CN114203954A - 一种锂电池波纹式沟道结构正极极片及其制备方法和应用 - Google Patents
一种锂电池波纹式沟道结构正极极片及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114203954A CN114203954A CN202111443888.2A CN202111443888A CN114203954A CN 114203954 A CN114203954 A CN 114203954A CN 202111443888 A CN202111443888 A CN 202111443888A CN 114203954 A CN114203954 A CN 114203954A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pole piece
- aluminum foil
- positive
- positive electrode
- corrugated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 15
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 45
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims abstract description 11
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000006256 anode slurry Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000001723 curing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 claims description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 3
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 150000002641 lithium Chemical class 0.000 claims 1
- 238000009740 moulding (composite fabrication) Methods 0.000 claims 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 abstract description 16
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 7
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 10
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 10
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 6
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 2
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 2
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 2
- 241001391944 Commicarpus scandens Species 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
- H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/0402—Methods of deposition of the material
- H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/043—Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
- H01M4/0435—Rolling or calendering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/621—Binders
- H01M4/622—Binders being polymers
- H01M4/623—Binders being polymers fluorinated polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/028—Positive electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种锂电池波纹式沟道结构正极极片及其制备方法和应用。本发明制备方法包括以下步骤：(1)将正极活性材料、导电炭黑、聚偏氟乙烯树脂和溶剂混合均匀配制成正极浆料，将正极浆料涂覆于铝箔的第一面，然后将正极浆料加热至塑性状态；(2)将铝箔水平移动的同时，通过针头来回扫描铝箔的第一面，在塑性状态的正极浆料的表面雕刻沟道，雕刻完成后加热固化成型。本发明获得的波纹式沟道结构正极极片提供了大量的电解液传输通道，以及缩短了电解液纵向和横向的传输距离，有助于在短时间内充分浸润电池内部，实现高倍率和长寿命锂离子电池，具有很大的市场前景。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种锂电池波纹式沟道结构正极极片及其制备方法和应用。
背景技术
锂离子电池凭借高能量密度和长寿命等优势已广泛用于人们的衣食住行等各个方面，尤其是近年来已成为新能源动力汽车最主要的动力电源。电池电极片的电解液浸润性对动力电池的综合性能影响很大，电解液浸润程度越低，意味着正负极之间离子传输距离变远，同时未浸润的地方电极失去活性，界面阻抗增大，会严重影响动力电池的能量密度和倍率性能等。为了满足目前新能源动力汽车对高能量密度电池的需求，提高电池电极片活性材料载量是有效可行的方案之一。但是，在相同压实密度下，电极片载量越大，极片越厚，电解液在电极片中传输就越困难，导致电池内部浸润性更差。通过改进电极片结构和电解液组份等在一定程度可提高电池的浸润性。
CN113488614A公开了一种圆柱锂电池的花纹极片结构以及极片花纹工装和加工方法。该技术方案采用冲压加工的方式制造沟槽，由于铜箔铝箔延展性不够，易导致正负极中的铜箔铝箔破裂，使极片的正面和背面相接，影响电化学性能和安全性；该技术方案中电池组装十分困难，难以商业化生产；该技术方案所述正负极极片上的沟槽为单个独立的单元，不相互连通，仅仅具有增大与电解液接触面积的作用，单一依靠隔膜传输电解液难以达到完全浸润动力电池的目的，仍然存在改进空间。
综述所述，现有技术仍缺乏一种实现电解液充分浸润动力锂电池内部的锂电池正极极片结构。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种锂电池波纹式沟道结构正极极片及其制备方法和应用，其目的在于通过在塑性正极极片上绘制相互连通的波纹式沟道结构，增加电解液传输通道，同时缩短电解液在纵向和横向方向上的传输距离，有助于在短时间内完全浸润电池内部。该浸润模式从实质上改善了电解液在厚电极中浸润性差的问题，同时该电极极片结构还有利于提升电池的倍率性能和循环寿命。本发明的详细技术方案如下所述。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种锂电池波纹式沟道结构正极极片的制备方法，包括以下步骤：
(1)将正极活性材料、导电炭黑和聚偏氟乙烯树脂混合均匀配制成正极浆料，将正极浆料涂覆于铝箔的第一面，然后加热至塑性状态；
(2)将铝箔水平移动的同时，通过针头来回扫描铝箔的第一面，在塑性状态的正极浆料的表面雕刻沟道，雕刻完成后加热固化成型；
(3)将步骤(1)中正极浆料涂覆于步骤(2)所获得的正极极片中铝箔的第二面，然后加热至塑性状态；
(4)将铝箔水平移动的同时，通过针头来回扫描铝箔的第二面，在塑性状态的正极浆料的表面雕刻沟道，雕刻完成后加热固化成型；
(5)将步骤(4)所获得的铝箔进行辊压，即可得到双面波纹式沟道结构正极极片。
作为优选，步骤(2)中所述针头的数量为2个以上，所述相邻两个针头的间距为50μm以上，每个针头雕刻的波纹式沟道结构相互连通。
作为优选，步骤(4)中所述针头的数量为2个以上，所述相邻两个针头的间距为50μm以上，每个针头雕刻的波纹式沟道结构相互连通。
作为优选，所述针头的形状为圆柱形、长方体形、三棱柱形、五棱柱形和斜四棱柱形中的任何一种；
优选的，所述针头扫描周期为0.02毫秒以上，各个针头扫描周期相同。
作为优选，所述铝箔移动速度为6米/分钟以上。
作为优选，步骤(1)和步骤(3)中加热至塑性状态的加热温度为60-80℃；步骤(2)和步骤(4)中加热固化成型的加热温度为90-130℃。
作为优选，所述正极活性材料、所述导电炭黑和所述聚偏氟乙烯树脂的重量比为(92-96)：(2-4)：(2-4)；优选的，所述正极浆料中的固含量为45-65％。
作为优选，所述正极活性材料包括磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂和三元材料中的至少一种。
按照本发明的另一方面，提供了一种所述的锂电池波纹式正极极片结构的制备方法制备而成的波纹式正极极片结构。
按照本发明的另一方面，提供了一种波纹式正极极片结构在卷绕式动力锂电池领域中的应用。
本发明的有益效果有：
(1)本发明通过利用针头在塑性状态正极极片上来回扫描绘制波纹式沟道图案，一方面在塑性状态下，易于进行有效绘制沟道和抑制沟道变形；另一方面，相比较平板正极极片，获得的波纹式沟道结构正极极片提供了大量的电解液传输通道，以及缩短了电解液纵向和横向的传输距离，有助于在短时间内充分浸润电池内部。
(2)本发明获得的波纹式沟道结构正极极片具有增大的比表面积，有助于实现高倍率和长寿命锂离子电池，具有很大的市场前景。
