CN112670438A - 电池极片制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电池极片制备方法，包括在集流体的第一面上预设第一极耳位置；在第一极耳位置上粘贴第一压力去除层；在集流体的第一面和第一压力去除层上涂覆活性物质层；对涂覆有活性物质层的第一压力去除层施加压力使第一压力去除层从集流体上脱落，从而在集流体的第一面上形成用于焊接极耳的未被活性物质层覆盖的第一镂空区。本发明的电池极片制备方法使得极耳的位置能位于活性物质层的中间或者是靠近活性物质层的中间设置，制成的极片能量密度更高、阻抗更小，能满足快充快放的要求，并且在充电时极片不容易升温，降低了危险系数，制作工序简单，易于操作，成本低，适合快速生产，并且可以有效利用集流体。
Description
技术领域
本发明属于电池技术领域，特别是涉及一种电池极片制备方法。
背景技术
随着锂离子电池被手机、笔记本电脑等电子设备广泛应用，其市场需求量越来越大，并且目前对锂离子电池的性能要求也越来越高，因此高能量密度、快充快放、低阻抗且制造速度快的电池极片制备工艺是当前市场最大最紧迫的需求。如图1和图2所示，传统的极片工艺通常是在集流体1上间隔地涂布出多个活性物质区，极耳4焊接在活性物质区的间隔处1'(即通过将其分切成极片单体后极耳是焊接在靠近活性物质区的端部处的空箔区)，此种制备方式制得的极片能量密度低、阻抗大，不能很好的满足快充快放的要求，在充电时极片容易升温从而造成危险，并且由于是在活性物质区的间隔处1'焊接极耳，所以在制备极片时需要留出较大的间隔空间，不能很好地利用集流体1，造成对材料的浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对通过现有的极片制备工艺制备的极片阻抗大的问题，提供一种电池极片制备方法。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种电池极片制备方法，包括：
在集流体的第一面上预设第一极耳位置；
在所述第一极耳位置上粘贴第一压力去除层，其中，对所述第一压力去除层施加一定压力时所述第一压力去除层能从所述集流体上脱落；
在所述集流体的第一面涂覆活性物质层并且所述活性物质层涂经所述第一压力去除层的上表面；
对涂覆有活性物质层的第一压力去除层施加压力使所述第一压力去除层从所述集流体上脱落，从而在所述集流体的第一面上形成用于焊接极耳的未被所述活性物质层覆盖的第一镂空区。
可选地，所述第一压力去除层采用压敏胶纸。
可选地，所述第一压力去除层的厚度范围为6-50μm。
可选地，所述在所述第一极耳位置上粘贴第一压力去除层具体包括：通过贴胶机构将所述压敏胶纸粘贴在所述第一极耳位置上。
可选地，所述对涂覆有活性物质层的第一压力去除层施加压力使所述第一压力去除层从所述集流体上脱落具体包括：通过压力装置对所述压敏胶纸进行压胶动作，从而使所述压敏胶纸受压后卷起，形成可剥离的胶纸片；
将卷起的压敏胶纸从所述集流体上去除。
可选地，所述将卷起的压敏胶纸从所述集流体上去除具体包括：通过剥除机构将所述卷起的压敏胶纸从所述集流体上去除。
可选地，所述压力装置的压力范围为500-3000N。
可选地，在所述对涂覆有活性物质层的第一压力去除层施加压力之前，所述电池极片制备方法还包括将涂覆有所述活性物质层的集流体进行加热以使所述活性物质层凝固。
可选地，在所述对涂覆有活性物质层的第一压力去除层施加压力使所述第一压力去除层从所述集流体上脱落之后，所述电池极片制备方法还包括在所述集流体的第二面上预设第二极耳位置，所述第二极耳位置与所述第一极耳位置对齐；
在所述第二极耳位置上粘贴第二压力去除层；
