CN116237207A - 水系负极浆料的涂布方法及水系负极以及锂电池 - Google Patents

水系负极浆料的涂布方法及水系负极以及锂电池 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种水系负极浆料的涂布方法及水系负极以及锂电池。上述的水系负极浆料的涂布方法，采用涂布装置的喷雾加湿组件对水系负极浆料进行加湿处理；及，采用涂布装置的涂布组件对水系负极浆料和负极片进行涂布操作；其中，喷雾加湿组件包括加湿器和喷雾管，喷雾管朝向料斗设置，并且喷雾管用于将雾化水喷淋至水系负极浆料；对负极半成品进行烘干处理。通过该方法，使雾化水能对表层的水系负极浆料进行润湿，有效避免水系负极浆料在涂布时容易出现干结团聚的现象，以确保制备得到面密度较均匀、无划痕且电化学性能优异的水系负极。尤其适用于天气炎热或干燥的工作环境。

Description

水系负极浆料的涂布方法及水系负极以及锂电池
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，特别是涉及一种水系负极浆料的涂布方法及水系负极以及锂电池。
背景技术
目前，在锂电池的水系负极生产的过程中，首先将石墨、粘接剂、导电剂和溶剂搅拌制备的水系浆料，然后将水系浆料导入到涂布机头料槽中，水系浆料通过刮刀辊缝，以使水系浆料均匀地涂抹在负极片上，以完成对负极片的涂布操作。
但是，在实际应用中，涂布机头料槽中是敞开的，因此，位于涂布机头料槽中表层的水系浆料的水分容易受环境影响以造成水分挥发，从而导致水系浆料容易出现变干的现象，尤其是天气比较炎热时，水系浆料的表层更容易出现变干的现象，进而导致表层的浆料的湿度降低以造成浆料容易团聚形成小颗粒的现象，即浆料容易出现干结团聚的现象，而团聚形成的小颗粒在涂布时，容易堆积在涂布的刀口，进而导致负极涂覆层出现划痕、涂布面密度波动较大等不良现象，例如，专利CN110993951A3公开一种锂离子电池水系负极浆料及其制备方法、锂离子电池，仍存在着水系浆料的表面容易出现变干的现象，从而无法确保得到面密度较均匀且无划痕的负极。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种能有效避免涂覆时水系负极浆料容易出现干结团聚现象，以确保负极的涂覆层的面密度较均匀且无划痕的水系负极浆料的涂布方法及水系负极以及锂电池。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种水系负极浆料的涂布方法，包括如下步骤：
获取水系负极浆料和负极片；
采用涂布装置的喷雾加湿组件对所述水系负极浆料进行加湿处理；及，
采用涂布装置的涂布组件对所述水系负极浆料和所述负极片进行涂布操作；
其中，所述涂布组件包括涂布机头和和料斗，所述涂布机头设置于所述料斗的上方，所述料斗用于盛放所述水系负极浆料；所述涂布机头用于将所述水系负极浆料涂覆在所述负极片上；
所述喷雾加湿组件包括加湿器和喷雾管，所述加湿器与所述喷雾管连接，所述加湿器用于提供雾化水，所述喷雾管朝向所述料斗设置，并且所述喷雾管用于将所述雾化水喷淋至所述水系负极浆料；
对所述负极半成品进行烘干处理，得到水系负极。
在其中一个实施例中，所述加湿器包括罐体和超声振子，所述罐体内形成有相连通的腔体及出口，所述超声振子位于所述腔体内，所述喷雾管与所述出口连通。
在其中一个实施例中，所述喷雾管的喷嘴朝向所述涂布机头设置。
在其中一个实施例中，所述喷雾管上形成有多个喷嘴。
在其中一个实施例中，各所述喷嘴沿所述喷雾管的长度方向依次设置，并且各所述喷嘴由靠近所述加湿器向远离所述加湿器依次变大。
在其中一个实施例中，所述喷雾加湿组件还包括调节件，所述调节件用于调节所述喷雾管的角度。
在其中一个实施例中，所述水系负极浆料包括水及如下各质量份数：
Figure BDA0004159465000000021
在其中一个实施例中，所述水系负极浆料的黏度为1500mpa.s～2500mpa.s，固含量为50％～55％，颗粒度等于或小于25um。
一种水系负极，采用上述任一实施例中所述的水系负极浆料的涂布方法制备得到的。
一种锂离子电池，包括正极、隔膜、电解液和上述任一实施例中所述的水系负极。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
1、上述的水系负极浆料的涂布方法，由于喷雾管朝向料斗设置，使得喷雾管能将加湿器内的雾化水喷淋至料斗内的水系负极浆料，从而提高了涂布时水系负极浆料的湿度，以确保雾化水能对表层的水系负极浆料进行润湿，有效避免了水系负极浆料在涂布时容易出现干结团聚的现象，以较好地确保得到面密度较均匀且无划痕的负极半成品，此外，通过对负极半成品进行烘干处理，能有效地除水系负极浆料的雾化水，从而有效地避免了雾化水残留以降低水系负极的电化学性能的问题，以确保制备得到面密度较均匀、无划痕且电化学性能优异的水系负极，尤其适用于天气炎热或干燥的工作环境，不仅能确保表层的水系负极浆料的湿度，而且喷出的雾化水还能对涂布设备起到润滑的作用，以减少机器运行时的磨损，从而提高了涂布装置的使用寿命。