附图说明
图1是本发明制备装置结构示意图。
图2是实施例1制备的正极片的结构示意图，其中，图2中的(a)是正面或背面结构示意图，图2中的(b)是横截面结构示意图。
图3是实施例2制备的正极片的结构示意图，其中，图3中的(a)是正面或背面结构示意图，图3中的(b)是横截面结构示意图。
图4是实施例3制备的正极片的结构示意图，其中，图4中的(a)是正面或背面结构示意图，图4中的(b)是横截面结构示意图。
图5是实施例4制备的正极片的结构示意图，其中，图5中的(a)是正面或背面结构示意图，图5中的(b)是横截面结构示意图。
图6是实施例5制备的正极片的结构示意图，其中，图6中的(a)是正面或背面结构示意图，图6中的(b)是横截面结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例
图1是本发明制备装置结构示意图，如图1所示，包括涂覆、加热、雕刻和辊压。
实施例1
一种波纹式沟道结构磷酸铁锂(LFP)正极极片，通过以下方法制备而成：
(1)按照正极活性材料LFP 96％、导电炭黑2％和聚偏氟乙烯树脂2％的重量比，N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，按照固含量45％配制正极浆料，将其涂覆于铝箔的第一面作为正面，然后在60℃条件下加热至塑性状态，关掉加热装置，获得具有塑性特征的正面LFP正极极片；
(2)设置针头数量为1，形状为圆柱形，铝箔的移动速度为6米/分钟，针头扫描周期为0.02毫秒，将铝箔水平移动的同时，通过针头来回扫描步骤(1)所获得的正面LFP正极极片，绘制单组波纹式条纹，然后继续在90℃条件下加热烘干，即可得到正面波纹式沟道结构LFP正极极片；
(3)将步骤(1)中正极浆料涂覆于步骤(2)所获得的LFP正极极片背面，然后在60℃条件下加热至塑性状态，关掉加热装置，获得具有塑性特征的背面LFP正极极片；
(4)按照步骤(2)在步骤(3)所获得的背面LFP正极极片上绘制单组波纹式条纹，然后继续在90℃条件下加热烘干，即可得到双面波纹式沟道结构LFP正极极片。
实施例2
本实施例与实施例1主要不同之处在于针头的数量不同，针头数量为2，相邻两个针头的间距为80μm，具体如下所述：
(1)按照正极活性材料LFP 95％、导电炭黑2％和聚偏氟乙烯树脂3％的重量比，N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，按照固含量50％配制正极浆料，将其涂覆于铝箔的第一面作为正面，然后在65℃条件下加热至塑性状态，关掉加热装置，获得具有塑性特征的正面LFP正极极片；
(2)设置针头数量为2，相邻两个针头的间距为80μm，形状为长方体形，铝箔的移动速度为6米/分钟，针头扫描周期为0.02毫秒，将铝箔水平移动的同时，通过针头来回扫描步骤(1)所获得的正面LFP正极极片，绘制双组波纹式条纹，然后继续在100℃条件下加热烘干，即可得到正面波纹式沟道结构LFP正极极片；
(3)将步骤(1)中正极浆料涂覆于步骤(2)所获得的LFP正极极片背面，然后在65℃条件下加热至塑性状态，关掉加热装置，获得具有塑性特征的背面LFP正极极片；
(4)按照步骤(2)在步骤(3)所获得的背面LFP正极极片上绘制双组波纹式条纹，然后继续在100℃条件下加热烘干，即可得到双面波纹式沟道结构LFP正极极片。
实施例3
本实施例与实施例1主要不同之处在于针头的数量不同，针头数量为3，相邻两个针头的间距为70μm，具体如下所述：
(1)按照正极活性材料LFP 94％、导电炭黑2％和聚偏氟乙烯树脂4％的重量比，N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，固含量55％配制正极浆料，将其涂覆于铝箔的第一面作为正面，然后在70℃条件下加热至塑性状态，关掉加热装置，获得具有塑性特征的正面LFP正极极片；
(2)设置针头数量为3，相邻两个针头的间距为70μm，形状为三棱柱形，铝箔的移动速度为6米/分钟，针头扫描周期为0.02毫秒，将铝箔水平移动的同时，通过针头来回扫描步骤(1)所获得的正面LFP正极极片，绘制三组波纹式条纹，然后继续在110℃条件下加热烘干，即可得到正面波纹式沟道结构LFP正极极片；
(3)将步骤(1)中正极浆料涂覆于步骤(2)所获得的LFP正极极片背面，然后在70℃条件下加热至塑性状态，关掉加热装置，获得具有塑性特征的背面LFP正极极片；
(4)按照步骤(2)在步骤(3)所获得的背面LFP正极极片绘制三组波纹式条纹，然后继续在110℃条件下加热烘干，即可得到双面波纹式沟道结构LFP正极极片。
实施例4
本实施例与实施例1主要不同之处在于针头的数量不同，针头数量为4，相邻两个针头的间距为60μm，具体如下所述：
(1)按照正极活性材料LFP 93％、导电炭黑3％和聚偏氟乙烯树脂4％的重量比，N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，固含量60％配制正极浆料，将其涂覆于铝箔的第一面作为正面，然后在75℃条件下加热至塑性状态，关掉加热装置，获得具有塑性特征的正面LFP正极极片；
