CN116140159A - 一种用于锂电池极片的涂布工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于锂电池极片的涂布工艺，用于涂布机对锂电池极片进行涂布工艺，包括以下步骤：步骤一：分别混合配置出锂电池的正负极极片浆料；步骤二：将上述锂电池极片浆料通过送料机构输送到涂布机上的挤压模头内；步骤三：将上述挤压模头内的浆料经过挤压模头的匀化作用挤出涂敷在背辊带动的基带上，所述涂布机的涂布速度为30‑60m/min；步骤四：将涂敷好浆料的背带输入烘箱内进行加热烘干并卷收，本发明能够通过对锂电池极片浆料和涂布机构中的各组件规格和工作时间等进行控制，使得涂布后得到的基带表面浆料涂敷均匀，避免涂层不均匀，影响电池容量的一致性，甚至出现完全没有涂层的条纹的现象。

Description

一种用于锂电池极片的涂布工艺
技术领域
本发明涉及锂电池生产技术领域，特别是涉及一种用于锂电池极片的涂布工艺。
背景技术
涂布工艺是整个动力锂电池生产工艺流程中的第二步，涂布是将制备好的浆料均匀涂敷在传送基带上并烘干，高质量的涂布极片表面平整光滑、敷料均匀、附着力好、干燥、不脱料、不掉料、不缺料、无积尘、无划痕、无气泡。电池的寿命受电极质量的影响，电极的质量主要取决于加工和制造技术，所以涂布的质量、精度以及稳定性是保证动力锂电池质量及可靠性的基础。
目前动力锂电池极片的涂布方式是使用金属箔作为基带，由机械装置将基带拉平整，然后由涂布结构将制备好的浆料按照预定厚度和均匀度涂布在基带上，送进烘箱烘干，再收整起来。根据涂布结构和方式的不同，又可分为两种，一种是由辊子和刮刀组成的转移式涂布，一种是由挤压模头组成的挤压式涂布。转移式涂布是通过辊子将浆料转移至基带上，然后由刮刀将多余的浆料刮掉，从而实现厚度和均匀度的控制。挤压式涂布是由特制的挤压模头将浆料沿缝隙挤出涂布在基带上，通过挤压模头型腔结构和缝隙宽度控制均匀性和厚度，这两种方式都能实现连续涂布和自动控制。转移式涂布系统的优点是对浆料粘度要求不高，容易调节涂布参数，无堵料等；不足之处是对于动力锂电池来说涂布精度较差，无法保证极片的一致性，并且浆料暴露于空气中，对浆料的性质有影响。挤压式涂布系统的优点是涂布后极片非常均匀且精度高，涂层边缘平整度高，密闭操作系统，不受异物影响，其不足之处在于设备精度要求高，维护保养要求高，现有的涂布工艺中容易出现浆料涂敷不均匀，而浆料颗粒细度较大时容易出现条纹，导致涂层不均匀，影响电池容量的一致性，甚至出现完全没有涂层的条纹。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于锂电池极片的涂布工艺，能够通过对锂电池极片浆料和涂布机构中的各组件规格和工作时间等进行控制，使得涂布后得到的基带表面浆料涂敷均匀，避免涂层不均匀，影响电池容量的一致性，甚至出现完全没有涂层的条纹的现象。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种用于锂电池极片的涂布工艺，用于涂布机对锂电池极片进行涂布工艺，包括以下步骤：步骤一：分别混合配置出锂电池的正负极极片浆料；步骤二：将上述锂电池极片浆料通过送料机构输送到涂布机上的挤压模头内；步骤三：将上述挤压模头内的浆料经过挤压模头的匀化作用挤出涂敷在背辊带动的基带上，所述涂布机的涂布速度为30-60m/min；步骤四：将涂敷好浆料的背带输入烘箱内进行加热烘干并卷收。
作为本发明的一种优选技术方案，所述锂电池的负极浆料是将石墨、导电剂(SP)、羧甲基纤维素钠(CMC)、丁苯橡胶(SBR)、去离子水按一定比例混合后用真空搅拌机搅拌制备而成。
作为本发明的一种优选技术方案，所述锂电池的正极浆料的固含量为70％-75％，粘度为6000～15000mpa·s。
作为本发明的一种优选技术方案，所述锂电池的正极极片浆料内正极活性物质93.5～97.95％，导电剂1～3％，粘结剂a1～3％，粘结剂b0.05～0.5％，所述粘结剂a为聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯中的一种，所述粘结剂b的粘度为500-2500mpa·s。
