CN113690409A - 一种提高电池性能的极片处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高电池性能的极片处理方法，对待涂布的箔材进行激光削薄，使箔材分为涂膜区(1)和设置在涂膜区(1)两侧的箔材留白区(2)，且涂膜区(1)厚度小于箔材留白区(2)。与现有技术相比，本发明可解决浆料附着力的问题，改善掉粉、脱碳、漏箔、分层等现象，可解决因箔材厚度导致电池能量密度损失的问题，还可以解决涂层厚度差引起内应力导致的一系列不良影响。
Description
技术领域
本发明涉及电池制备技术领域，具体涉及一种提高电池性能的极片处理方法。
背景技术
锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。目前，锂电池行业发展迅猛，技术、设备、工艺也有了突飞猛进的突破。锂电池极片是锂电池的重要组成部分，是锂电池的核心，在锂电池极片的生产制造过程中，极片涂布是一个非常关键的工序，涂布的好坏不仅影响着后面工序的生产，同样影响着电池的性能与安全性。
现有技术的涂布方式存在问题如下：
1、由于来料基材两面涂布后的极片两面一面为毛面一面为光面，因此涂布后两面的附着力不一样，从而使涂布后浆料在基材上的附着力差异较大，最终会导致极片出现辊压掉粉现象，分切掉粉、分层现象，模切时脱碳、漏箔、掉粉、分层现象严重，以上现象会对电池容量、内阻、循环寿命造成影响，脱碳、漏箔更是会对电池的安全性有非常大的影响；
2、目前行业内使用6μm铜箔的主要原因是通过降低箔材厚度来提升电池能量密度，但小于6μm则容易出现断带、来料张力等问题，导致浪费较多；
3、由于辊压会使极片涂膜区与空箔材区形成高低差，导致在辊压时所释放的内应力不同从而引起延展问题，导致打皱、断带等现象。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高电池性能的极片处理方法，可解决浆料附着力的问题，以及因箔材厚度导致电池能量密度损失的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种提高电池性能的极片处理方法，对待涂布的箔材进行激光削薄，使箔材分为涂膜区和设置在涂膜区两侧的箔材留白区，且涂膜区厚度小于箔材留白区。本发明对待涂布的箔材进行激光处理，将放卷好的待涂布的箔材进行激光削薄，其方式是根据工艺需求将箔材通过激光器进行削薄，一般削薄形状呈“微凹型”，削薄下去的厚度可以用来提高电池能量密度，且经过激光处理后的涂膜区表面呈毛面，可以增加涂膜的附着力。
优选地，所述的激光对待涂布箔材的光面和/或毛面进行削薄。因箔材有两面，一面为光面，一面为毛面，光面涂膜附着力小，而经过激光削薄处理后也会将光面变成毛面，可以增加其附着力。可根据工艺需要，对箔材进行单面或双面削薄。
进一步优选地，激光对所述的光面削薄厚度为箔材厚度的20％～40％。削薄厚度不应过大或过小，过小则对电池能量密度的提高不明显，过大则易导致箔材断带等问题。优选地，激光对所述的光面削薄厚度为箔材厚度的1/3，即削薄下去的1/3厚度可以用来提高电池能量密度。
优选地，激光对所述的毛面削薄厚度为对光面削薄厚度的1/2～3/4。
优选地，所述的削薄宽度为箔材宽度的75～80％。
优选地，设置在所述的涂膜区两侧的箔材留白区宽度相同。
优选地，对经激光削薄后的箔材进行等离子清洗后进行浆料涂布。由于激光削薄粉尘或长度较大的毛絮物等异物混入涂布液中或落到湿涂层表面时，该处涂层表面张力因受外力影响导致分子间作用力发生改变，浆料发生轻度转移，经烘干后形成圆形痕迹，因此需对箔材进行清洗除静电。采用等离子清洗后，箔材表面能提高，表面性能持久稳定，该方式是采用干式处理方式，无污染、不会产生废水，符合环境要求，更有效提高涂布效率、速度。涂布时箔材表面产生静电，会吸附灰尘、空气杂质等，引起的涂布缺陷，等离子体清洗可以有效消除静电。
进一步优选地，将浆料涂布于所述的涂膜区上。将等离子清洗后的箔材按照工艺需求进行浆料涂覆得到极片，涂膜区表面粗糙，可增加与浆料之间的附着力。
更进一步优选地，浆料涂布完成后，对极片依次进行固化、溶剂挥发、干燥、稳定和辊压处理。
将涂覆好的极片进行烘烤，其烘箱第一节固化，第二节溶剂挥发，将固化的极片表面进行溶剂蒸发，此段需要温度不能太高，否则速干会导致极片开裂，第三阶段为干燥阶段，将极片进行烘干，第四阶段为稳定阶段，将烘干的极片进行稳定并输送至收卷。由于涂布时对极片进行了激光削薄，涂膜区浆料涂布后与箔材留白区的高低差较小，在一定程度下两个区域所受的内应力较均匀，降低了延展带来的不良影响。
优选地，所述的固化处理过程中使极片悬浮，避免湿膜接触极片。第一节固化段设计为悬浮装，防止湿膜接触极片导致浆料流动使涂膜不均匀。一般风频在15～30Hz，温度65～95℃，排风25～40Hz，时间以涂布速度为准，根据干燥情况进行适当调节温度。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.本发明通过对极片中间区域进行激光削薄，可解决浆料附着力的问题，改善掉粉、脱碳、漏箔、分层等现象，可解决因箔材厚度导致电池能量密度损失的问题，还可解决涂层厚度差引起内应力导致的一系列不良影响的问题；
2.本发明通过对削薄厚度的控制，还可在提升电池能量密度的同时避免断带现象的发生；
3.本发明通过将浆料涂布于激光处理后的涂膜区上，涂膜区表面粗糙，可增加与浆料之间的附着力；
4.本发明对箔材光面和毛面进行削薄后，光面也变成毛面，涂布后两面的附着力差异减小，从而使涂布后浆料在基材上的附着力差异减小，避免极片出现辊压掉粉、分切掉粉、分层等现象，进而提高电池容量、循环寿命等；
5.本发明对激光削薄后的箔材进行等离子清洗清洗除静电，箔材表面能提高，表面性能持久稳定，且该方式是采用干式处理方式，无污染、不会产生废水，符合环境要求，能更有效提高涂布效率、速度，避免涂布时箔材表面产生静电，减少灰尘、空气杂质等的吸附；
6.本发明可以提高基材的达因值及提高浆料与基材之间的粘结强度，除静电可以降低极片表面的不良等。
附图说明
图1为采用本发明方法激光削薄后的箔材俯视图；
图2为采用本发明方法激光削薄后的箔材主视图；
图3为采用本发明方法进行浆料涂覆后得到的极片的俯视图；
图4为采用本发明方法进行浆料涂覆后得到的极片的主视图；
图5为常规方法进行浆料涂覆后得到的极片的主视图；
图中：1-涂膜区，2-箔材留白区，3-浆料涂覆层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种提高电池性能的极片处理方法，对待涂布的6～10μm厚箔材的光面进行激光削薄，得到的箔材结构如图1～2所示，包括位于箔材中间的涂膜区1和对称设置在涂膜区1左右两侧的箔材留白区2。激光对光面的削薄厚度为箔材厚度的1/3，即涂膜区1的厚度为箔材留白区2的2/3。箔材经激光削薄后进行等离子清洗，随后对箔材按照工艺需求进行浆料涂覆，如图3～4所示，浆料涂布于涂膜区1上，得到浆料涂覆层3，涂覆后对极片依次进行固化、溶剂挥发、干燥、稳定和辊压处理。其中，固化处理过程中使极片悬浮，避免湿膜接触极片导致浆料流动使涂膜不均匀。一般风频在15～30Hz，温度65～95℃，排风25～40Hz，时间以涂布速度为准，根据干燥情况进行适当调节温度。
常规处理方法得到的极片结构如图5所示，在辊压时会使浆料涂覆层3与空箔材区形成了高低差，导致在辊压时所释放的内应力不同从而引起延展问题，导致打皱、断带等现象。而采用本发明方法得到的极片浆料涂覆层3与箔材留白区2的高低差较小，在一定程度下两个区域所受的内应力较均匀，降低了延展带来的不良影响。
在相同配方的情况下，常规极片压实密度约为2.2～2.55，其压实厚度约为170～180μm，极片边缘出现严重打皱现象，本发明极片压实密度为2.8～3.5，其压实厚度约为140～180μm，极片边缘无打皱现象。
实施例2
一种提高电池性能的极片处理方法，对待涂布的箔片的光面和毛面均进行激光削薄，激光对光面的削薄厚度为箔材厚度的1/3，对毛面的削薄厚度为对光面削薄厚度的5/8。其余方法与实施例1相同。使用激光测厚或者β-ray测其厚度。
实施例3
一种提高电池性能的极片处理方法，对待涂布的箔片的光面进行激光削薄，激光对光面的削薄厚度为箔材厚度的20％，其余方法与实施例1相同。
实施例4
一种提高电池性能的极片处理方法，对待涂布的箔片的光面进行激光削薄，激光对光面的削薄厚度为箔材厚度的40％，其余方法与实施例1相同。
实施例5
一种提高电池性能的极片处理方法，对待涂布的箔片的光面和毛面均进行激光削薄，激光对光面的削薄厚度为箔材厚度的20％，对毛面的削薄厚度为对光面削薄厚度的3/4，其余方法与实施例1相同。
实施例6
对待涂布的箔片的光面和毛面均进行激光削薄，激光对光面的削薄厚度为箔材厚度的40％，对毛面的削薄厚度为对光面削薄厚度的1/2，其余方法与实施例1相同。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种提高电池性能的极片处理方法，其特征在于，对待涂布的箔材进行激光削薄，使箔材分为涂膜区(1)和设置在涂膜区(1)两侧的箔材留白区(2)，且涂膜区(1)厚度小于箔材留白区(2)。
2.根据权利要求1所述的提高电池性能的极片处理方法，其特征在于，所述的激光对待涂布箔材的光面和/或毛面进行削薄。
3.根据权利要求2所述的提高电池性能的极片处理方法，其特征在于，激光对所述的光面削薄厚度为箔材厚度的20％～40％。
4.根据权利要求2所述的提高电池性能的极片处理方法，其特征在于，激光对所述的毛面削薄厚度为对光面削薄厚度的1/2～3/4。
5.根据权利要求1所述的提高电池性能的极片处理方法，其特征在于，所述的削薄宽度为箔材宽度的75～80％。
6.根据权利要求1所述的提高电池性能的极片处理方法，其特征在于，设置在所述的涂膜区(1)两侧的箔材留白区(2)宽度相同。
7.根据权利要求1所述的提高电池性能的极片处理方法，其特征在于，对经激光削薄后的箔材进行等离子清洗后进行浆料涂布。
8.根据权利要求7所述的提高电池性能的极片处理方法，其特征在于，将浆料涂布于所述的涂膜区(1)上。
9.根据权利要求8所述的提高电池性能的极片处理方法，其特征在于，浆料涂布完成后，对极片依次进行固化、溶剂挥发、干燥、稳定和辊压处理。
10.根据权利要求9所述的提高电池性能的极片处理方法，其特征在于，所述的固化处理过程中使极片悬浮，避免湿膜接触极片。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211123 |