2、上述的水系负极浆料的涂布方法，由于雾化水的分子较小，有利于表层的水系负极浆料能快速地吸收，以使表层的水系负极浆料能快速地得到湿润的效果，从而能快速地防止表层水系负极浆料出现干结团聚的现象。同时，雾化水对表层的水系负极浆料的冲击力较小，从而能有效地避免喷雾管在喷淋雾化水容易造成表层的水系负极浆料出现飞溅的现象，以确保对水系负极浆料的利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明一实施方式的水系负极浆料的涂布方法的流程图；
图2为本发明实施例5的水系负极的外观检测图；
图3为本发明对比例1的水系负极的外观检测图；
图4为本发明一实施方式的涂布组件与喷雾加湿组件连接的一方向的结构示意图；
图5为图4所示的A处局部放大图；
图6为本发明一实施方式采用S喷雾管与涂布组件连接的一方向的结构示意图；
图7为本发明实施例1的面密度检测的正态标准差直方图；
图8为本发明实施例3的面密度检测的正态标准差直方图；
图9为本发明实施例5的面密度检测的正态标准差直方图；
图10为本发明对比例1的面密度检测的正态标准差直方图；
图11为本发明对比例2的面密度检测的正态标准差直方图；
图12为本发明对比例3的的面密度检测的正态标准差直方图；
图13为本发明实施例1、3、5与对比例1～3的面密度检测的正态标准差直方图对比图；
图14为本发明实施例5和对比例1～3的水系负极应用到锂离子电池的循环曲线的对比图。
附图标记：10、涂布装置；100、喷雾加湿组件；110、加湿器；120、喷雾管；121、第一组喷雾冲刷嘴；1211、喷嘴；200、涂布组件；210、涂布机头；211、逗号刮刀；212、涂布辊；220、料斗；221、斗仓；222、固定架；223、倾斜面；300、调节件。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于抑制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本申请提供一种水系负极浆料的涂布方法，获取水系负极浆料和负极片；采用涂布装置的喷雾加湿组件对水系负极浆料进行加湿处理；及，采用涂布装置的涂布组件对水系负极浆料和负极片进行涂布操作；其中，涂布组件包括涂布机头和和料斗，涂布机头设置于料斗的上方，料斗用于盛放水系负极浆料；涂布机头用于将水系负极浆料涂覆在负极片上；喷雾加湿组件包括加湿器和喷雾管，加湿器与喷雾管连接，加湿器用于提供雾化水，喷雾管朝向料斗设置，并且喷雾管用于将雾化水喷淋至水系负极浆料；对负极半成品进行烘干处理，得到水系负极。
上述的水系负极浆料的涂布方法，由于喷雾管朝向料斗设置，使得喷雾管能将加湿器内的雾化水喷淋至料斗内的水系负极浆料，从而提高了涂布时水系负极浆料的湿度，以确保雾化水能对表层的水系负极浆料进行润湿，有效避免了水系负极浆料在涂布时容易出现干结团聚的现象，以较好地确保得到面密度较均匀且无划痕的负极半成品，此外，通过对负极半成品进行烘干处理，能有效地除水系负极浆料的雾化水，从而有效地避免了雾化水残留以降低水系负极的电化学性能的问题，以确保制备得到面密度较均匀、无划痕且电化学性能优异的水系负极。尤其适用于天气炎热或干燥的工作环境，不仅能确保表层的水系负极浆料的湿度，而且喷出的雾化水还能对涂布设备起到润滑的作用，以减少机器运行时的磨损，从而提高了涂布装置的使用寿命。进一步地，由于雾化水的分子较小，有利于表层的水系负极浆料能快速地吸收，以使表层的水系负极浆料能快速地得到湿润的效果，从而能快速地防止表层水系负极浆料出现干结团聚的现象。同时，雾化水对表层的水系负极浆料的冲击力较小，从而能有效地避免喷雾管在喷淋雾化水容易造成表层的水系负极浆料出现飞溅的现象，以确保对水系负极浆料的利用率。
请参阅图1，为更好地理解本申请的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例对本申请做进一步地详细说明，一实施方式的水系负极浆料的涂布方法包括如下步骤的部分或全部：
S101、获取水系负极浆料和负极片。
S102、采用涂布装置的喷雾加湿组件对水系负极浆料进行加湿处理。
如图5、图6和图7所示，可以理解，通过在涂布装置10中增设有喷雾加湿组件100，使得喷雾加湿组件100能对料斗220的表层的水系负极浆料进行润湿，有效避免了水系负极浆料在涂布时容易出现干结团聚的现象，以较好地确保得到面密度较均匀且无划痕的负极半成品，且喷出的雾化水还能对涂布设备起到润滑的作用，以减少机器运行时的磨损，从而提高了涂布装置10的使用寿命。