(2)设置针头数量为4，相邻两个针头的间距为60μm，形状为五棱柱形，铝箔的移动速度为6米/分钟，针头扫描周期为0.02毫秒，将铝箔水平移动的同时，通过针头来回扫描步骤(1)所获得的正面LFP正极极片，绘制四组波纹式条纹，然后继续在120℃条件下加热烘干，即可得到正面波纹式沟道结构LFP正极极片；
(3)将步骤(1)中正极浆料涂覆于步骤(2)所获得的LFP正极极片背面，然后在75℃条件下加热至塑性状态，关掉加热装置，获得具有塑性特征的背面LFP正极极片；
(4)按照步骤(2)在步骤(3)所获得的背面LFP正极极片绘制四组波纹式条纹，然后继续在120℃条件下加热烘干，即可得到双面波纹式沟道结构LFP正极极片。
实施例5
本实施例与实施例1主要不同之处在于针头的数量不同，针头数量为5，相邻两个针头的间距为50μm，具体如下所述：
(1)按照正极活性材料LFP 92％、导电炭黑4％和聚偏氟乙烯树脂4％的重量比，N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，固含量65％配制正极浆料，将其涂覆于铝箔的第一面作为正面，然后在80℃条件下加热至塑性状态，关掉加热装置，获得具有塑性特征的正面LFP正极极片；
(2)设置针头数量为5，相邻两个针头的间距为50μm，形状为五棱柱形，正极极片的移动速度为6米/分钟，针头扫描周期为0.02毫秒，将铝箔水平移动的同时，通过针头来回扫描步骤(1)所获得的正面LFP正极极片，绘制五组波纹式条纹，然后继续在130℃条件下加热烘干，即可得到正面波纹式沟道结构LFP正极极片；
(3)将步骤(1)中正极浆料涂覆于步骤(2)所获得的LFP正极极片背面，然后在80℃条件下加热至塑性状态，关掉加热装置，获得具有塑性特征的背面LFP正极极片；
(4)按照步骤(2)在步骤(3)所获得的背面LFP正极极片绘制五组波纹式条纹，然后继续在130℃条件下加热烘干，即可得到双面波纹式沟道结构LFP正极极片。
对比实施例
实施例1-5中所述的具有同等载量的双面平板LFP正极极片。
测试实施例
浸润性测试。将实施例1-5制备的波纹式沟道结构正极片和和对比实施例1-5的平板正极裁切成长度为12cm和宽度为12cm的大小，然后将同等量的电解液分别滴在其中心位置，记录电解液完全浸润极片所需的时长，测试结果如表1所示。
表1浸润性测试结果表
| 实施例 | 极片面积(cm*cm) | 浸润时间(min) |
| 实施例1 | 12*12 | 50 |
| 实施例2 | 12*12 | 30 |
| 实施例3 | 12*12 | 20 |
| 实施例4 | 12*12 | 12 |
| 实施例5 | 12*12 | 8 |
| 对比实施例1 | 12*12 | 100 |
| 对比实施例2 | 12*12 | 100 |
| 对比实施例3 | 12*12 | 100 |
| 对比实施例4 | 12*12 | 100 |
| 对比实施例5 | 12*12 | 100 |
由表1可知，本发明通过利用针头在塑性状态正极极片上来回扫描绘制波纹式沟道图案，具有增大的比表面积，有助于实现高倍率和长寿命锂离子电池，具有很大的市场前景。
图2是实施例1制备的波纹式沟道结构正极极片的示意图。其中，图2中的(a)是正面结构示意图，图3中的(b)是横截面结构示意图。
由图2可知，实施例1制备的正极片由相互交叉的波纹式沟道组成，沟道的截面结构为碗状形。
由表格1中可知，实施例1中波纹式沟道结构正极极片有优于对比实施例1中平板正极的浸润性能。对比实施例1中的极片完全浸润需要100min，而实施例1中的极片完全浸润需要50min。
图3是实施例2制备的波纹式沟道结构正极极片的结构示意图。其中，图3中的(a)是正面结构示意图，图3中的(b)是横截面结构示意图。
由图3可知，实施例2制备的正极片由相互交叉的波纹式沟道组成，沟道的截面结构为方形。
由表格1中可知，实施例2中波纹式沟道结构正极极片有优于对比实施例2中平板正极的浸润性能。对比实施例2中的极片完全浸润需要100min，而实施例2中的极片完全浸润需要30min。
图4是实施例3制备的波纹式沟道结构正极极片的结构示意图。其中，图4中的(a)是正面结构示意图，图4中的(b)是横截面结构示意图。
由图4可知，实施例3制备的正极片由相互交叉的波纹式沟道组成，沟道的截面结构为三角形。
由表格1中可知，实施例3中波纹式沟道结构正极极片有优于对比实施例3中平板正极的浸润性能。对比实施例3中的极片完全浸润需要100min，而实施例3中的极片完全浸润需要20min。
图5是实施例4制备的波纹式沟道结构正极极片的结构示意图。其中，图5中的(a)是正面结构示意图，图5中的(b)是横截面结构示意图。
由图5可知，实施例4制备的正极片由相互交叉的波纹式沟道组成，沟道的截面结构为梯形。
由表格1中可知，实施例4中波纹式沟道结构正极极片有优于对比实施例4中平板正极的浸润性能。对比实施例4中的极片完全浸润需要100min，而实施例4中的极片完全浸润需要12min。
图6是实施例5制备的波纹式沟道结构正极极片的结构示意图。其中，图6中的(a)是正面结构示意图，图6中的(b)是横截面结构示意图。