在所述集流体的第二面涂覆活性物质层并且所述活性物质层涂经所述第二压力去除层的上表面；
对涂覆有活性物质层的第二压力去除层施加压力使所述第二压力去除层从所述集流体上脱落，以在所述集流体的第二面上形成未被所述活性物质层覆盖的第二镂空区，从而形成双面涂覆有活性物质层并且具有所述第一镂空区和所述第二镂空区的极片料。
可选地，在所述对涂覆有活性物质层的第二压力去除层施加压力使所述第二压力去除层从所述集流体上脱落，以在所述集流体的第二面上形成未被所述活性物质层覆盖的第二镂空区之后，所述电池极片制备方法还包括对双面涂覆有活性物质层的所述极片料进行辊压；
辊压后对所述极片料进行分切形成多个具有所述第一镂空区和所述第二镂空区的极片单体。
本发明实施例提供的电池极片制备方法，在集流体的第一面上预设第一极耳位置，在第一极耳位置上粘贴第一压力去除层，并且在集流体的第一面和第一压力去除层上涂覆活性物质层，通过对涂覆有活性物质层的第一压力去除层施加压力使第一压力去除层从集流体上脱落，从而在集流体的第一面上形成用于焊接极耳的未被活性物质层覆盖的第一镂空区，使得极耳的位置能位于活性物质层的中间或者是靠近活性物质层的中间设置，与现有技术中极耳只能位于活性物质层的两端部处相比(即极耳位于活性物质层外的空集流体上)，制成的极片能量密度更高、阻抗更小，能满足快充快放的要求，并且在充电时极片不容易升温，降低了危险系数，并且通过采用设置第一压力去除层，并通过施加压力去除第一压力去除层的方式在集流体的第一面上形成用于焊接极耳的未被活性物质层覆盖的第一镂空区，制作工序简单，易于操作，成本低，适合快速生产，并且此种方式在涂覆活性物质层时，可以进行连续涂布，不用使集流体上的活性物质层区间隔分布，或者是间隔的距离可以更小(因为不用在间隔处焊接极耳)，使得涂布的效率更快，并且可以有效利用集流体。
附图说明
图1是传统的极片的结构示意图；
图2是图1的传统极片的另一视角的结构示意图；
图3是通过本发明一实施例提供的电池极片制备方法制作极耳内嵌式极片时的各个阶段中原料成型情况的状态图；
图4是第一压力去除层上涂覆有活性物质层时的结构示意图；
图5是图4中的第一压力去除层即将脱离时的结构示意图；
图6是通过本发明一实施例提供的电池极片制备方法制作的极耳内嵌式极片的结构示意图；
图7是通过本发明一实施例提供的电池极片制备方法制作的极耳内嵌式极片的结构示意图；
图8是第一压力去除层的剖视图。
说明书中的附图标记如下：
1、集流体；1'、活性物质区的间隔处；
2、第一压力去除层；21、基材；22、底层处理剂；23、压敏胶；24、隔离纸；
3、活性物质层；
4、极耳；
5、第一镂空区；
6、贴胶机构；
7、压力装置；
8、第二镂空区；
9、烘箱；
10、涂布机。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供的电池极片制备方法，包括如下步骤：
S10：在集流体1的第一面上预设第一极耳位置。
S20：如图3所示，在所述第一极耳位置上粘贴第一压力去除层2，其中，对所述第一压力去除层2施加一定压力时所述第一压力去除层2能从所述集流体1上脱落。
S30：如图3-4所示，在所述集流体1的第一面涂覆活性物质层3并且所述活性物质层3涂经所述第一压力去除层2的上表面。其中极片的极性与活性物质的材料有关，当制作的极片为正极片时，活性物质层3包括钴酸锂、胶液、导电剂和溶剂，其中，钴酸锂可以替换为磷酸铁锂、锰酸锂或三元等材料，胶液可以采用PVDF(聚偏氟乙烯)胶液，导电剂可以采用碳，溶剂可以采用NMP(N-甲基吡咯烷酮)；