在本实施例中，由于喷雾加湿组件100包括加湿器110和喷雾管120，加湿器110与喷雾管120连接，加湿器110用于提供雾化水，喷雾管120朝向料斗220设置，并且喷雾管120用于将雾化水喷淋至料斗220内的水系负极浆料，以避免水系负极浆料在涂覆时出现干结团聚。
可以理解，由于雾化水的分子较小，有利于表层的水系负极浆料能快速地吸收，以使表层的水系负极浆料能快速地得到湿润的效果，从而能快速地防止表层水系负极浆料出现干结团聚的现象。同时，雾化水对表层的水系负极浆料的冲击力较小，从而能有效地避免喷雾管120在喷淋雾化水容易造成表层的水系负极浆料出现飞溅的现象，以确保对水系负极浆料的利用率。
还需要说明的是，当雾化水喷射在表层干结团聚的水系负极浆料时，粒径小且细腻的雾化水珠能很好地铺展在干结团聚的水系负极浆料的表面形成阻挡保护膜，如此，一方面能阻挡表层干结团聚的水系负极浆料与外部空气发生接触，从而能有效地阻挡表层干结团聚的水系负极浆料的水分继续发生挥发，以避免表层干结团聚的水系负极浆料出现进一步恶化成更多团聚的小颗粒，即起到阻挡的作用，从而有效地避免出现涂覆时的划痕更为严重现象，另一方面还能对表层干结团聚的水系负极浆料起到较好的湿润，以快速地调整已经发生干结团聚的水系负极浆料水分，以减少团聚的小颗粒，即起到修复的作用，以提高对水系负极浆料的利用率及涂布的质量。
S103、采用涂布装置10的涂布组件200对水系负极浆料和负极片进行涂布操作，以实现对水系负极浆料及负极片的涂布操作。
如图5和图6所示，在本实施例中，由于涂布组件200包括涂布机头210和和料斗220，涂布机头210设置于料斗220的上方，料斗220用于盛放水系负极浆料；涂布机头210用于将水系负极浆料涂覆在负极片上，以确保对水系负极浆料及负极片的涂布操作。
需要说明的是，由于在涂布装置10上增设了喷雾加湿组件100，使得涂布装置10能同时采用喷雾加湿组件100和涂布组件200对水系负极浆料进行工作，即实现一边涂布一边加湿操作，如此，在不影响生产效率的条件下还提高了涂布的质量及对水系负极浆料的利用率，从而节省了生产成本。
S104、对负极半成品进行烘干处理，得到水系负极，以有效地去除水系负极浆料的雾化水，从而有效地避免了雾化水残留以降低水系负极的电化学性能的问题。
在其中一个实施例中，烘干处理的条件为：烘干时的速度为4m/min～8m/min，并且烘干的一段温度为50℃～60℃，二段温度为50℃～60℃，三段温度为70℃～75℃，四段为70℃～75℃，五段70℃～75℃，六段55℃～70℃，以确保对水系负极浆料进行缓慢且充分地干燥。
需要说明的是，由于在涂布时增设了雾化水会影响后续烘干处理的条件，即，要么提高了烘干的温度要么延长烘干的时间，然而，本申请虽然加入了雾化水，但是由于雾化水在烘干时较容易蒸发，从而使得本申请无需再调整烘干处理的步骤就能确保得到面密度均匀且无划痕且电化学性能优异的水系负极，使得整个涂布的方法变得简单且无需要消耗更多的能源，更利于节能环保。
进一步地，在一个较优的实施例中，烘干时的速度为6m/min，烘干的一段温度为60℃，二段温度为60℃，三段温度为75℃，四段为75℃，五段75℃，六段65℃，烘干的长度为18m，以得到干燥且无开裂的水系负极浆料。
上述的水系负极浆料的涂布方法，由于喷雾管120朝向料斗220设置，使得喷雾管120能将加湿器110内的雾化水喷淋至料斗220内的水系负极浆料，从而提高了涂布时水系负极浆料的湿度，以确保雾化水能对表层的水系负极浆料进行润湿，有效避免了水系负极浆料在涂布时容易出现干结团聚的现象，以较好地确保得到面密度较均匀且无划痕的负极半成品，此外，通过对负极半成品进行烘干处理，能有效地除水系负极浆料的雾化水，从而有效地避免了雾化水残留以降低水系负极的电化学性能的问题，以确保制备得到面密度较均匀、无划痕且电化学性能优异的水系负极。从而提高了生产的良品率，对于大批量生产时，以更好地确保得到生产率高且良品率高的水系负极产品，尤其适用于天气炎热或干燥的工作环境，不仅能确保表层的水系负极浆料的湿度，而且喷出的雾化水还能对涂布设备起到润滑的作用，以减少机器运行时的磨损，从而提高了涂布装置10的使用寿命。
需要说明的是，由于雾化水的分子较小，有利于表层的水系负极浆料能快速地吸收，以使表层的水系负极浆料能快速地得到湿润的效果，从而能快速地防止表层水系负极浆料出现干结团聚的现象。同时，雾化水对表层的水系负极浆料的冲击力较小，从而能有效地避免喷雾管120在喷淋雾化水容易造成表层的水系负极浆料出现飞溅的现象，以确保对水系负极浆料的利用率。
还需要说明的是，由于在涂布装置10上增设了喷雾加湿组件100，使得涂布装置10能同时采用喷雾加湿组件100和涂布组件200对水系负极浆料进行工作，即实现一边涂布一边加湿操作，如此，在不影响生产效率的条件下还提高了涂布的质量及对水系负极浆料的利用率，从而节省了生产成本。
