CN111933891A - 一种电池极片及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种电池极片及其处理方法，该处理方法包括：配置胶液，配置所述胶液的原料包括质量比为1:10～19的机高分子聚合物和有机溶剂，将所述原料加入搅拌设备中，并在负压条件下搅拌均匀，以使所述原料混合形成胶液；胶液涂覆，将配置好的胶液通过喷涂、涂刷或丝印的方式涂覆于电池极片边缘的正面和背面，以形成厚度均匀的有机涂层；烘干，将涂覆有胶液的电池极片进行烘烤，以将所述电池极片上的有机涂层烘干凝固。本发明通过在电池极片的正反两面的边缘涂覆一定宽度和厚度的有机涂层，在保障电池极片的质量前提下极大的降低了原料成本。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池极片及其处理方法。
背景技术
锂离子电池作为新能源发展的动力之一，具有绿色环保、性能良好、综合性能优异等较大的市场优势，从而被广泛的应用于生活中的各个环节。其中电池极片是锂离子电池重要组成部分，一般锂离子电池中具备正电池极片和负电池极片。
锂离子电池极片经过导电材料涂敷、干燥和辊压之后，形成集流体及两面涂层的三层复合导电涂层。然后根据电池设计结构和规格要求，对极片进行裁切。例如，卷绕电池，其极片根据设计宽度进行分条，以及叠片电池，其极片相应裁切成片。
无论采用何种切割方式，在电池极片的切割边缘都会产生毛刺，若直接用于制作电池时，电池极片的切割边缘处容易掉粉，甚至会造成导电涂层大面积脱落，尤其是负电池极片情况更为严重，从而使锂离子电池出现短路现象，严重影响了电池的性能。
发明内容
鉴于上述状况，有必要针对现有技术中电池极片边缘容易掉粉和脱落的问题。提供一种电池极片及其处理方法。
一种电池极片的处理方法，包括：
配置胶液，配置所述胶液的原料包括质量比为1:10～19的机高分子聚合物和有机溶剂，将所述原料加入搅拌设备中，并在负压条件下搅拌均匀，以使所述原料混合形成胶液；
胶液涂覆，将配置好的胶液通过喷涂、涂刷或丝印的方式涂覆于电池极片边缘的正面和背面，以形成厚度均匀的有机涂层；
烘干，将涂覆有胶液的电池极片进行烘烤，以将所述电池极片上的有机涂层烘干凝固。
进一步的，上述处理方法，其中，配置所述胶液的原料还包括丙烯酸树脂成膜剂和聚氨酯成膜剂，所述丙烯酸成膜剂和所述聚氨酯成膜剂的总质量与所述有机高分子聚合物的质量比为1:2～5。
进一步的，上述处理方法，其中，配置所述胶液的原料还包括丁苯橡胶，所述丁苯橡胶与所述有机高分子聚合物的质量比为1:5～10。
进一步的，上述处理方法，其中，所述有机高分子聚合物为聚偏氟乙烯和聚氯乙烯中的任意一种。
进一步的，上述处理方法，其中，所述有机溶剂为醇类溶剂和酮类溶剂中的一种或多种的混合。
进一步的，上述处理方法，其中，所述有机溶剂为异丙醇、环己酮和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
进一步的，上述处理方法，其中，所述有机涂层涂布于所述电池极片边缘的宽度为2～10mm，厚度为0.05～0.5mm。
进一步的，上述处理方法，其中，所述搅拌设备中的真空度低于负0.085Mpa。
进一步的，上述处理方法，其中，所述搅拌设备中原料的搅拌速度为30～40 转/分钟，搅拌时间为3～5h，搅拌温度为50～60℃。
本发明实施例还提供了一种电池极片，其是通过上述任一项所述的处理方法处理得到的。
本发明主要采用有机高分子聚合物与有机溶液作为原料在负压环境下搅拌均匀，得到塑性、耐热性、阻燃隔热性和粘性等性能优良的溶胶。并将该溶胶通过喷涂、涂刷或丝印的方式均匀涂覆在电池极片上下表面的边缘，以形成厚度均匀的有机涂层，使该电池极片边缘被胶层包裹和固定，防止掉粉或导电涂层脱落，提高了锂电池的使用寿命。同时，本发明通过在电池极片的正反两面的边缘涂覆一定宽度和厚度的有机涂层，在确保电池极片的质量前提下极大的降低了原料成本。
附图说明
图1为本发明实施例中的电池极片的截面结构示意图；
图2为本发明实施例中的电池极片的结构示意图；
主要元件符号说明：
