CN112599725B - 一种提高锂离子电池极片辊压效率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高锂离子电池极片辊压效率的方法，包括以下步骤：S1、涂布预留连接区：在锂离子电池浆料涂布的过程中，在集流体上预留连接区；S2、首卷辊压：把第一涂膜卷设置在第一放卷辊，对首卷涂膜卷进行辊压；S3、接卷前处理：把待辊压的第二涂膜卷固定到第二放卷辊上，涂覆导电胶，牵引至单缝吸移箱单缝入口处，等待接卷；S4、启动接卷：当第一涂膜卷即将辊压完成时，启动单缝吸移箱的真空抽吸工作，把第二涂膜卷的头部吸附进入单缝吸移箱内把第二涂膜卷的头部粘附到第一涂膜卷的尾部完成两涂膜卷的接卷。本发明的提高锂离子电池极片辊压效率的方法具有辊压效率高、辊压一致性好和加工便捷的特点。

Description

一种提高锂离子电池极片辊压效率的方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体是指一种提高锂离子电池极片辊压效率的方法。
背景技术
在锂离子电池加工制作过程中，辊压是非常重要的工序，通过对涂布得到的涂膜卷进行辊压，可以有效控制正极材料或负极材料的压实密度，进而有效控制锂离子电池的体积能量密度。在常规的加工过程中，一般采用分卷辊压，逐卷导带牵引进入辊压机的方式，每次的导带牵引，均需要对设备进行适应性调试，工序非常繁琐，转序耗时较长。而且，辊压设备的多次调试，也影响辊压后极片的一致性，直接影响后续制得电池的一致性，限制了其的配组使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高锂离子电池极片辊压效率的方法，具有辊压效率高、辊压一致性好和加工便捷的特点。
本发明可以通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种提高锂离子电池极片辊压效率的方法，包括以下步骤：
S1、涂布预留连接区：在锂离子电池浆料涂布的过程中，在集流体的头部阳面和尾部阴面预留没有覆盖浆料的连接区，得到若干涂布形成的涂膜卷；
S2、首卷辊压：把第一涂膜卷设置在第一放卷辊，依次通过第一过渡辊、单缝吸移箱、第二过渡辊传送进入辊压机中对第一涂膜卷进行辊压；
S3、接卷前处理：把待辊压的第二涂膜卷固定到第二放卷辊上，在第二涂膜卷头部阳面的连接区上涂覆导电胶，通过第三过渡辊牵引至单缝吸移箱单缝入口处，等待接卷；
S4、启动接卷：当第一涂膜卷即将辊压完成时，启动单缝吸移箱的真空抽吸工作，把第二涂膜卷的头部吸附进入单缝吸移箱内把第二涂膜卷的头部粘附到第一涂膜卷的尾部完成两涂膜卷的接卷。
进一步地，第一放卷辊、第一过渡辊设置在第一升降台上并随第一升降台同步升降；第二放卷辊、第三过渡辊设置在第二升降台上并随第二升降台同步升降。放卷辊与过渡辊同步运动，降低换卷操作难度，提升传送的稳定性。
进一步地，在步骤S4启动接卷过程中，第一升降台的高度低于第二过渡辊，从而有效保证不同涂膜卷头尾部阴阳面接卷操作的便捷性，简化操作过程。
进一步地，在S4启动接卷完成后，还包括以下步骤：S5、二次接卷：移离第一升降台，把第二升降台移动到第一升降台的位置并降低第二升降台的高度至第一升降台的初始高度，把第三涂膜卷设置到第一放卷辊上，然后调节第一升降台的高度和第二升降台的初始高度一致，在第三涂膜卷的头部涂覆导电胶，通过第一过渡辊牵引至单缝吸移箱单缝入口处，等待接卷，然后重复S4的启动接卷操作，即可完成二次接卷，依次重复完成后续的接卷操作。通过采用升降台高度调节方式，既方便涂膜卷的上辊操作，降低劳动强度；又可以保持涂膜卷接卷过程的连贯性，保持涂膜卷传送的稳定性，提升生产加工效率。
进一步地，浆料为正极浆料或负极浆料，正极浆料的活性材料为磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、钴酸锂、镍钴铝酸锂中的一种或两种以上；负极浆料的活性材料为石墨负极、硅负极、合金负极、钛酸锂中的一种或两种以上，具体可以结合能量密度、电池功率等的设计需求灵活选择不同的正极材料体系、负极材料体系及正负极组合形式，满足不同应用场景的需求。
进一步地，集流体为正极集流体或负极集流体，正极集流体为电解铝箔或压延铝箔，负极集流体为电解铜箔或压延铜箔，可以根据实际需要在正极片加工或负极片加工的过程中选择合适的集流体，集流体的厚度也可以根据实际需要灵活选择，如4-30μm等或其他不同的厚度。
进一步地，导电胶为各向异性有机硅导电胶或各向异性环氧导电胶，导电胶为均匀间隔条纹状涂覆在集流体上。导电胶为均匀间隔条纹状涂覆在集流体上，在单缝吸移箱抽吸动作时相互接卷的头部和尾部可以均匀粘结固定在一起，在辊压后续辊压过程中导电胶可以向条纹间的间隙延伸，避免由于涂覆导电胶后造成链接区的厚度过厚对于辊压设备造成影响，避免辊压的缝隙过宽造成需要二次调试设备的风险。
进一步地，各向异性有机硅导电胶、各向异性环氧导电胶均为Z向导通的导电胶。
本发明一种提高锂离子电池极片辊压效率的方法，具有如下的有益效果：
第一、辊压效率高，通过采用本发明的方式可以实现连续辊压，换卷过程无时间间隙，换卷过程无需停机降速，辊压效率相对之前分卷换卷辊压的方式提升25%以上；
第二、辊压一致性好，整个接卷过程为不停机式连接辊压，无需频繁对辊压设备的间隙进行频繁的二次调试，连续辊压的压力稳定，辊压后涂膜卷的厚度一致性高，厚度偏差和波动性相对于之前的方式具有明显下降；
第三、操作便捷，本发明的操作中，放卷辊、过渡辊均为电池加工中的常用设备，引入的单缝吸移箱也在造纸行业具有广泛的应用，其运行非常稳定，整个操作也非常简单，有效简化加工操控过程。。
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的技术方案，下面结合实施例及附对本发明产品作进一步详细的说明。
本发明公开了一种提高锂离子电池极片辊压效率的方法，包括以下步骤：
S1、涂布预留连接区：在锂离子电池浆料涂布的过程中，在集流体的头部阳面和尾部阴面预留没有覆盖浆料的连接区，得到若干涂布形成的涂膜卷；
S2、首卷辊压：把第一涂膜卷设置在第一放卷辊，依次通过第一过渡辊、单缝吸移箱、第二过渡辊传送进入辊压机中对第一涂膜卷进行辊压；
S3、接卷前处理：把待辊压的第二涂膜卷固定到第二放卷辊上，在第二涂膜卷头部阳面的连接区上涂覆导电胶，通过第三过渡辊牵引至单缝吸移箱单缝入口处，等待接卷；
S4、启动接卷：当第一涂膜卷即将辊压完成时，启动单缝吸移箱的真空抽吸工作，把第二涂膜卷的头部吸附进入单缝吸移箱内把第二涂膜卷的头部粘附到第一涂膜卷的尾部完成两涂膜卷的接卷。
进一步地，第一放卷辊、第一过渡辊设置在第一升降台上并随第一升降台同步升降；第二放卷辊、第三过渡辊设置在第二升降台上并随第二升降台同步升降。
进一步地，在步骤S4启动接卷过程中，第一升降台的高度低于第二过渡辊。
进一步地，在S4启动接卷完成后，还包括以下步骤：
S5、二次接卷：移离第一升降台，把第二升降台移动到第一升降台的位置并降低第二升降台的高度至第一升降台的初始高度，把第三涂膜卷设置到第一放卷辊上，然后调节第一升降台的高度和第二升降台的初始高度一致，在第三涂膜卷的头部涂覆导电胶，通过第一过渡辊牵引至单缝吸移箱单缝入口处，等待接卷，然后重复S4的启动接卷操作，即可完成二次接卷，依次重复完成后续的接卷操作。
进一步地，浆料为正极浆料或负极浆料，正极浆料的活性材料为磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、钴酸锂、镍钴铝酸锂中的一种或两种以上；负极浆料的活性材料为石墨负极、硅负极、合金负极、钛酸锂中的一种或两种以上
进一步地，集流体为正极集流体或负极集流体，正极集流体为电解铝箔或压延铝箔，负极集流体为电解铜箔或压延铜箔。
进一步地，导电胶为各向异性有机硅导电胶或各向异性环氧导电胶，导电胶为均匀间隔条纹状涂覆在集流体上。
进一步地，各向异性有机硅导电胶、各向异性环氧导电胶均为Z向导通的导电胶。
为了验证本发明在辊压加工的优势，以10μm铝箔作为正极集流体涂覆磷酸铁锂得到磷酸铁锂涂膜卷3卷，以设计的压实密度计算辊压极片的目标厚度为160μm，分别采用传统的分卷辊压的方式和本发明连续辊压的方式，分别测量每卷均匀间隔的5个厚度值，具体数据如下：
Figure 633022DEST_PATH_IMAGE001
由上表可以看到，分卷辊压在第2卷、第3卷后厚度波动性明显增大。而且，在辊压耗时上，分卷辊压每卷辊压耗时40分钟，换卷和调试设备耗时20分钟，合计用时160分钟；而本发明连续辊压的方式无需额外的换卷时间，用时120分钟即可完成整个辊压过程，生产效率具有明显的提升。
同时，把该辊压得到的磷酸铁锂正极极片搭配石墨负极制作得到圆柱形26650额定容量为3000mAh、设计内阻为20mΩ的锂离子电池，采用分卷辊压的内阻一致性测试中其极差为8.3mΩ，而采用本发明连续辊压方式得到的同样的产品内阻极差为3.2mΩ。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语诸如 “上”、“下”、“前”、“后”、 “左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
上述实施例仅为本发明的具体实施例，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，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种提高锂离子电池极片辊压效率的方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、涂布预留连接区：在锂离子电池浆料涂布的过程中，在集流体的头部阳面和尾部阴面预留没有覆盖浆料的连接区，得到若干涂布形成的涂膜卷；
S2、首卷辊压：把第一涂膜卷设置在第一放卷辊，依次通过第一过渡辊、单缝吸移箱、第二过渡辊传送进入辊压机中对第一涂膜卷进行辊压；
S3、接卷前处理：把待辊压的第二涂膜卷固定到第二放卷辊上，在第二涂膜卷头部阳面的连接区上涂覆导电胶，通过第三过渡辊牵引至单缝吸移箱单缝入口处，等待接卷；
S4、启动接卷：当第一涂膜卷即将辊压完成时，启动单缝吸移箱的真空抽吸工作，把第二涂膜卷的头部吸附进入单缝吸移箱内把第二涂膜卷的头部粘附到第一涂膜卷的尾部完成两涂膜卷的接卷。
2.根据权利要求1所述的提高锂离子电池极片辊压效率的方法，其特征在于：所述第一放卷辊、第一过渡辊设置在第一升降台上并随第一升降台同步升降；所述第二放卷辊、第三过渡辊设置在第二升降台上并随第二升降台同步升降。
3.根据权利要求2所述的提高锂离子电池极片辊压效率的方法，其特征在于：在步骤S4启动接卷过程中，第一升降台的高度低于第二过渡辊。
4.根据权利要求3所述的提高锂离子电池极片辊压效率的方法，其特征在于：在S4启动接卷完成后，还包括以下步骤：
S5、二次接卷：移离第一升降台，把第二升降台移动到第一升降台的位置并降低第二升降台的高度至第一升降台的初始高度，把第三涂膜卷设置到第一放卷辊上，然后调节第一升降台的高度和第二升降台的初始高度一致，在第三涂膜卷的头部涂覆导电胶，通过第一过渡辊牵引至单缝吸移箱单缝入口处，等待接卷，然后重复S4的启动接卷操作，即可完成二次接卷，依次重复完成后续的接卷操作。
5.根据权利要求4所述的提高锂离子电池极片辊压效率的方法，其特征在于：所述浆料为正极浆料或负极浆料，所述正极浆料的活性材料为磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、钴酸锂、镍钴铝酸锂中的一种或两种以上；所述负极浆料的活性材料为石墨负极、硅负极、合金负极、钛酸锂中的一种或两种以上。
6.根据权利要求5所述的提高锂离子电池极片辊压效率的方法，其特征在于：所述集流体为正极集流体或负极集流体，所述正极集流体为电解铝箔或压延铝箔，所述负极集流体为电解铜箔或压延铜箔。
7.根据权利要求6所述的提高锂离子电池极片辊压效率的方法，其特征在于：所述导电胶为各向异性有机硅导电胶或各向异性环氧导电胶，所述导电胶为均匀间隔条纹状涂覆在集流体上。
8.根据权利要求7所述的提高锂离子电池极片辊压效率的方法，其特征在于：各向异性有机硅导电胶、各向异性环氧导电胶均为Z向导通的导电胶。
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