还需要说明的是，当雾化水喷射在表层干结团聚的水系负极浆料时，粒径小且细腻的雾化水珠能很好地铺展在干结团聚的水系负极浆料的表面形成阻挡保护膜，如此，一方面能阻挡表层干结团聚的水系负极浆料与外部空气发生接触，从而能有效地阻挡表层干结团聚的水系负极浆料的水分继续发生挥发，以避免表层干结团聚的水系负极浆料出现进一步恶化成更多团聚的小颗粒，即起到阻挡的作用，从而有效地避免出现涂覆时的划痕更为严重现象，另一方面还能对表层干结团聚的水系负极浆料起到较好的湿润，以快速地调整已经发生干结团聚的水系负极浆料水分，以减少团聚的小颗粒，即起到修复的作用，以提高对水系负极浆料的利用率及涂布的质量。
在其中一个实施例中，加湿器110包括罐体和超声振子，罐体内形成有相连通的腔体及出口，超声振子位于腔体内，喷雾管120与出口连通。
可以理解，由于罐体内形成有相连通的腔体，腔体内能放置有液态的去离子水，超声振子在与外部电源通电后能在腔体内发生振动变成气化水，即形成雾化水，然后由出口的喷雾管120逸出，以实现对料斗220内表层的水系负极浆料的喷雾加湿操作。需要说明的是，由于超声振子加湿器110产生的雾化水均匀且细腻，如此，一方面确保喷雾管120在喷射时雾化水对表层的水系负极浆料的冲击力较小，从而能有效地避免雾化水喷淋至表层的水系负极浆料引起飞溅的现象，另一方面使雾化水珠能较均匀地喷在表层的水系负极浆料上，以实现对表层的水系负极浆料的均匀地喷雾加湿，另一方面由于超声振子加湿器110相对于传统的电加热的加湿器110具有节能省电的效果，以更好地降低了生产成本。
在其中一个实施例中，去离子水的电导率等于或小于0.1us/cm，以确保经加湿器110超声后能得到粒径较小且细腻的雾化水，如此，确保粒径小且细腻的雾化水珠能很好地铺展在干结团聚的水系负极浆料的表面形成阻挡保护膜。
如图6和图7所示，在其中一个实施例中，喷雾管120的喷嘴1211朝向涂布机头210设置，以确保喷雾管120喷出来的雾化水不仅能对粘附在涂布机头210的浆料进行冲洗，而且还能实现对料斗220内表层的水系负极浆料进行喷雾加湿，从而有效避免了水系负极浆料在涂布时容易出现干结团聚的现象。
进一步地，如图5、图6和图7所示，在其中一个实施例中，涂布装置10还包括支架，涂布机头210包括逗号刮刀211和涂布辊212，涂布辊212转动设置于支架，逗号刮刀211设置于涂布辊212上方，并且逗号刮刀211与涂布辊212形成辊缝，料斗220位于辊缝之间，并且料斗220与辊缝相连通，负极片卷绕转动设置在涂布辊212上，以实现涂布机头210的涂布功能。因此，本申请对涂布机头210不做更多详细地说明，其具体实现原理可以通过现有技术来实现，详情可参阅专利号CN107597513A。具体地，喷雾管120的喷嘴1211朝向逗号刮刀211设置，以确保雾化水对粘附在涂布机头210的浆料进行较好地冲洗。
如图5所示，在其中一个实施例中，喷雾管120上形成有多个喷嘴1211。可以理解，通过在喷雾管120形成有多个喷嘴1211，如此能提高喷雾管120喷淋雾化水的面积，从而提高对水系浆料的喷雾加湿的效率。
如图5所示，在其中一个实施例中，各喷嘴1211沿喷雾管120的长度方向依次设置，并且各喷嘴1211由靠近加湿器110向远离加湿器110依次变大。
可以理解，由于喷雾管120水平横架设置在料斗220上，各个喷嘴1211沿喷雾管120的长度方向依次设置，以确保喷雾管120上的多个喷嘴1211能较全面地对水系浆料进行喷雾加湿处理，以确保雾化水能对表层的水系浆料进行全面且充分地湿润。
需要说明的是，由于邻近加湿器110的喷嘴1211出来的雾化水的压力相对比较高，因此，为了减少邻近加湿器110的喷嘴1211的压力，本申请通过将喷嘴1211由靠近加湿器110向远离加湿器110依次变大，如此，能减少邻近加湿器110的喷嘴1211的压力，以较好地确保远离加湿器110的喷嘴1211的压力较高，一方面能确保各个喷嘴1211的雾化水的量相对较均匀，从而确保了喷雾管120对表层水系浆料喷雾的均匀性，另一方面，能有效避免邻近加湿器110的喷嘴1211在喷淋雾化水时造成水系浆料飞溅的现象。
如图5、图6所示，在其中一个实施例中，料斗220包括斗仓221和两个固定架222，斗仓221通过两个固定架222与支架连接，以实现料斗220的固定，喷雾管120横架设置在固定两个固定架222上，以确保喷雾管120能较全面地对斗仓221内的水系负极浆料进行喷雾加湿。
如图7所示，在其中一个实施例中，喷雾管120为S型，一方面能确保喷雾管120横架设置在斗仓221上方的面积相对较大，以确保喷雾管120能更全面地对斗仓221内的表层水系负极浆料进行喷雾加湿，另一方面，由于S型的喷雾管120，使得部分喷嘴1211离涂布机头210较近，部分喷嘴1211离涂布机头210较远，以使得各个喷嘴1211在喷雾管120的延伸方向上形成前后错位，又由于各个喷嘴1211朝向逗号刮刀211设置，如此，使得靠近涂布机头210的部分喷嘴1211能有更有效地对粘附在逗号刮刀211的水系负极浆料进行较有力地冲洗，同时这部分雾化水又由于受到逗号刮刀211的阻挡，能掉落回到斗仓221内的表层的水系负极浆料，在确保提高对表层的水系负极浆料的喷雾加湿的条件下，还能对粘附在逗号刮刀211的水系负极浆料进行更好地冲洗，以确保逗号刮刀211在涂布时不容易产生划痕，且提高了对水系负极浆料的利用率，不仅确保了涂布的质量，而且还减少了水系负极浆料的浪费，从而节省了生产成本。