由图6可知，实施例5制备的正极片由相互交叉的波纹式沟道组成，沟道的截面结构为棱形。由表格1中可知，实施例5中波纹式沟道结构正极极片有优于对比实施例5中平板正极的浸润性能。对比实施例5中的极片完全浸润需要100min，而实施例5中的极片完全浸润需要8min。
本领域的技术人员容易理解，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)
1.一种锂电池波纹式沟道结构正极极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将正极活性材料、导电炭黑、聚偏氟乙烯树脂和溶剂混合均匀配制成正极浆料，将正极浆料涂覆于铝箔的第一面，然后将正极浆料加热至塑性状态；
(2)将铝箔水平移动的同时，通过针头来回扫描铝箔的第一面，在塑性状态的正极浆料的表面雕刻沟道，雕刻完成后加热固化成型；
(3)将步骤(1)中正极浆料涂覆于步骤(2)所获得的铝箔的第二面，然后将正极浆料加热至塑性状态；
(4)将铝箔水平移动的同时，通过针头来回扫描铝箔的第二面，在塑性状态的正极浆料的表面雕刻沟道，雕刻完成后加热固化成型；
(5)将步骤(4)所获得的铝箔进行辊压，即可得到双面波纹式沟道结构正极极片。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述针头的数量为2个以上，所述相邻两个针头的间距为50μm以上，每个针头雕刻的波纹式沟道结构相互连通。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述针头的数量为2个以上，所述相邻两个针头的间距为50μm以上，每个针头雕刻的波纹式沟道结构相互连通。
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述针头的形状为圆柱形、长方体形、三棱柱形、五棱柱形和斜四棱柱形中的任何一种；
优选的，所述针头扫描周期为0.02毫秒以上，各个针头扫描周期相同。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铝箔移动速度为6米/分钟以上。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(3)中加热至塑性状态的加热温度为60-80℃；步骤(2)和步骤(4)中加热固化成型的加热温度为90-130℃。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述正极活性材料、所述导电炭黑和所述聚偏氟乙烯树脂的重量比为(92-96)：(2-4)：(2-4)；优选的，所述正极浆料中正极活性材料、导电炭黑和聚偏氟乙烯树脂的总质量占正极浆料质量的45-65％。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述正极活性材料包括磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂和三元材料中的至少一种。
9.根据权利要求1-8任一项所述的锂电池波纹式正极极片结构的制备方法制备而成的波纹式正极极片结构。
10.根据权利要求9所述的波纹式正极极片结构在卷绕式动力锂电池领域中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111443888.2A CN114203954B (zh) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 一种锂电池波纹式沟道结构正极极片及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111443888.2A CN114203954B (zh) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 一种锂电池波纹式沟道结构正极极片及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114203954A true CN114203954A (zh) | 2022-03-18 |
| CN114203954B CN114203954B (zh) | 2024-02-02 |
Family
ID=80649750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111443888.2A Active CN114203954B (zh) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 一种锂电池波纹式沟道结构正极极片及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114203954B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106531961A (zh) * | 2017-01-13 | 2017-03-22 | 欣旺达电子股份有限公司 | 锂离子电池电极极片、极片辊压装置及锂离子电池 |
