CN114552130A - 一种改善锂离子电池热复合工艺浸润的极片结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锂离子电池的极片结构领域,为解决现有技术下热压工艺使电解液对极片的浸润效果不佳的问题,公开了一种改善锂离子电池热复合工艺浸润的极片结构,所述极片包含集流体、料区、涂胶区,涂胶区位于集流体两侧的两端,料区位于集流体两侧的中间区域。本发明使用带胶极片代替原有带胶隔膜,极片与隔膜之间粘结性好,有利于电解液对极片的浸润,可以减少注液量和缩短化成浸润时间,同时叠片效率高,提高了热复合工艺中的生产效率,可提升产能,降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池的极片结构领域,尤其涉及一种改善锂离子电池热复合工艺浸润的极片结构。
背景技术
锂离子电池是一种二次电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来进行充放电工作。锂离子电池的组装过程中,热复合工艺是重要一环。热复合工艺是一种将事先裁切好的正负极片,放置在上下两层涂胶隔膜上,并对其施加一定的温度和压力,使其复合成一个整体的叠片工艺。现有的锂离子电池热复合工艺中,使用为两侧涂有粘性材料的隔膜使极片粘结在隔膜上,这使得在加温加压之后,正负极片与隔膜之间粘合地特别紧密,对后续电解液浸润极片造成很大困难。电解液对极片的浸润效果不佳会影响锂离子电池的循环性能,降低电池的使用寿命。而通过增加注液量或者延长化成浸润时间来改善电解液对极片的浸润效果,既会增加成本,又会降低产能。因此需要开发一种方法,提高热复合工艺后极片的浸润效果。
例如,一种在中国专利文献上公开的“电池隔膜、该隔膜制作方法及使用该隔膜制作电池的方法”,其公告号为CN102683629A,该发明公开了电池隔膜、该隔膜制作方法及使用该隔膜制作电池的方法;所述电池隔膜,包括隔膜本体,在所述隔膜本体表面覆盖有高分子聚合物层;所述高分子聚合物层涂覆于所述隔膜本体上与电池正极片及电池负极片相接触的两面上;所述电池隔膜的制作方法,包括制作高分子聚合物溶剂、在隔膜表面涂覆高分子聚合物溶剂及烘干的步骤;使用所述电池隔膜制作电池的方法,包括对电池正极片、电池负极片及电池隔膜热压处理及卷绕形成动力电池的步骤。该发明将有粘性的高分子聚合物涂覆在隔膜上,在热压时,极片与隔膜完全粘合,电解液难以浸润极片。
发明内容
本发明为了克服现有技术下热压工艺使电解液对极片的浸润效果不佳的问题,提供一种改善锂离子电池热复合工艺浸润的极片结构,本发明能够提高电解液的浸润效果,进而减少注液量和缩短化成浸润时间,降低成本。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种改善锂离子电池热复合工艺浸润的极片结构,所述极片包含集流体、料区、涂胶区,涂胶区位于集流体两侧的两端,料区位于集流体两侧的中间区域。
现有的锂离子电池热复合工艺中,粘性物质涂覆在隔膜上,导致极片整个表面与隔膜之间无空隙,而在隔膜上间隔涂抹粘性物质,工艺复杂,成本较高。本发明采用在原有的热复合工艺的基础上,使用带胶极片代替原有带胶隔膜,在正负极片的两侧涂有粘性物质,且此粘性物质只存在于极片的两端区域,该极片结构的优势在于,一方面,保留了热复合工艺的叠片高效率,提高生产效率;另一方面,由于只有极片的两端区域存在粘性物质,单元体中间大部分极片与隔膜之间存在一定间隙,有利于电解液的浸润,同时可以减少注液量和缩短化成浸润时间,降低成本。
作为优选,所述集流体为铜箔或铝箔。
本发明的极片结构适用于锂离子电池的正极极片和负极极片。
作为优选,所述铜箔厚度为6μm~16μm,所述铝箔厚度为8μm~25μm。
作为优选,所述料区厚度为100~200μm,所述涂胶区厚度与料区厚度相等或大于料区厚度。
当涂胶区厚于料区时,料区与隔膜之间存在空隙,有利于增大料区与电解液的接触面积从而提高极片的浸润效果,也为料区膨胀提供一定地缓冲空间。
作为优选,所述涂胶区厚度与料区厚度差为0~10μm。
料区厚度比涂胶区厚度大0~10μm时,隔膜可在热复合工艺中平整地与极片粘合,有利于多层极片-隔膜-极片-隔膜的叠加,但当涂胶区厚度与料区相差过大,对浸润效果的提升不明显并且影响电芯体积。
作为优选,所述涂胶区的总宽度占极片宽度的5~20%。
涂胶区过小时,极片和隔膜之间的粘结性不好,极片易从隔膜上脱落,影响锂离子电池的使用寿命;涂胶区过大时,不仅对极片与隔膜之间的粘结性提升不多,还使得极片的容量下降。
作为优选,所述料区与涂胶区之间有0.2~2mm空隙。
料区与涂胶区之间设有空隙可增大料区与电解液的接触面积,也为料区膨胀提供缓冲空间,提高极片的循环性能。
作为优选,所述料区为正极负极活性物质、导电剂和粘结剂的混合物或负极活性物质、导电剂和粘结剂的混合物。
作为优选,所述涂胶区涂覆的涂胶材料为聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚四氟乙烯、苯乙烯-丁二烯聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、环氧树脂、聚甲基丙烯酸和聚乙烯醇中的一种或几种混合。
作为优选,所述涂胶材料还添加丙烯酸酯单体、苯乙烯、多巴胺、明胶、黄原胶和海藻胶中的一种。
向涂胶材料中额外添加胶黏剂可提高涂胶材料的粘性。丙烯酸酯单体、苯乙烯、多巴胺在热复合工艺中易发生自热聚合,形成交联网络,进一步加强涂胶区与集流体和隔膜之间的粘结性。添加明胶、黄原胶和海藻胶为大分子凝胶,不仅可增强涂胶材料的粘性,还可以为涂胶材料提供凝胶网络,便于离子通过。
因此,本发明具有如下有益效果:(1)使用带胶极片代替原有带胶隔膜,有利于电解液的浸润,同时可以减少注液量和缩短化成浸润时间,提升产能,降低成本;(2)叠片效率高,提高了热复合工艺中的生产效率。
附图说明
图1是本发明材料的结构示意图,其中1-集流体,2-料区,3-涂胶区。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方法对本发明做进一步的描述。
总实施例
一种改善锂离子电池热复合工艺浸润的极片结构,其结构如图1所示,集流体两侧的中间位置为料区,集流体两侧的两端为涂胶区,其制备步骤如下:
A、将石墨、导电炭黑与聚四氟乙烯按91:2:7的质量比混合分散至去离子水中制成负极浆料,将磷酸铁锂、导电炭黑与聚偏氟乙烯按按91:2:7的质量比均匀分散到N-甲基吡咯烷酮中制成正极浆料;
B、取厚度为8μm,宽度为506mm的铜箔,将负极浆料涂覆在铜箔两侧的中间位置,烘烤、辊压后在铜箔两侧的两端涂覆涂胶材料,制成负极极片;
C、取厚度为12μm,宽度为500mm的铝箔,将正极浆料涂覆在铝箔两侧的中间位置,烘烤、辊压后在铝箔两侧的两端涂覆涂胶材料,制成正极极片。
实施例1
负极极片中,涂胶材料为聚偏氟乙烯,料区厚度为100μm,料区宽度为455mm,两端的涂胶区厚度为105μm,涂胶区宽度均为25.5mm;
正极极片中,涂胶材料为聚偏氟乙烯,料区厚度为100μm,料区宽度为450mm,两端的涂胶区厚度为105μm,涂胶区宽度均为25mm。
实施例2
负极极片中料区宽度为480mm,两端的涂胶区宽度均为13mm,正极极片中料区宽度为475mm,两端的涂胶区宽度均为12.5mm,其余条件与实施例1相同。
实施例3
负极极片中料区宽度为404mm,两端的涂胶区宽度均为51mm,正极极片中料区宽度为400mm,两端的涂胶区宽度均为50mm,其余条件与实施例1相同。
实施例4
负极极片的涂胶材料为羧甲基纤维素钠,正极极片的涂胶材料为聚四氟乙烯,其余条件与实施例1相同。
实施例5
负极极片及正极极片中的涂胶材料为聚四氟乙烯与丙烯酸酯单体混合物,涂胶方法为在集流体上涂覆聚四氟乙烯与丙烯酸酯单体的质量比为8:1的混合物,再在混合物表面涂覆一层丙烯酸酯单体,其余条件与实施例1相同。
实施例6
负极极片及正极极片中的涂胶材料为聚四氟乙烯与明胶混合物,聚四氟乙烯与明胶的质量比为8:1,其余条件与实施例1相同。
实施例7
负极极片中,料区厚度为100μm,两端的涂胶区厚度为100μm,正极极片中,料区厚度为100μm,两端的涂胶区厚度为100μm,其余条件与实施例1相同。
实施例8
负极极片中,料区宽度为405mm,两端的涂胶区宽度均为50.5mm,涂胶区与料区之间间隔0.5mm;正极极片中,料区宽度为400mm,两端的涂胶区宽度均为49.5mm,涂胶区与料区之间间隔0.5mm,其余条件与实施例1相同。
对比例1
A、取厚度为8μm,宽度为506mm的铜箔,将负极浆料涂覆在铜箔两侧,烘烤、辊压后在负极浆料顶部表面全涂覆一层2μm后的聚偏氟乙烯,制成负极极片;
B、取厚度为12μm,宽度为500mm的铝箔,将正极浆料涂覆在铝箔两侧,烘烤、辊压后在正极浆料顶部表面全涂覆一层2μm厚度的聚偏氟乙烯,制成正极极片。
对比例2
A、取厚度为8μm,宽度为506mm的铜箔,将负极浆料涂覆在铜箔两侧,烘烤、辊压后在负极浆料两端的顶部涂覆2μm厚度的聚偏氟乙烯,两端的涂覆宽度均为25.5mm,制成负极极片;
B、取厚度为12μm,宽度为500mm的铝箔,将正极浆料涂覆在铝箔两侧,烘烤、辊压后在正极浆料两端的顶部涂覆2μm后的聚偏氟乙烯,两端的涂覆宽度均为25mm,制成正极极片。
对比例3
负极极片中料区宽度为356mm,两端的涂胶区宽度均为75mm,正极极片中料区宽度为350mm,两端的涂胶区宽度均为75mm,其余条件与实施例1相同。
对比例4
负极极片中料区宽度为500mm,两端的涂胶区宽度均为3mm,正极极片中料区宽度为495mm,两端的涂胶区宽度均为2.5mm,其余条件与实施例1相同。
将上述实施例及对比例中得到的极片与隔膜(聚丙烯膜)通过热复合工艺组装,然后对其进行浸润效率、剥离强度测试、容量及循环性能,具体步骤为:
A、将热复合工艺组装后极片与隔膜沿极片进行裁剪,将裁剪后的隔膜及极片下端垂直浸入电解液中至极片有100mm的宽度部分没入电解液中,浸泡2h后取出分离隔膜后观察电解液在极片中的爬升高度,其中电解液为1mol/L六氟磷酸锂溶解于等体积比的碳酸乙烯脂、二甲基碳酸脂的混合溶液;
B、将热复合工艺组装后极片与隔膜以GB5210的拉开法进行测试;
C、将热复合后的极片与隔膜组装成锂离子软包电池,电解液为1mol/L六氟磷酸锂溶解于等体积比的碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯的混合溶液,然后将电池充电至100%SOC状态,以0.5C恒流放电检测其电容量,并且在循环充放电500次后,记录其循环性能。
由上述实施例以及对比例得到的材料电化学性能如下表所示:
样品 | 爬升高度(mm) | 剥离强度(gf/cm) | 容量(Ah) | 循环性能(%) |
实施例1 | 24 | 4 | 9.3 | 94.1 |
实施例2 | 27 | 3 | 9.5 | 92.0 |
实施例3 | 20 | 5 | 8.4 | 90.9 |
实施例4 | 25 | 4 | 9.3 | 93.7 |
实施例5 | 24 | 6 | 9.4 | 95.2 |
实施例6 | 25 | 5 | 9.3 | 94.8 |
实施例7 | 17 | 5 | 9.3 | 88.6 |
实施例8 | 33 | 5 | 8.3 | 96.4 |
对比例1 | 7 | 8 | 10.3 | 80.2 |
对比例2 | 28 | 2 | 10.3 | 92.5 |
对比例3 | 18 | 7 | 7.1 | 86.7 |
对比例4 | 28 | 1 | 10.2 | 95.3 |
在相同浸润时间内,爬升高度越大,浸润效率越高;实施例1-8的极片浸润效率高于对比例1,这表明本发明所述的极片结构可有效地提升锂离子电池组装过程中极片的浸润效率。
锂离子电池的循环性能与极片浸润效率有关。对比例1在极片浆料表面全涂覆涂胶材料,在热复合工艺后极片与隔膜之间完全贴合,由表中数据可知对比例1的剥离强度大,极片浸润效率差,这导致虽然其初始容量比实施例1大,但是循环性能差,在循环500个周期后剩余容量远低于实施例1。涂胶区与料区的厚度差会影响极片的浸润效率,实施例1中,涂胶区厚于料区,因此在热复合工艺后,料区与隔膜之间有较大空隙供电解液进入,可增加料区与电解液的接触面积;而实施例7中,料区与涂胶区厚度相等,热复合工艺中出现料区中粘结剂与隔膜粘连的情况,致使极片料区与隔膜之间空隙较小,因此实施例7的浸润效果比实施例1差,循环性能也下降了。实施例8中,料区与涂胶区之间设有空隙,可进一步增大了料区与电解液之间的接触面积,因此与实施例3相比,实施例8设置的空隙对电池容量的影响较小,但可以极大地提升浸润效率,进而提升了循环性能。
涂胶区的粘性、宽度影响剥离强度和容量,由实施例1-3可知涂胶区越大,剥离强度越大,电池容量随料区中浆料的量下降而有所下降。实施例5和6的涂胶材料分别添加了丙烯酸酯单体和明胶,其剥离强度的数据表明丙烯酸酯单体和明胶均可以提高涂胶材料的粘性。对比例3中,涂胶区宽度为极片的30%,因此容量较低,而对比例4中,涂胶区宽度为极片的1%,虽然容量较高,但是极片与隔膜之间的粘结性较差,并且对循环性能的提升作用不强,因此在本发明中,涂胶区宽度为极片宽度的5~20%时效果较好。
对比例2只在极片浆料的两端涂了涂胶材料,虽然对比例2的极片中的活性材料的量较多,容量和极片浸润效果较高,但是极片与隔膜之间的粘结效果差,易分离,会影响电芯的安全性及其他性能。
Claims (10)
1.一种改善锂离子电池热复合工艺浸润的极片结构,其特征是,所述极片包含集流体、料区、涂胶区,涂胶区位于集流体两侧的两端,料区位于集流体两侧的中间区域。
2.根据权利要求1所述的一种改善锂离子电池热复合工艺浸润的极片结构,其特征是,所述集流体为铜箔或铝箔。
3.根据权利要求2所述的一种改善锂离子电池热复合工艺浸润的极片结构,其特征是,所述铜箔厚度为6~16μm,所述铝箔厚度为8~25μm。
4.根据权利要求1所述的一种改善锂离子电池热复合工艺浸润的极片结构,其特征是,所述料区厚度为100~200μm,所述涂胶区厚度与料区厚度相等或大于料区厚度。
5.根据权利要求4所述的一种改善锂离子电池热复合工艺浸润的极片结构,其特征是,所述涂胶区厚度与料区厚度差为0~10μm。
6.根据权利要求1所述的一种改善锂离子电池热复合工艺浸润的极片结构,其特征是,所述涂胶区的总宽度占极片宽度的5~20%。
7.根据权利要求1或6所述的一种改善锂离子电池热复合工艺浸润的极片结构,其特征是,所述料区与涂胶区之间有0.2~2mm空隙。
8.根据权利要求1所述的一种改善锂离子电池热复合工艺浸润的极片结构,其特征是,所述料区为正极负极活性物质、导电剂和粘结剂的混合物或负极活性物质、导电剂和粘结剂的混合物。
9.根据权利要求1所述的一种改善锂离子电池热复合工艺浸润的极片结构,其特征是,所述涂胶区涂覆的涂胶材料为聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚四氟乙烯、苯乙烯-丁二烯聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、环氧树脂、聚甲基丙烯酸和聚乙烯醇中的一种或几种混合。
10.根据权利要求1所述的一种改善锂离子电池热复合工艺浸润的极片结构,其特征是,所述涂胶材料还添加丙烯酸酯单体、苯乙烯、多巴胺、明胶、黄原胶和海藻胶中的一种。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115513602A (zh) * | 2022-10-21 | 2022-12-23 | 武汉中金泰富新能源科技有限公司 | 一种含界面管理层结构电极的动力电池制造工艺 |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001210353A (ja) * | 2000-01-26 | 2001-08-03 | Ind Technol Res Inst | 積層バッテリ |
CN1357935A (zh) * | 2000-12-15 | 2002-07-10 | 财团法人工业技术研究院 | 堆叠式电池的构造 |
JP2010272266A (ja) * | 2009-05-20 | 2010-12-02 | Tokai Rubber Ind Ltd | リチウムイオン電池用電極部材、リチウムイオン電池およびその製造方法 |
CN103840123A (zh) * | 2012-11-20 | 2014-06-04 | 江苏富朗特新能源有限公司 | 一种锂离子电池极片 |
CN105655540A (zh) * | 2014-11-12 | 2016-06-08 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电极极片及锂离子电池 |
CN105845885A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-08-10 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种用于叠片电池的极片 |
CN107834007A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-03-23 | 欣旺达电子股份有限公司 | 隔膜和锂离子电池 |
CN109888186A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-06-14 | 广州丰江电池新技术股份有限公司 | 薄型锂离子电池的极片装配定位方法 |
CN110165280A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-08-23 | 成都特隆美储能技术有限公司 | 一种耐振动、长寿命储能电池的叠片工艺及其电池 |
CN211578881U (zh) * | 2019-10-30 | 2020-09-25 | 天津力神电池股份有限公司 | 一种降低电池自放电和提升电池安全性的锂离子电池极组 |
CN111864275A (zh) * | 2019-04-26 | 2020-10-30 | 北京卫蓝新能源科技有限公司 | 一种电芯、其制备方法及锂离子电池 |
CN112750973A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-04 | 蜂巢能源科技有限公司 | 极片单元及其制备方法 |
CN113206223A (zh) * | 2021-05-08 | 2021-08-03 | 江西安驰新能源科技有限公司 | 一种锂电池极片处理方法及其锂电池制备方法 |
-
2021
- 2021-09-13 CN CN202111068056.7A patent/CN114552130A/zh active Pending
Patent Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001210353A (ja) * | 2000-01-26 | 2001-08-03 | Ind Technol Res Inst | 積層バッテリ |
CN1357935A (zh) * | 2000-12-15 | 2002-07-10 | 财团法人工业技术研究院 | 堆叠式电池的构造 |
JP2010272266A (ja) * | 2009-05-20 | 2010-12-02 | Tokai Rubber Ind Ltd | リチウムイオン電池用電極部材、リチウムイオン電池およびその製造方法 |
CN103840123A (zh) * | 2012-11-20 | 2014-06-04 | 江苏富朗特新能源有限公司 | 一种锂离子电池极片 |
CN105655540A (zh) * | 2014-11-12 | 2016-06-08 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电极极片及锂离子电池 |
CN105845885A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-08-10 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种用于叠片电池的极片 |
CN107834007A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-03-23 | 欣旺达电子股份有限公司 | 隔膜和锂离子电池 |
CN109888186A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-06-14 | 广州丰江电池新技术股份有限公司 | 薄型锂离子电池的极片装配定位方法 |
CN111864275A (zh) * | 2019-04-26 | 2020-10-30 | 北京卫蓝新能源科技有限公司 | 一种电芯、其制备方法及锂离子电池 |
CN110165280A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-08-23 | 成都特隆美储能技术有限公司 | 一种耐振动、长寿命储能电池的叠片工艺及其电池 |
CN211578881U (zh) * | 2019-10-30 | 2020-09-25 | 天津力神电池股份有限公司 | 一种降低电池自放电和提升电池安全性的锂离子电池极组 |
CN112750973A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-04 | 蜂巢能源科技有限公司 | 极片单元及其制备方法 |
CN113206223A (zh) * | 2021-05-08 | 2021-08-03 | 江西安驰新能源科技有限公司 | 一种锂电池极片处理方法及其锂电池制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
柴春鹏,李国平: "《高分子合成材料学》", 北京理工大学出版社, pages: 274 - 169 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115513602A (zh) * | 2022-10-21 | 2022-12-23 | 武汉中金泰富新能源科技有限公司 | 一种含界面管理层结构电极的动力电池制造工艺 |
CN115513602B (zh) * | 2022-10-21 | 2024-01-26 | 武汉中金泰富新能源科技有限公司 | 一种含界面管理层结构电极的动力电池制造工艺 |
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