当制作的极片为负极片时，活性物质层3包括石墨(其中，石墨也可以替换成硅、氧化硅、钛酸锂或其它金属氧化物负极活性材料)、导电剂、胶液和溶剂，其中，导电剂可以采用碳，胶液可以采用CMC(羧甲基纤维素钠)，溶剂可以采用水。较优地，可以通过涂布机10对所述集流体1的第一面和所述第一压力去除层2进行涂布，提高涂布效率。
S40：如图3和图5所示，对涂覆有活性物质层3的第一压力去除层2施加压力使所述第一压力去除层2从所述集流体1上脱落，从而在所述集流体1的第一面上形成用于焊接极耳4的未被所述活性物质层3覆盖的第一镂空区5。
S50：如图6和图7所示，在所述第一镂空区5上焊接极耳4。
本发明实施例提供的电池极片制备方法，在集流体1的第一面上预设第一极耳位置，在第一极耳位置上粘贴第一压力去除层2，并且在集流体1的第一面和第一压力去除层2上涂覆活性物质层3，通过对涂覆有活性物质层3的第一压力去除层2施加压力使第一压力去除层2从集流体1上脱落，从而在集流体1的第一面上形成用于焊接极耳4的未被活性物质层3覆盖的第一镂空区5，使得极耳4的位置能位于活性物质层3的中间或者是靠近活性物质层3的中间设置，与现有技术中极耳4只能位于活性物质层3的两端部处相比(即极耳位于活性物质层外的空集流体上)，制成的极片能量密度更高、阻抗更小，能满足快充快放的要求，并且在充电时极片不容易升温，降低了危险系数，并且通过采用设置第一压力去除层2，并通过施加压力去除第一压力去除层2的方式在集流体1的第一面上形成用于焊接极耳4的未被活性物质层3覆盖的第一镂空区5，制作工序简单，易于操作，成本低，适合快速生产，并且此种方式在涂覆活性物质层3时，可以进行连续涂布，不用使集流体1上的活性物质层3区间隔分布，或者是间隔的距离可以更小(因为不用在间隔处焊接极耳4)，使得涂布的效率更快，并且可以有效利用集流体1。
在一实施例中，如图8所示，所述第一压力去除层2采用压敏胶纸。压敏胶纸包括基材21、底层处理剂22和压敏胶23，底层处理剂22设置在基材21和压敏胶23之间，通过所述底层处理剂22可以将基材21与压敏胶23结合在一起；较优地，压敏胶纸还包括隔离纸24，隔离纸24设置在压敏胶23的背离底层处理剂22的一侧，通过设置隔离纸24可以对压敏胶23进行保护，当需要将压敏胶纸粘贴在所述第一极耳位置上时，先将隔离纸24从压敏胶23上剥离再进行粘贴。
较优地，所述第一压力去除层的厚度范围为6-50μm。此厚度的第一压力去除层既不妨碍在集流体1上涂覆活性物质层3，也容易在压力的作用下从集流体1上剥离。
在一实施例中，压敏胶23的基本成分主要为三种：黏附成分、内聚成分和改性成分；其中，黏附成分为压敏胶23的主单体，其可以为C4～C12的丙烯酸长侧链烷基酯中的一种，如丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙酸乙酯等中的一种，其也可选择其中的多种进行复合使用，黏附成分的作用主要是控制压敏胶纸的剥离强度，较优地，其比例控制在10％～50％，此时使得压敏胶纸的剥离强度大于8N/m，小于或等于80N/m。
其中，内聚成分为C1～C4的短侧链烷基酯，例如甲基丙烯酸烷基酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、偏氯乙烯、苯乙烯及苯烯腈等中的一种，其也可选择其中的多种进行复合使用，主要是提高内聚性能，较优地，其比例控制在20％～40％，此时的内聚性能较好。
其中，改性成分为能与黏附成分和内聚成分共聚的带有官能团(羧基、羟基、氨基、环氧基、羟甲基、酰胺基等)的单体，如丙烯酸、甲基丙烯酸衣康酸、巴豆酸、马来酸酐等中的一种，也可以选择其中的多种进行复合，其主要起到交联的作用，促进聚合反应速度，提高聚合稳定性，较优地，其比例控制在5％～20％，此时其交联作用较佳。
在一实施例中，如图3所示，步骤S20，即所述在所述第一极耳位置上粘贴第一压力去除层2具体包括：通过贴胶机构6将所述压敏胶纸粘贴在所述第一极耳位置上。通过贴胶机构6将所述压敏胶纸粘贴在所述第一极耳位置上可以提高贴压敏胶纸的效率。
在一实施例中，如图3所示，步骤S40，即所述对涂覆有活性物质层3的第一压力去除层2施加压力使所述第一压力去除层2从所述集流体1上脱落具体包括：步骤S41：通过压力装置7对所述压敏胶纸进行压胶动作，从而使所述压敏胶纸受压后卷起，形成可剥离的胶纸片；通过采用压力装置7对压敏胶纸进行压胶动作，效率更高，压力更方便控制并且施加压力更加稳定，提高压敏胶纸的脱落良品率。
较优地，所述压力装置7的压力范围为500-3000N。当压力装置7的压力小于500N时，所述第一压力去除层2无法卷起剥离或者剥离效果差，当压力装置的压力大于3000N时，会使集流体1发生延展，造成最后制成的极片单体不符合规格要求。
步骤S42：将卷起的压敏胶纸从所述集流体1上去除。
在一实施例中，步骤S42，即所述将卷起的压敏胶纸从所述集流体1上去除具体包括：通过剥除机构(未示出)将所述卷起的压敏胶纸从所述集流体1上去除，效率高。
在一实施例中，在步骤S40之前，即在所述对涂覆有活性物质层3的第一压力去除层2施加压力之前，所述电池极片制备方法还包括步骤S60：将涂覆有所述活性物质层3的集流体1进行加热以使所述活性物质层3凝固。其中，加热的温度主要跟活性物质层3的材料有关，具体根据活性物质层3的材质进行选择。
较优地，如图3所示，通过烘箱9对涂覆有所述活性物质层3的集流体1进行加热，应注意的是，在加热过程中，第一压力去除层2不发泡、不卷起并且不膨胀，在烘烤结束后，通过压力装置7对所述第一压力去除层2进行施压，从而使第一压力去除层2受压后卷起，形成可剥离的胶纸片。
在一实施例中，在步骤S40之后，步骤S50之前，即在所述对涂覆有活性物质层3的第一压力去除层2施加压力使所述第一压力去除层2从所述集流体1上脱落之后，所述在所述第一镂空区5上焊接极耳4之前，所述电池极片制备方法还包括步骤S70：在所述集流体1的第二面上预设第二极耳位置，所述第二极耳位置与所述第一极耳位置对齐；
步骤S80：在所述第二极耳位置上粘贴第二压力去除层；
步骤S90：在所述集流体1的第二面涂覆活性物质层3并且所述活性物质层3涂经所述第二压力去除层的上表面；
步骤S100：如图7所示，对涂覆有活性物质层3的第二压力去除层施加压力使所述第二压力去除层从所述集流体1上脱落，以在所述集流体1的第二面上形成用于未被所述活性物质层3覆盖的第二镂空区8，从而形成双面涂覆有活性物质层3并且具有所述第一镂空区5和所述第二镂空区8的极片料。通过先将集流体第一面的第一压力去除层2去除后，再在集流体第二面采用同样方式形成第二镂空区8，可以避免因为在集流体的两面上同时设置第一压力去除层和第二压力去除层而造成极耳位置(第一极耳位置和第二极耳位置)处厚度过厚的问题，因为当厚度大于涂布刀距时会造成无法涂布的问题。
其中，对集流体1的第二面进行涂覆活性物质层3以及形成第二镂空区8的具体方式与对集流体1的第一面进行涂覆活性物质层3以及形成第一镂空区的具体方式相同。
在一实施例中，在步骤S100之后，即，在对涂覆有活性物质层3的第二压力去除层施加压力使所述第二压力去除层从所述集流体1上脱落，以在所述集流体1的第二面上形成用于未被所述活性物质层3覆盖的第二镂空区8之后，所述电池极片制备方法还包括步骤S110：对双面涂覆有活性物质层3的所述极片料进行辊压，通过辊压可以将极片料的厚度辊压至所需的工艺厚度。
步骤S120：辊压后对所述极片料进行分切形成多个具有所述第一镂空区5和所述第二镂空区8的极片单体。最后再在极片单体的第一镂空区5或者在第二镂空区8上焊接极耳。
较优地，在集流体1的横向方向上(即集流体料卷的宽度方向上，也就是与输送方向垂直的方向)设置有多个第一极耳位置(最后通过涂覆活性物质和去除第一压力去除层，第一极耳位置即为第一镂空区)，各个第一极耳位置均匀间隔分布，在制成极片料后，从第一极耳位置之间的间隙分切极片料(沿极片料的输送方向分切)即可得到多个具有第一镂空区5和第二镂空区8的极片单体。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电池极片制备方法，其特征在于，包括：
在集流体的第一面上预设第一极耳位置；
在所述第一极耳位置上粘贴第一压力去除层，其中，对所述第一压力去除层施加一定压力时所述第一压力去除层能从所述集流体上脱落；
在所述集流体的第一面涂覆活性物质层并且所述活性物质层涂经所述第一压力去除层的上表面；
对涂覆有活性物质层的第一压力去除层施加压力使所述第一压力去除层从所述集流体上脱落，从而在所述集流体的第一面上形成用于焊接极耳的未被所述活性物质层覆盖的第一镂空区。
2.根据权利要求1所述的电池极片制备方法，其特征在于，所述第一压力去除层采用压敏胶纸。
3.根据权利要求2所述的电池极片制备方法，其特征在于，所述第一压力去除层的厚度范围为6-50μm。
4.根据权利要求2所述的电池极片制备方法，其特征在于，所述在所述第一极耳位置上粘贴第一压力去除层具体包括：通过贴胶机构将所述压敏胶纸粘贴在所述第一极耳位置上。
5.根据权利要求2所述的电池极片制备方法，其特征在于，所述对涂覆有活性物质层的第一压力去除层施加压力使所述第一压力去除层从所述集流体上脱落具体包括：通过压力装置对所述压敏胶纸进行压胶动作，从而使所述压敏胶纸受压后卷起，形成可剥离的胶纸片；
将卷起的压敏胶纸从所述集流体上去除。
6.根据权利要求5所述的电池极片制备方法，其特征在于，所述将卷起的压敏胶纸从所述集流体上去除具体包括：通过剥除机构将所述卷起的压敏胶纸从所述集流体上去除。
7.根据权利要求5所述的电池极片制备方法，其特征在于，所述压力装置的压力范围为500-3000N。
8.根据权利要求1所述的电池极片制备方法，其特征在于，在所述对涂覆有活性物质层的第一压力去除层施加压力之前，所述电池极片制备方法还包括将涂覆有所述活性物质层的集流体进行加热以使所述活性物质层凝固。
9.根据权利要求1所述的电池极片制备方法，其特征在于，在所述对涂覆有活性物质层的第一压力去除层施加压力使所述第一压力去除层从所述集流体上脱落之后，所述电池极片制备方法还包括在所述集流体的第二面上预设第二极耳位置，所述第二极耳位置与所述第一极耳位置对齐；
在所述第二极耳位置上粘贴第二压力去除层；
在所述集流体的第二面涂覆活性物质层并且所述活性物质层涂经所述第二压力去除层的上表面；
对涂覆有活性物质层的第二压力去除层施加压力使所述第二压力去除层从所述集流体上脱落，以在所述集流体的第二面上形成未被所述活性物质层覆盖的第二镂空区，从而形成双面涂覆有活性物质层并且具有所述第一镂空区和所述第二镂空区的极片料。
10.根据权利要求9所述的电池极片制备方法，其特征在于，在所述对涂覆有活性物质层的第二压力去除层施加压力使所述第二压力去除层从所述集流体上脱落，以在所述集流体的第二面上形成未被所述活性物质层覆盖的第二镂空区之后，所述电池极片制备方法还包括对双面涂覆有活性物质层的所述极片料进行辊压；
辊压后对所述极片料进行分切形成多个具有所述第一镂空区和所述第二镂空区的极片单体。
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