| KR20170094983A (ko) * | 2016-02-12 | 2017-08-22 | 주식회사 엘지화학 | 전기화학소자용 전극 및 상기 전극을 제조하는 방법 |
| CN107689441A (zh) * | 2016-08-04 | 2018-02-13 | 中信国安盟固利动力科技有限公司 | 一种锂离子电池极片 |
| CN112885722A (zh) * | 2021-01-10 | 2021-06-01 | 复旦大学 | 基于微区电化学刻蚀的晶体管沟道及源漏电极的制备方法 |
| CN113224260A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-08-06 | 广州中国科学院工业技术研究院 | 高倍率锂电池结构及实现方法 |
-
2021
- 2021-11-30 CN CN202111443888.2A patent/CN114203954B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170094983A (ko) * | 2016-02-12 | 2017-08-22 | 주식회사 엘지화학 | 전기화학소자용 전극 및 상기 전극을 제조하는 방법 |
| CN107689441A (zh) * | 2016-08-04 | 2018-02-13 | 中信国安盟固利动力科技有限公司 | 一种锂离子电池极片 |
| CN106531961A (zh) * | 2017-01-13 | 2017-03-22 | 欣旺达电子股份有限公司 | 锂离子电池电极极片、极片辊压装置及锂离子电池 |
| CN112885722A (zh) * | 2021-01-10 | 2021-06-01 | 复旦大学 | 基于微区电化学刻蚀的晶体管沟道及源漏电极的制备方法 |
| CN113224260A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-08-06 | 广州中国科学院工业技术研究院 | 高倍率锂电池结构及实现方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114203954B (zh) | 2024-02-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111342053A (zh) | 一种柔性一体化电极片及其制备方法与应用 | |
| CN112750978B (zh) | 极片及电池 | |
| CN110993892B (zh) | 一种柔性锂金属负极骨架材料及其制备方法和应用 | |
| CN110752345B (zh) | 一种极片及其制备方法和锂离子电池 | |
| CN114203970B (zh) | 一种改善锂电池电解液浸润性的电极极片及其制备方法 | |
| CN108011108A (zh) | 一种含多孔铜箔的锂离子电池的制备方法 | |
| CN105428626A (zh) | 碱性电容电池铁电极及其制备方法 | |
| CN211980812U (zh) | 一种用于锂电池极片卷绕压花的工装 | |
| CN112928385A (zh) | 一种用于锂金属负极保护的隔膜涂层及其制备方法与应用 | |
| CN114284567A (zh) | 一种高能量密度无负极锂金属电池制备方法 | |
| CN114551787B (zh) | 一种锂电池正极片及其制备方法 | |
| CN111048738A (zh) | 一种能够提高电池性能的电池极片的制备方法 | |
| CN111129425A (zh) | 一种锂离子电池厚极片及其制备方法 | |
| CN110611102A (zh) | 一种集流体、极片、极片的制备方法及电化学储能装置 | |
| CN108110220B (zh) | 一种高负载量高压实密度锂离子电池极片制备方法 | |
| CN114203954A (zh) | 一种锂电池波纹式沟道结构正极极片及其制备方法和应用 | |
| CN113270691A (zh) | 一种极片/隔膜一体化的锂离子电池及其制备方法 | |
| CN112038570A (zh) | 硅碳负极浆料、合浆方法和应用 | |
| CN216719994U (zh) | 极片制备模具、电池极片和电池 | |
| CN112808514B (zh) | 凹版辊及凹版涂布机和电极极片的制备方法 | |
| CN110364689B (zh) | 一种节能型极板固化干燥工艺 | |
| CN113809385A (zh) | 一种长循环寿命锂离子电池及其制备方法 | |
| CN111916673A (zh) | 一种负极片及制备方法、电池 | |
| CN219393478U (zh) | 一种易渗液的电池卷芯 | |
| CN220856611U (zh) | 一种极片结构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |