发明中，所述锥形辊、风嘴及托辊按需可设置多组。
与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明中，通过对烘烤工艺中的烤箱新增锥形辊，解决了固态电池浆料二次涂敷时在极片边缘卷曲的问题，并且可大大的提高固态电池二次涂敷生产的效率，降低基带向上卷曲造成的断带和不能满涂的浪费，采用锥形结构，避免了锥形辊在侧压极片时破坏涂覆的固态电解质表面。
附图说明
图1是本发明实施例1中第一烘烤中所用烤箱内锥形辊、吹风嘴及托辊的设置示意图；
图2是本发明实施例1中第二烘烤中所用烤箱内锥形辊、吹风嘴及托辊的设置示意图。
图中：1-风刀式烤箱中的锥形辊，2-风刀式烤箱中的吹风嘴，3-风刀式烤箱中的托辊，4-风箱式烤箱中的吹风嘴，5-风箱式烤箱中的锥形辊，6-风箱式烤箱中的托辊。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
本实施例提供了一种锂离子电池正极烘烤工艺，所述工艺包括：将涂覆后的锂离子电池正极依次进行第一烘烤和第二烘烤；
所述第一烘烤和第二烘烤中所用烤箱内设置有锥形辊、吹风嘴及托辊；
所述锥形辊设置于横杆的两端，所述锥形辊呈对称分布；
所述锥形辊为圆台结构；
所述锥形辊中圆台直径小的一面相对设置；
其中，所述第一烘烤的温度为90℃；所述第一烘烤在风刀式烤箱中进行；所述风刀式烤箱的吹风嘴2形状为长方形；所述风刀式烤箱的吹风嘴2和托辊3处于同一垂直平面内；所述风刀式烤箱的吹风嘴2的宽度为所述托辊半径的1/6；所述第二烘烤的温度为90℃；
所述第二烘烤在风箱式烤箱中进行；所述风箱式烤箱的吹风嘴4为平嘴式风嘴；所述平嘴式风嘴设置有3列；每列平嘴式风嘴为等间距设置的孔；所述孔的直径为5mm；所述托辊为圆柱形辊；所述锥形辊位于所述托辊的上方；所述吹风嘴位于所述托辊的上方；所述锥形辊圆台直径小的一面的直径为30mm；所述锥形辊圆台直径大的一面的直径为150mm。
工艺处理后，固态电池浆料二次涂敷时在极片边缘未卷曲，极片表面平整。
实施例2
本实施例提供了一种锂离子电池正极烘烤工艺，所述工艺包括：将涂覆后的锂离子电池正极依次进行第一烘烤和第二烘烤；
所述第一烘烤和第二烘烤中所用烤箱内设置有锥形辊、吹风嘴及托辊；
所述锥形辊设置于横杆的两端；
所述锥形辊呈对称分布；
所述锥形辊为圆台结构；
所述锥形辊中圆台直径小的一面相对设置；
其中，所述第一烘烤的温度为100℃；所述第一烘烤在风刀式烤箱中进行；所述风刀式烤箱的吹风嘴形状为长方形；所述风刀式烤箱的吹风嘴和托辊处于同一垂直平面内；所述风刀式烤箱的吹风嘴的宽度为所述托辊半径的1/4；所述第二烘烤的温度为140℃；所述第二烘烤在风箱式烤箱中进行；所述风箱式烤箱的吹风嘴为平嘴式风嘴；所述平嘴式风嘴设置有5列；每列平嘴式风嘴包括等间距设置的孔；所述孔的直径为6mm；所述托辊为圆柱形辊；所述锥形辊位于所述托辊的上方；所述吹风嘴位于所述托辊的上方；所述锥形辊圆台直径小的一面的直径为50mm；所述锥形辊圆台直径大的一面的直径为150mm。
在本实施例的工艺处理后，固态电池浆料二次涂敷时在极片边缘未卷曲，极片表面平整。
实施例3
本实施例提供了一种锂离子电池正极烘烤工艺，所述工艺包括：将涂覆后的锂离子电池正极依次进行第一烘烤和第二烘烤；
所述第一烘烤和第二烘烤中所用烤箱内设置有锥形辊、吹风嘴及托辊；
所述锥形辊设置于横杆的两端；
所述锥形辊呈对称分布；
所述锥形辊为圆台结构；
所述锥形辊中圆台直径小的一面相对设置；
其中，所述第一烘烤的温度为80℃；所述第一烘烤在风刀式烤箱中进行；所述风刀式烤箱的吹风嘴形状为长方形；所述风刀式烤箱的吹风嘴和托辊处于同一垂直平面内；所述风刀式烤箱的吹风嘴的出风口宽度为所述托辊半径的1/4；所述第二烘烤的温度为120℃；所述第二烘烤在风箱式烤箱中进行；所述风箱式烤箱的吹风嘴为平嘴式风嘴；所述平嘴式风嘴设置有3列；每列平嘴式风嘴包括等间距设置的孔；所述孔的直径为5mm；所述托辊为圆柱形辊；所述锥形辊位于所述托辊的上方；所述吹风嘴位于所述托辊的上方；所述锥形辊圆台直径小的一面的直径为30mm；所述锥形辊圆台直径大的一面的直径为130mm。
在本实施例的工艺处理后，固态电池浆料二次涂敷时在极片边缘未卷曲，极片表面平整。
实施例4
本实施例提供了一种锂离子电池正极烘烤工艺，所述工艺包括：将涂覆后的锂离子电池正极依次进行第一烘烤和第二烘烤；
所述第一烘烤和第二烘烤中所用烤箱内设置有锥形辊、吹风嘴及托辊；
所述锥形辊设置于横杆的两端；
所述锥形辊呈对称分布；
所述锥形辊为圆台结构；
所述锥形辊中圆台直径小的一面相对设置；
其中，所述第一烘烤的温度为50℃；所述第一烘烤在风刀式烤箱中进行；所述风刀式烤箱的吹风嘴形状为长方形；所述风刀式烤箱的吹风嘴和托辊处于同一垂直平面内；所述风刀式烤箱的吹风嘴的出风口宽度为所述托辊半径的1/4；所述第二烘烤的温度为110℃；所述第二烘烤在风箱式烤箱中进行；所述风箱式烤箱的吹风嘴为平嘴式风嘴；所述平嘴式风嘴设置有3列；每列平嘴式风嘴包括等间距设置的孔；所述孔的直径为5mm；所述托辊为圆柱形辊；所述锥形辊位于所述托辊的上方；所述吹风嘴位于所述托辊的上方；所述锥形辊圆台直径小的一面的直径为40mm；所述锥形辊圆台直径大的一面的直径为180mm。
在本实施例的工艺处理后，固态电池浆料二次涂敷时在极片边缘未卷曲，极片表面平整。
对比例1
与实施例1的区别仅在于所用烤箱内未设置有锥形辊，工艺处理后，固态电池浆料二次涂敷时在极片边缘卷曲，产品不合格。
对比例2
与实施例1的区别仅在于第一和第二烘烤工艺都采用风刀式烤箱，通过后续检测表面，极片内部存在少量溶剂残留，烘干不彻底，极片在前进方向有微褶皱。
对比例3
与实施例1的区别仅在于第一和第二烘烤工艺都采用风箱式烤箱，结果表明，极片表面残留少量溶剂，极片表面平整。
通过上述实施例和对比例可知，本发明中，通过对烘烤工艺中的烤箱新增锥形辊，解决了固态电池浆料二次涂敷时在极片边缘卷曲的问题，并且可大大的提高固态电池二次涂敷生产的效率，降低基带向上卷曲造成的断带和不能满涂的浪费。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种锂离子电池正极烘烤工艺，其特征在于，所述工艺包括：将涂覆后的锂离子电池正极依次进行第一烘烤和第二烘烤；
所述第一烘烤和第二烘烤中所用烤箱内设置有锥形辊、吹风嘴及托辊；
所述烤箱内至少设置有两个锥形辊；
所述锥形辊设置于横杆的两端，所述锥形辊呈对称分布；
所述锥形辊为圆台结构；
所述锥形辊中圆台直径小的一面相对设置。
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述第一烘烤的温度为50-100℃。
3.如权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，所述第一烘烤在风刀式烤箱中进行。
4.如权利要求3所述的工艺，其特征在于，所述风刀式烤箱的吹风嘴形状为长方形；
优选地，所述风刀式烤箱的吹风嘴和托辊处于同一垂直平面内；
优选地，所述风刀式烤箱的吹风嘴的出风口宽度小于所述托辊半径的1/4。
5.如权利要求1-4任一项所述的工艺，其特征在于，所述第二烘烤的温度为70-140℃。
6.如权利要求1-5任一项所述的工艺，其特征在于，所述第二烘烤在风箱式烤箱中进行。
7.如权利要求6所述的工艺，其特征在于，所述风箱式烤箱的吹风嘴为平嘴式风嘴；
优选地，所述平嘴式风嘴至少设置有3列；
优选地，每列平嘴式风嘴包括等间距设置的孔；
优选地，所述孔的直径为3-7mm。
8.如权利要求1-7所述的工艺，其特征在于，所述托辊为圆柱形辊；
优选地，所述锥形辊位于所述托辊的上方；
优选地，所述吹风嘴位于所述托辊的上方。
9.如权利要求1-8任一项所述的工艺，其特征在于，所述锥形辊圆台直径小的一面的直径为20-90mm；
优选地，所述锥形辊圆台直径大的一面的直径为100-200mm。
10.如权利要求1-9任一项所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括：将涂覆后的锂离子电池正极依次进行第一烘烤和第二烘烤；
所述第一烘烤和第二烘烤中所用烤箱内设置有锥形辊、吹风嘴及托辊；
所述烤箱内至少设置有两个锥形辊；
所述锥形辊设置于横杆的两端，所述锥形辊呈对称分布；
所述锥形辊为圆台结构；
所述锥形辊中圆台直径小的一面相对设置；
其中，所述第一烘烤的温度为50-100℃；所述第一烘烤在风刀式烤箱中进行；所述风刀式烤箱的吹风嘴形状为长方形；所述风刀式烤箱的吹风嘴和托辊处于同一垂直平面内；所述风刀式烤箱的吹风嘴的出风口宽度小于所述托辊半径的1/4；所述第二烘烤的温度为70-140℃；所述第二烘烤在风箱式烤箱中进行；所述风箱式烤箱的吹风嘴为平嘴式风嘴；所述平嘴式风嘴至少设置有3列；每列平嘴式风嘴包括等间距设置的孔；所述孔的直径为3-7mm；所述托辊为圆柱形辊；所述锥形辊位于所述托辊的上方；所述吹风嘴位于所述托辊的上方；所述锥形辊圆台直径小的一面的直径为20-90mm；所述锥形辊圆台直径大的一面的直径为100-200mm。
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