作为本发明的一种优选技术方案，所述送料机构通过供料螺杆泵和管路的连接将真空搅拌机中的浆料输送到涂布机中的挤压模头内的腔体内。
作为本发明的一种优选技术方案，所述挤压模头上设有回料阀，所述浆料输送到挤压模头内时堵住模头狭缝出口，打开模头回料阀，使得浆料在模头内循环流动，模头空腔充满流体。
作为本发明的一种优选技术方案，所述送料机构内设有过滤器。
作为本发明的一种优选技术方案，所述真空搅拌机的搅拌速度为34r/min，所述真空搅拌机的搅拌时间为2h。
作为本发明的一种优选技术方案，所述烘干箱的内部温度为稳定的分段式设置，所述烘干箱在对锂电池正极极片烘干时内部从进口处到中间段到出口处的温度分别为70-90℃、110-130℃、70-90℃，所述烘干箱在对锂电池负极极片烘干时内部从进口处到中间段到出口处的温度分别为40-60℃、90-105℃、40-60℃，所述烘干箱上设置有上进风分配管阀门，且开度为70-90°，所述烘干箱上设置有下进风分配管阀门，且开度为30-45°。
作为本发明的一种优选技术方案，所述挤压模头的垫片厚度和模唇间隙以及挤压模头与背辊间隙均根据实际情况进行实时调控。
与现有技术相比，本发明能达到的有益效果是：
本发明能够通过对锂电池极片浆料和涂布机构中的各组件规格和工作时间等进行控制，使得涂布后得到的基带表面浆料涂敷均匀，避免涂层不均匀，影响电池容量的一致性，甚至出现完全没有涂层的条纹的现象。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例:
实施例1：
本发明提供了一种用于锂电池极片的涂布工艺，用于涂布机对锂电池极片进行涂布工艺，包括以下步骤：
步骤一：分别混合配置出锂电池的正负极极片浆料；
步骤二：将上述锂电池极片浆料通过送料机构输送到涂布机上的挤压模头内；
步骤三：将上述挤压模头内的浆料经过挤压模头的匀化作用挤出涂敷在背辊带动的基带上，所述涂布机的涂布速度为30-60m/min；
步骤四：将涂敷好浆料的背带输入烘箱内进行加热烘干并卷收；
所述锂电池负极浆料是将石墨、导电剂(SP)、羧甲基纤维素钠(CMC)、丁苯橡胶(SBR)、去离子水按一定比例混合后用真空搅拌机搅拌制备而成，所述锂电池的正极浆料的固含量为70％-75％，粘度为6000～15000mpa·s；
所述锂电池的正极极片浆料正极活性物质93.5～97.95％，导电剂1～3％，粘结剂a1～3％，粘结剂b0.05～0.5％，所述粘结剂a为聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯中的一种，所述粘结剂b的粘度为500-2500mpa·s；
所述送料机构通过供料螺杆泵和管路的连接将真空搅拌机中的浆料输送到涂布机中的挤压模头内的腔体内，所述挤压模头上设有回料阀，所述浆料输送到挤压模头内时堵住模头狭缝出口，打开模头回料阀，使得浆料在模头内循环流动，模头空腔充满流体；
所述送料机构内设有过滤器，所述真空搅拌机的搅拌速度为34r/min，所述真空搅拌机的搅拌时间为2h，所述烘干箱的内部温度为稳定的分段式设置，所述烘干箱在对锂电池正极极片烘干时内部从进口处到中间段到出口处的温度分别为70-90℃、110-130℃、70-90℃，所述烘干箱在对锂电池负极极片烘干时内部从进口处到中间段到出口处的温度分别为40-60℃、90-105℃、40-60℃，所述烘干箱上设置有上进风分配管阀门，且开度为70-90°，所述烘干箱上设置有下进风分配管阀门，且开度为30-45°，所述挤压模头的垫片厚度和模唇间隙以及挤压模头与背辊间隙均根据实际情况进行实时调控；
在对基带进行涂布时，分别对其正极和负极进行浆料配比再涂敷，进行涂布时，负极浆料是将石墨、导电剂(SP)、羧甲基纤维素钠(CMC)、丁苯橡胶(SBR)、去离子水按一定比例混合，正极极片浆料正极活性物质93.5～97.95％，导电剂1～3％，粘结剂a1～3％，粘结剂b0.05～0.5％，所述粘结剂a为聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯中的一种，所述粘结剂b的粘度为500-2500mpa·s，固含量为70％-75％，粘度为6000～15000mpa·s，正负极浆料分别利用真空搅拌机搅拌，其中真空搅拌机的搅拌速度为34