在其中一个实施例中，两个固定架222上分别形成有两个安装槽，喷雾管120的两端分别对应设置于两个安装槽内，以实现对喷雾管120的固定。
在其中一个实施例中，各个喷嘴1211分为第一组喷雾冲刷嘴121和第二组喷雾冲刷嘴，具体地，朝向逗号刮刀211的部分喷嘴1211划分为第一组喷雾冲刷嘴121，背向逗号刮刀211的部分喷嘴1211划分为第二组喷雾冲刷嘴，并且第一组喷雾冲刷嘴121朝向逗号刮刀211设置，斗仓221内远离逗号刮刀211的一端形成有倾斜面223，第二组喷雾冲刷嘴朝向倾斜面223设置，确保第一组喷雾冲刷嘴121和第二组喷雾冲刷嘴能对逗号刮刀211及斗仓221进行较全面地喷雾冲刷，如此，一方面能确保对表层的水系负极浆料进行较全面的喷雾加湿的效果，另一方面对粘附在逗号刮刀211及斗仓221的水系负极浆料进行较好地冲洗，以避免逗号刮刀211及斗仓221上粘附较多的水系负极浆料以造成涂布出现划痕的现象，同时还能减少水系负极浆料的浪费，从而节省了生产成本。
在其中一个实施例中，第一组喷雾冲刷嘴121中的各个喷嘴1211与第二组喷雾冲刷嘴的各个喷嘴1211沿喷雾管120的延伸方向错开设置，以确保第一组喷雾冲刷嘴121及第二组喷雾冲刷嘴中的各个喷嘴1211的喷雾量相对均匀，以确保各个喷嘴1211喷射出来的雾化水能均匀地喷淋至在斗仓221内的表层的水系负极浆料中，以实现对表层的水系负极浆料的均匀加湿。
为了确保各个喷嘴1211喷射出来的雾化水能较全面地落在斗仓221内，在其中一个实施例中，第一组喷雾冲刷嘴121在斗仓221的高度不高于逗号刮刀211在斗仓221的高度，以确保第一组喷雾冲刷嘴121喷射出来的雾化水能被逗号刮刀211较全面地阻挡，同样地，第二组喷雾冲刷嘴在斗仓221的高度不高于斗仓221的倾斜面223的高度，以确保第二组喷雾冲刷嘴喷射出来的雾化水能被斗仓221的倾斜面223较全面地阻挡，如此，以较好地确保各个喷嘴1211喷射出来的雾化水能较全面地落在斗仓221内，以提高雾化水的利用率。
在本实施例中，涂布组件还包括搅拌件(图未示)，搅拌件活动设置在斗仓221内，用于搅拌斗仓221内的水系负极浆料与雾化水，以使水系负极浆料能与雾化水混合地更为均匀。进一步地，逗号刮刀211、搅拌件及喷雾管在斗仓的水平方向依次排列设置，如此，使得喷雾管能更有效地对粘附在逗号刮刀211、搅拌件的水系负极浆料进行更全面的冲刷，以进一步地提高对水系负极浆料的利用率，并且更好地提高了水系负极浆料与雾化水的接触面积，从而进一步提高了对水系负极浆料全面且均匀地湿润效果。
在其中一个实施例中，喷雾加湿组件100还包括调节件300，调节件300用于调节喷雾管120的角度。可以理解，通过增设有调节件300，以便使用者根据实际需要的角度来调整喷雾管120的喷射角度，以提高喷雾加湿组件100对不同产品的适配性。需要说明的是，在实际应用中，对于一些水分含量相对比较高且黏度相对比较低的水系负极浆料来说，在涂布时，尤其遇到天气相对炎热且干燥时，料斗内表层的水系负极浆料更容易出现干结团聚的现象，特别是南方广东的地区，经常会产生类似的问题。
例如，在其中一个实施例中，水系负极浆料包括水及如下各质量份数：
Figure BDA0004159465000000121
可以理解，由于石墨94份～98份；导电剂1份～2份；增稠剂0.1份～0.5份；水系胶溶液6份～30份与水进行配合使用，由于加入的水的使用量相对固体含量为50％～90％，并且水系负极浆料的黏度为1500mpa.s～2500mpa.s，固含量为50％～55％，颗粒度等于或小于25um，使得使用者在进行水系负极浆料涂布时，料斗内表层的水系负极浆料较容易发生水分蒸发，从而导致表层的水系负极浆料更容易出现干结团聚的现象。因此，为了避免出现表层的水系负极浆料出现干结团聚的现象，本申请通过将喷雾管朝向料斗设置，以使雾化水能够很好地喷在表层的水系负极浆料上，以确保雾化水能对表层的水系负极浆料进行润湿，有效避免了水系负极浆料在涂布时容易出现干结团聚的现象，以较好地确保得到面密度较均匀且无划痕的负极半成品，从而提高了生产的良品率，对于大批量生产时，以更好地确保得到生产率高且良品率高的水系负极产品
需要说明的是，若采用常规水对上述配方的水系负极浆料进行加湿处理，一方面加入的常规水不利于表层水系负极浆料快速地吸收，使得加入的常规水还需要进行较充分地搅拌混合才能解决表层水系负极浆料干结团聚的现象，而此时为了确保涂布的质量，则会降低生产速度来适配较长的搅拌时间，从而影响生产效率；另一方面由于加入的常规水的冲击力相对较大且重力相对较重，则无法较好地在表层干结团聚的水系负极浆料的表面形成阻挡保护膜，无法对表层干结团聚的水系负极浆料的表面起到较好地阻挡及修复的作用，即常规水对表层干结团聚的水系负极浆料的湿润的效果较差，使得涂布时仍存在轻微划痕的现象。
还需要说明的是，由于喷射的雾化水能快速地被表层干结团聚的水系负极浆料吸收，如此，能快速地实现对表层干结团聚的水系负极浆料的修复，且能快速地阻挡外部环境对表层干结团聚的水系负极浆料进一步地破坏，并且加入的雾化水有利于水系负极浆料能维持一定时间的湿润状态，使得负极半成品在进入烘干时能保持湿润，从而确保负极半成品进行烘干处理不容易出现开裂的现象，而在烘干处理时又能较快速地被蒸发掉，从而使得本申请无需再调整烘干处理的步骤就能确保得到面密度均匀且无划痕且电化学性能优异的水系负极，使得整个涂布的方法变得简单且无需要消耗更多的能源，更利于节能环保。
值得一提的是，由于在涂布时增设了雾化水会影响后续烘干处理的条件，即，要么提高了烘干的温度要么延长烘干的时间，然而，本申请虽然加入了雾化水，但是由于雾化水在烘干时较容易蒸发，从而使得本申请无需再调整烘干处理的步骤就能确保得到面密度均匀且无划痕且电化学性能优异的水系负极，使得整个涂布的方法变得简单且无需要消耗更多的能源，更利于节能环保。需要说明的是，对于水系负极浆料进行喷雾加湿时，若雾化水的量过大会导致水系浆料的黏度变低，从而使负极半成品的涂布面密度出现偏差，进而无法确保得到面密度均匀且电性能优异的负极，若雾化水的量太小，则造成表层浆料润湿的效果不佳，仍存在少量干结团聚的现象。因此，为了更好地控制雾化水的用量，本申请需要控制雾化水的喷雾量用量，而加入喷雾量M的设置与水系浆料的黏度N、涂覆面密度p的大小有关，即
Figure BDA0004159465000000141
其中，K为(8～12.5)，M的单位为ml/L，面密度为g/m2，如此，以更好控制雾化水的用量及冲击力，即雾化水的用量准确及冲击力较适宜，如此，一方面确保雾化水能很好地铺展在干结团聚的水系负极浆料的表面形成阻挡保护膜，以较好地湿润表层干结团聚的水系负极浆料，另一方面还能较好地控制雾化水用量的准确性，以较好地确保水系负极浆料的黏度不会发生变化，从而确保得到面密度均匀且电性能优异的负极，尤其适用于自动化大批量生产，更利于节能减排生产，另一方面，较适宜的冲击力能有效地避免喷雾管在喷淋雾化水时造成表层的水系负极浆料出现飞溅的现象，从而确保了水系负极浆料的利用率。
进一步地，在一个较优的实施例中，当黏度越高，涂覆面密度越小时，K取下限值，如K可以为8，当黏度和涂覆面密度较适中时，K取中间值，如k可以为9，10，11；当黏度越小，涂覆面密度较高时，K取上限值，如K可以为12，12.5；如此，能更好地适配不同黏度及不同面密度的水系浆料的雾化水的使用量。
在其中一个实施例中，导电剂为导电炭黑。
在一个较优的实施例中，导电炭黑为导电炭黑sp。
可以理解，由于导电炭黑sp扫描电镜下呈链状或葡萄状，且具有较高的比表面积，从而使得加入的导电炭黑sp能在水系负极浆料中形成较好的导电网络，并且导电炭黑sp价格相对便宜，因此是众多厂家的首选。但是，由于导电炭黑sp的比表面积较大，又由于水系负极浆料自身的特点(使用水作为溶剂)，当水系负极浆料敞开平铺放置在料斗内并且遇到天气比较炎热时，使得表层的水系负极浆料的水分会出现大面积地挥发，从而导致表层的水系负极浆料水分更快速出现干枯团聚的现象，进而加重涂布时的划痕以造成水系负极的电化学性能变低。
因此，在本申请中，通过在在涂布时增设有喷雾加湿组件，使得喷雾管能将雾化水喷淋至料斗表层的水系负极浆料时，粒径小且细腻的雾化水珠能很好地铺展在干结团聚的水系负极浆料的表面形成阻挡保护膜，如此，使得加入的雾化水能对表层的水系负极浆料进行快速地修复与阻挡破坏，以确保含有导电炭黑sp的水系负极浆料能时刻保持水系负极浆料的湿润状态，从而有效避免水系负极浆料容易出现干枯团聚的现象，以更好地确保得到面密度均匀且无划痕且电化学性能优异的水系负极。此外，加入的雾化水还能对粘附在逗号刀及料斗内的水系负极浆料起到一定的冲洗作用，以提高了对水系负极浆料的利用率，且喷出的雾化水还能对涂布设备起到润滑的作用，以减少机器运行时的磨损，从而提高了涂布装置的使用寿命。
在本实施例中，料斗的上方设置有添料管，而添料管在涂布时边生产边添加至料斗内，以实现水系负极浆料敞开平铺放置在料斗内。
在其中一个实施例中，增稠剂为CMC(Chemical Manufacturing and Control，羧甲基纤维素钠)。
在其中一个实施例中，水系胶溶液包括水性聚氨酯、聚乙烯醇水性胶黏剂、环氧水性胶粘剂、酚醛水性胶黏剂中至少一种。进一步地，水系胶溶液的重量浓度为12％～16％，在一个较优的实施例中，水系胶溶液的重量浓度的浓度为15％。
本申请还提供一种水系负极，采用上述任一实施例中的水系负极浆料的涂布方法制备得到的。
可以理解，通过本申请的涂布方法，能够有效地避免涂布时表层水系浆料容易出现干枯团聚的现象，且避免了水系负极浆料粘附在逗号刀片及料斗以造成水系负极浆料出现浪费的现象，从而节省了生产成本，且确保了涂布的质量，进而确保得到面密度较均匀且无划痕且电化学性能优异的水系负极，以提高水系负极的生产质量及生产效率。
本申请还提供一种锂离子电池，包括正极、隔膜、电解液和上述任一实施例中的水系负极。可以理解，将采用本申请涂布方法制备得到的水系负极应用在锂离子电池上，一方面能提高锂离子电池的电化学性能，另一方面能避免水系负极浆料产生浪费，从而节省生产成本。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
1、上述的水系负极浆料的涂布方法，由于喷雾管朝向料斗设置，使得喷雾管能将加湿器内的雾化水喷淋至料斗内的水系负极浆料，从而提高了涂布时水系负极浆料的湿度，以确保雾化水能对表层的水系负极浆料进行润湿，有效避免了水系负极浆料在涂布时容易出现干结团聚的现象，以较好地确保得到面密度较均匀且无划痕的负极半成品，此外，通过对负极半成品进行烘干处理，能有效地除水系负极浆料的雾化水，从而有效地避免了雾化水残留以降低水系负极的电化学性能的问题，以确保制备得到面密度较均匀、无划痕且电化学性能优异的水系负极。
2、上述的水系负极浆料的涂布方法，由于雾化水的分子较小，有利于表层的水系负极浆料能快速地吸收，以使表层的水系负极浆料能快速地得到湿润的效果，从而能快速地防止表层水系负极浆料出现干结团聚的现象。同时，雾化水对表层的水系负极浆料的冲击力较小，从而能有效地避免喷雾管在喷淋雾化水容易造成表层的水系负极浆料出现飞溅的现象，以确保对水系负极浆料的利用率。
以下例举一些具体实施例，若提到％，均表示按重量百分比计。需注意的是，下列实施例并没有穷举所有可能的情况，并且下述实施例中所用的材料如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
S1：制备水系负极浆料，将90.5kg水、0.1kgCMC增稠剂、6.6kg水性聚氨酯进行混合分散(15％固含量)，得到胶液；向胶液加入94kg石墨和1kg导电炭黑sp进行混合，得到水系负极浆料，其中，水系负极浆料的黏度为2500mpa.s，固含量为50％，颗粒度为15um。
S2：涂布操作：采用涂布装置的喷雾加湿组件对水系负极浆料进行加湿处理；及，采用涂布装置的涂布组件对水系负极浆料和负极片进行涂布操作；其中，涂布组件包括涂布机头和和料斗，涂布机头设置于料斗的上方，料斗用于盛放水系负极浆料；涂布机头用于将水系负极浆料涂覆在负极片上；喷雾加湿组件包括加湿器和喷雾管，加湿器与喷雾管连接，加湿器用于提供雾化水，加湿器中装有电导率为0.1us/cm的去离子水，加湿器的喷雾量设置为200ml/L，K为8，喷雾管朝向料斗设置，并且涂覆面密度为100g/m2
S3：烘干操作：对负极半成品进行烘干处理，得到水系负极。
实施例2
与实施例1的不同之处在于：实施例2的S1制备水系负极浆料：将79.5kg水、0.2kgCMC增稠剂、13.3kg聚乙烯醇水性胶黏剂进行混合分散(15％固含量)，得到胶液；向胶液加入95kg石墨和1.2kg导电炭黑sp进行混合，得到水系负极浆料，其中，水系负极浆料的黏度为2100mpa.s，固含量为52％，颗粒度为15um，并且S2中，加湿器的喷雾量的设置为126ml/L，K为9，涂覆面密度为150g/m2，其余的不变。
实施例3
与实施例1的不同之处在于：实施例3的S1制备水系负极浆料：将72kg水、0.3kgCMC增稠剂、20kg环氧水性胶粘剂进行混合分散(15％固含量)，得到胶液；向胶液加入96kg石墨和1.5kg导电炭黑sp进行混合，得到水系负极浆料，其中，水系负极浆料的黏度为2000mpa.s，固含量为53％，颗粒度为18um，并且S2中，加湿器的喷雾量设置为110ml/L，K为11，涂覆面密度为200g/m2，其余的不变。
实施例4
与实施例1的不同之处在于，实施例4的S1制备水系负极浆料：将67kg水、0.4kgCMC增稠剂、23.3kg酚醛水性胶黏剂进行混合分散(15％固含量)，得到胶液；向胶液加入97kg石墨和1.8kg导电炭黑sp进行混合，得到水系负极浆料，其中，水系负极浆料的黏度为1800mpa.s，固含量为54％，颗粒度为19um，并且S2中，加湿器的喷雾量设置为123.75ml/L，K为11，涂覆面密度为160g/m2，其余的不变。
实施例5
与实施例1的不同之处在于，实施例5的S1制备水系负极浆料：将85.5kg水、0.5kgCMC增稠剂、26.6kg水性聚氨酯进行混合分散(15％固含量)，得到胶液；向胶液加入98kg石墨和2kg导电炭黑sp进行混合，得到水系负极浆料，其中，水系负极浆料的黏度为1500mpa.s，固定含量为55％，颗粒度为20um，并且S2中，加湿器的喷雾量设置为136.97ml/L，K为12.5，涂覆面密度为137g/m2，其余的不变。
对比例1
与实施例1的不同之处在于S2涂布操作时未使用喷雾加湿组件对料斗内的水系负极浆料进行加湿处理，其余的不变。
对比例2
与实施例1的不同之处在于S2涂布操作时直接采用常规水对料斗内的水系负极浆料进行加湿处理，其余的不变。
对比例3
与实施例1的不同之处在于S2涂布操作时加湿器中装有电导率为0.2us/cm的去离子水，其余的不变。
将实施例1～5及对比例1～3的水系负极进行外观检测，由于实施例1～5在涂布装置的喷雾加湿组件，即，在涂覆时对表层的水系负极浆料进行了加湿处理，能有效地避免料斗仓表层的水系负极浆料出现干枯团聚的现象，从而能有效地避免出现涂覆时的划痕更为严重现象，以确保得到无划痕的涂覆层，详情可以参阅图2(实施例5)和图3(对比例1)的外观检测图。
将实施例1、3、5及对比例1～3的水系负极进行了面密度检测项目，其中，取样的样品数为30个，并分别对30个样品进行面密度检测得到表1的数据：
表1面密度检测汇总表
Figure BDA0004159465000000181
/>
Figure BDA0004159465000000191
然后将上述相对应的实施例的30个面密度检测进行正态标准差直方图分析，分别得到图7至图13面密度检测的正态标准差直方图，从图13中对比可以看出，标准差大小排序为：实施例5<实施例3<实施例1<对比例3<对比例2<对比例1，因此，面密度的均匀性排序为：实施例5>实施例3>实施例1>对比例3>对比例2>对比例1，主要是由于实施例1、3、5在涂覆时对表层的水系负极浆料进行了加湿处理，使得实施例1、3、5的面密度的均匀性明显优于对比例1～3的。
将实施例1、3、5及对比例1～3的水系负极应用到锂离子电池中，并分别对锂离子电池进行了循环容量保持率检测，得到图14的锂离子电池的循环曲线的对比图，从图14中可以看出，由于实施例1、3、5在涂覆时对表层的水系负极浆料进行了加湿处理，使得实施例1、3、5的循环容量保持率明显优于对比例1～3，即实施例1、3、5在循环200周后，容量保持率达到94％以上。其中实施例5的各项综合指标最优。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的抑制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种水系负极浆料的涂布方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取水系负极浆料和负极片；
采用涂布装置的喷雾加湿组件对所述水系负极浆料进行加湿处理；及，
采用涂布装置的涂布组件对所述水系负极浆料和所述负极片进行涂布操作；
其中，所述涂布组件包括涂布机头和和料斗，所述涂布机头设置于所述料斗的上方，所述料斗用于盛放所述水系负极浆料；所述涂布机头用于将所述水系负极浆料涂覆在所述负极片上；
所述喷雾加湿组件包括加湿器和喷雾管，所述加湿器与所述喷雾管连接，所述加湿器用于提供雾化水，所述喷雾管朝向所述料斗设置，并且所述喷雾管用于将所述雾化水喷淋至所述水系负极浆料；
对所述负极半成品进行烘干处理，得到水系负极。
2.根据权利要求1所述的水系负极浆料的涂布方法，其特征在于，所述加湿器包括罐体和超声振子，所述罐体内形成有相连通的腔体及出口，所述超声振子位于所述腔体内，所述喷雾管与所述出口连通。
3.根据权利要求1所述的水系负极浆料的涂布方法，其特征在于，所述喷雾管的喷嘴朝向所述涂布机头设置。
4.根据权利要求1所述的水系负极浆料的涂布方法，其特征在于，所述喷雾管上形成有多个喷嘴。
5.根据权利要求4所述的水系负极浆料的涂布方法，其特征在于，各所述喷嘴沿所述喷雾管的长度方向依次设置，并且各所述喷嘴由靠近所述加湿器向远离所述加湿器依次变大。
6.根据权利要求1所述的水系负极浆料的涂布方法，其特征在于，所述喷雾加湿组件还包括调节件，所述调节件用于调节所述喷雾管的角度。
7.根据权利要求1所述的水系负极浆料的涂布方法，其特征在于，所述水系负极浆料包括水及如下各质量份数：
Figure FDA0004159464990000011
Figure FDA0004159464990000021
8.根据权利要求1所述的水系负极浆料的涂布方法，其特征在于，所述水系负极浆料的黏度为1500mpa.s～2500mpa.s，固含量为50％～55％，颗粒度等于或小于25um。
9.一种水系负极，其特征在于，采用权利要求1～8中任一项所述的水系负极浆料的涂布方法制备得到的。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极、隔膜、电解液和权利要求9所述的水系负极。
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