10-集流体；20-导电涂层；30-有机涂层。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供该实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明提供了一种电池极片的处理方法，其用于对切割后的电池极片进行边缘处理，该处理方法包括如下步骤：
1)配置胶液，配置所述胶液的原料包括有机高分子聚合物和有机溶剂，所述有机高分子聚合物和所述有机溶剂的质量比为1:10～19，将配置好的所述原料加入搅拌设备中，并在负压条件下搅拌均匀，以使所述原料混合形成胶液；
2)胶液涂覆，将配置好的胶液通过喷涂、涂刷或丝印的方式涂覆于电池极片边缘的正面和背面，以形成厚度均匀的有机涂层；
3)烘干，将涂覆有胶液的电池极片进行烘烤，以将所述电池极片上的有机涂层烘干凝固。
其中，配置该胶液的原料主要包括有机高分子聚合物和有机溶剂，其中该有机高分子聚合物可采用聚偏氟乙烯，其为半透明或白色粉体或颗粒，分子链间排列紧密，又有较强的氢键，氧指数为46％，具有良好的塑性、耐热性和阻燃隔热性能。同时，聚偏氟乙烯制成的胶液具有良好的亲水性和粘性，可牢固地附着在电池极片上，一方面对电池极片的切割边缘进行保护，另一方面可固定电池极片上的导电涂层，防止锂电池的制作和装配过程中电池极片上的导电涂层掉粉或脱落。
可以理解的，在本发明的其他实施例中，该有机高分子聚合物还可为聚四氟乙烯、聚氯乙烯中的任意一种，其同样具备良好的粘性和亲水性，可致密地附着在电池极片上，以对电池极片进行保护。
该有机溶剂可选择醇类溶剂和酮类溶剂中的一种或多种的混合，例如为异丙醇、环己酮和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
将该有机高分子聚合物和有机溶剂按照质量比为1:10～19添加至搅拌装置中，通过该配比可使有机高分子聚合物在有机溶剂充分分散、凝结，形成高粘度的胶液。
该搅拌装置例如为搅拌罐，其自带搅拌器。将胶液原料添加至搅拌罐中后在低压保护下连续搅拌2～5h，搅拌速度控制在30～40转/分钟，罐体内部真空度小于-0.085Mpa，同时通过低压蒸汽或者电加热方式控制搅拌罐温度在50℃～60℃范围内。通过对原料搅拌过程中的搅拌时间、速度、温度和真空度的控制，使有机高分子聚合物和有机溶剂混合均匀，形成高质量的胶体溶液。
配置好的胶体通过喷涂、涂刷或丝印的方式涂覆于电池极片边缘的正面和背面，以形成厚度均匀的有机涂层。相较于浸泡等工艺，通过喷涂、涂刷或丝印工艺将胶液涂覆在电池极片，便于控制有机涂层涂覆厚度和涂覆均匀性。
由于锂离子电池中各组成部分，如电池极片(正电池极片和负电池极片)、隔膜、极耳等部件之间装配紧密，因此各部件的厚度需满足设计要求，并且，随着锂离子电池趋向小型化和薄形化发展，对各组成部分的厚度控制提出更高的要求。因此，本申请中采用的喷涂、涂刷或丝印的方式进行胶液涂覆可严格控制电池极片的厚度。
优选的，该有机涂层涂布于所述电池极片边缘的宽度为2～10mm，厚度为 0.05～0.5mm。
优选的，该电池极片为正电池极片或负电池极片，正电池极片和负电池极片根据设计要求可涂覆不同厚度的有机涂层。例如，正电池极片上涂覆的有机涂层厚度为0.05～0.1mm，负电池极片的厚度为0.2～0.5mm。
胶液涂覆于电池极片的表面后将其置于烘箱中烘烤，使电池极片上的有机涂层烘干凝固。其中，烘烤温度控制在100～140℃，烘烤时间控制在3～5min，以使该有机涂层快速烘干，同时不影响有机涂层以及电池极片上的活性材质的性能。
优选的，在本发明的一实施例中，配置该胶液的原料还包括丙烯酸树脂成膜剂和聚氨酯成膜剂，其中，添加的丙烯酸树脂成膜剂和聚氨酯成膜剂的总质量与该有机高分子聚合物的质量之比为1:2～5。该两种成膜剂可安照1:1的质量比混合使用，以使胶液原料具有良好的分散性和成膜性，促使涂覆在电池极片上胶液更好的成膜，形成均匀的有机涂层。
优选的，在本发明的一实施例中，配置该胶液的原料还包括丁苯橡胶，该原料中的丁苯橡胶与有机高分子聚合物的质量比为1:5～10。通过增加丁苯橡胶可使配置的胶液粘度更强，除此之外耐磨、耐热和耐老化等性能更优。