r/min，真空搅拌机的搅拌时间为2h，再通过送料机构将浆料输送到挤压模头内，送料机构内设有过滤器，通过设置过滤器可以方便对浆料中的大颗粒固体过滤掉，防止浆料不匀导致后续基带表面涂敷不匀，送料机构通过供料螺杆泵和管路的连接将真空搅拌机中的浆料输送到涂布机中的挤压模头内的腔体内挤压模头上设有回料阀，所述浆料输送到挤压模头内时堵住模头狭缝出口，打开模头回料阀，使得浆料在模头内循环流动，模头空腔充满流体，而挤压模头的垫片厚度和模唇间隙以及挤压模头与背辊间隙均根据实际情况进行实时调控，在对基带进行涂敷均匀后将其传输到烘干箱内，其中烘干箱在对锂电池正极极片烘干时内部从进口处到中间段到出口处的温度分别设置为70-90℃、110-130℃、70-90℃，烘干箱在对锂电池负极极片烘干时内部从进口处到中间段到出口处的温度分别设置为40-60℃、90-105℃、40-60℃，烘干箱上设置有上进风分配管阀门，且开度为70-90°，烘干箱上设置有下进风分配管阀门，且开度为30-45°，直到烘干箱内部达到设定的温度值，进而可以对基带进行烘干，通过以上操作可以对锂电池极片浆料和涂布机构中的各组件规格和工作时间等进行控制，使得涂布后得到的基带表面浆料涂敷均匀，避免涂层不均匀，影响电池容量的一致性，甚至出现完全没有涂层的条纹的现象。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于锂电池极片的涂布工艺，用于涂布机对锂电池极片进行涂布工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1：分别混合配置出锂电池的正负极极片浆料；
S2：将上述锂电池极片浆料通过送料机构输送到涂布机上的挤压模头内；
S3：将上述挤压模头内的浆料经过挤压模头的匀化作用挤出涂敷在背辊带动的基带上，所述涂布机的涂布速度为30-60m/min；
S4：将涂敷好浆料的背带输入烘箱内进行加热烘干并卷收。
2.根据权利要求1所述的一种用于锂电池极片的涂布工艺，其特征在于：所述锂电池的负极浆料是将石墨、导电剂(SP)、羧甲基纤维素钠(CMC)、丁苯橡胶(SBR)、去离子水按一定比例混合后用真空搅拌机搅拌制备而成。
3.根据权利要求2所述的一种用于锂电池极片的涂布工艺，其特征在于：所述锂电池的正极浆料的固含量为70％-75％，粘度为6000～15000mpa·s。
4.根据权利要求1所述的一种用于锂电池极片的涂布工艺，其特征在于：所述锂电池的正极极片浆料内正极活性物质93.5～97.95％，导电剂1～3％，粘结剂a1～3％，粘结剂b0.05～0.5％，所述粘结剂a为聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯中的一种，所述粘结剂b的粘度为500-2500mpa·s。
5.根据权利要求2所述的一种用于锂电池极片的涂布工艺，其特征在于：所述送料机构通过供料螺杆泵和管路的连接将真空搅拌机中的浆料输送到涂布机中的挤压模头内的腔体内。
6.根据权利要求1所述的一种用于锂电池极片的涂布工艺，其特征在于：所述挤压模头上设有回料阀。
7.根据权利要求1所述的一种用于锂电池极片的涂布工艺，其特征在于：所述送料机构内设有过滤器。
8.根据权利要求2所述的一种用于锂电池极片的涂布工艺，其特征在于：所述真空搅拌机的搅拌速度为34r/min，所述真空搅拌机的搅拌时间为2h。
9.根据权利要求1所述的一种用于锂电池极片的涂布工艺，其特征在于：所述烘干箱的内部温度为稳定的分段式设置，所述烘干箱在对锂电池正极极片烘干时内部从进口处到中间段到出口处的温度分别为70-90℃、110-130℃、70-90℃，所述烘干箱在对锂电池负极极片烘干时内部从进口处到中间段到出口处的温度分别为40-60℃、90-105℃、40-60℃，所述烘干箱上设置有上进风分配管阀门，且开度为70-90°，所述烘干箱上设置有下进风分配管阀门，且开度为30-45°。
10.根据权利要求1所述的一种用于锂电池极片的涂布工艺，其特征在于：所述挤压模头的垫片厚度和模唇间隙以及挤压模头与背辊间隙均根据实际情况进行实时调控。
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