本发明实施例中，主要采用有机高分子聚合物与有机溶液作为原料在负压环境下搅拌均匀，得到塑性、耐热性、阻燃隔热性和粘性等性能优良的溶胶。并将该溶胶通过喷涂、涂刷或丝印的方式均匀涂覆在电池极片上下表面的边缘，以形成厚度均匀的有机涂层，使该电池极片边缘被胶层包裹和固定，防止掉粉或导电涂层脱落，提高了锂电池的使用寿命。本实施例中的这种涂覆方法便于控制有机涂层涂覆厚度和涂覆均匀性，保障后续电池制作精度和电池性能。同时，本发明通过在电池极片的正反两面的边缘涂覆一定宽度和厚度的有机涂层，在确保电池极片的质量前提下极大的降低了原料成本。
为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例对本发明进行进一步的描述。
本发明所用的原料均可从市面上购买。
实施例1
将质量比为1:10的PVDF(聚偏氟乙烯)和NMP(N-甲基吡咯烷酮)在负压条件下加入搅拌罐中，并控制搅拌转速为30转/分钟，罐内真空度小于负0.085Mpa，罐内温度为50℃，搅拌3h，使有机高分子聚合物与有机溶剂混合得到胶液；
将配置好的胶液采用喷涂工艺涂覆在电池极片边缘的正反两面，涂覆宽度为5mm，对于正电池极片其有机涂层的涂覆厚度为0.05mm，对于负电池极片其涂覆的有机涂层的厚度为0.2mm。
将涂覆有机涂层的电池极片放入烘箱进行烘烤，烘烤温度为100℃，烘烤时间为3min，以将该电池极片上的有机涂层烘干凝固。
实施例2
将质量比为1:15的聚氯乙烯和NMP(N-甲基吡咯烷酮)在负压条件下加入搅拌罐中，并控制搅拌转速为35转/分钟，罐内真空度小于负0.085Mpa，罐内温度为55℃，搅拌4h，使有机高分子聚合物与有机溶剂混合得到胶液；
将配置好的胶液采用涂刷工艺涂覆在电池极片边缘的正反两面，涂覆宽度为2mm，对于正电池极片其有机涂层的涂覆厚度为0.08mm，对于负电池极片其涂覆的有机涂层的厚度为0.4mm。
将涂覆有机涂层的电池极片放入烘箱进行烘烤，烘烤温度为120℃，烘烤时间为4min，以将该电池极片上的有机涂层烘干凝固。
实施例3
将质量比为1:19的聚氯乙烯和环己酮在负压条件下加入搅拌罐中，并控制搅拌转速为40转/分钟，罐内真空度小于负0.085Mpa，罐内温度为60℃，搅拌 5h，使有机高分子聚合物与有机溶剂混合得到胶液；
将配置好的胶液采用喷涂工艺涂覆在电池极片边缘的正反两面，涂覆宽度为10mm，对于正电池极片其有机涂层的涂覆厚度为0.1mm，对于负电池极片其涂覆的有机涂层的厚度为0.5mm。
将涂覆有机涂层的电池极片放入烘箱进行烘烤，烘烤温度为140℃，烘烤时间为5min，以将该电池极片上的有机涂层烘干凝固。
实施例4
将质量比为1:10：0.5的PVDF(聚偏氟乙烯)、NMP(N-甲基吡咯烷酮) 和成膜剂在负压条件下依次加入搅拌罐中，并控制搅拌转速为30转/分钟，罐内真空度小于负0.085Mpa，罐内温度为50℃，搅拌4h，使有机高分子聚合物与有机溶剂混合得到胶液，其中成膜剂为质量比为1:1的丙烯酸成膜剂和聚氨酯成膜剂的混合物；
将配置好的胶液采用喷涂工艺涂覆在电池极片边缘的正反两面，涂覆宽度为5mm，对于正电池极片其有机涂层的涂覆厚度为0.05mm，对于负电池极片其涂覆的有机涂层的厚度为0.2mm。
将涂覆有机涂层的电池极片放入烘箱进行烘烤，烘烤温度为100℃，烘烤时间为3min，以将该电池极片上的有机涂层烘干凝固。
实施例5
将质量比为1:10：0.1的PVDF(聚偏氟乙烯)、NMP(N-甲基吡咯烷酮) 和丁苯橡胶在负压条件下依次加入搅拌罐中，并控制搅拌转速为30转/分钟，罐内真空度小于负0.085Mpa，罐内温度为50℃，搅拌3h，使有机高分子聚合物与有机溶剂混合得到胶液，其中成膜剂为质量比为1:1的丙烯酸成膜剂和聚氨酯成膜剂的混合物；
将配置好的胶液采用喷涂工艺涂覆在电池极片边缘的正反两面，涂覆宽度为5mm，对于正电池极片其有机涂层的涂覆厚度为0.05mm，对于负电池极片其涂覆的有机涂层的厚度为0.2mm。
将涂覆有机涂层的电池极片放入烘箱进行烘烤，烘烤温度为100℃，烘烤时间为3min，以将该电池极片上的有机涂层烘干凝固。
实施例6
将质量比为1:10：0.2：0.2的PVDF(聚偏氟乙烯)、有机溶剂、成膜剂和丁苯橡胶在负压条件下依次加入搅拌罐中，并控制搅拌转速为30转/分钟，罐内真空度小于负0.085Mpa，罐内温度为50℃，搅拌3h，使有机高分子聚合物与有机溶剂混合得到胶液，其中，本实施例中的成膜剂为质量比为1:1的丙烯酸成膜剂和聚氨酯成膜剂的混合物，有机溶剂为质量比为0.5：1的异丙醇和N-甲基吡咯烷酮；
将配置好的胶液采用喷涂工艺涂覆在电池极片边缘的正反两面，涂覆宽度为5mm，对于正电池极片其有机涂层的涂覆厚度为0.05mm，对于负电池极片其涂覆的有机涂层的厚度为0.2mm。
将涂覆有机涂层的电池极片放入烘箱进行烘烤，烘烤温度为100℃，烘烤时间为3min，以将该电池极片上的有机涂层烘干凝固。
分别根据上述实施例1至6中的处理方法得到的电池极片(包括正电池极片和负电池极片)经过卷绕或叠片工序后，进行压芯测试，以检测锂电池是否出现短路现象。经测试，实施例1至实施例6中的电池极片在压芯测试过程中均未出现短路情况。因此经过本发明实施例中的处理方法得到的电池极片可避免出现掉粉和导电涂层脱落的问题，提高的电池极片的质量。
请参阅图1和图2，为本发明实施例提供的一种电池极片，包括集流体10 和涂覆于该集流体10正面和反面的导电涂层20，该电池极片通过上述实施中的处理方法进行处理，以将该电池极片边缘的两面导电涂层20上涂覆厚度均匀的有机涂层30。
需要说明的是，对于上述方法实施例而言，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种电池极片的处理方法，特征在于，包括：
配置胶液，配置所述胶液的原料包括质量比为1:10～19的有机高分子聚合物和有机溶剂，将所述原料加入搅拌设备中，并在负压条件下搅拌均匀，以使所述原料混合形成胶液；
胶液涂覆，将配置好的胶液通过喷涂、涂刷或丝印的方式涂覆于电池极片边缘的正面和背面，以形成厚度均匀的有机涂层；
烘干，将涂覆有胶液的电池极片进行烘烤，以将所述电池极片上的有机涂层烘干凝固。
2.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，配置所述胶液的原料还包括丙烯酸树脂成膜剂和聚氨酯成膜剂，所述丙烯酸成膜剂和所述聚氨酯成膜剂的总质量与所述有机高分子聚合物的质量比为1:2～5。
3.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，配置所述胶液的原料还包括丁苯橡胶，所述丁苯橡胶与所述有机高分子聚合物的质量比为1:5～10。
4.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述有机高分子聚合物为聚偏氟乙烯和聚氯乙烯中的任意一种。
5.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述有机溶剂为醇类溶剂和酮类溶剂中的一种或多种的混合。
6.如权利要求5所述的处理方法，其特征在于，所述有机溶剂为异丙醇、环己酮和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
7.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述搅拌设备中原料的搅拌速度为30～40转/分钟，搅拌时间为3～5h，搅拌温度为50～60℃。
8.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述搅拌设备中的真空度低于负0.085Mpa。
9.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述有机涂层涂布于所述电池极片边缘的宽度为2～10mm，厚度为0.05～0.5mm。
10.一种电池极片，其特征在于，其通过权利要求1-9任一项所述的处理方法处理得到。
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