CN116544338B - 一种电极膜、其制备方法、制备系统装置和电源器件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电极膜、其制备方法、制备系统装置和电源器件，所述电极膜的制备方法包括：(1)将活性物质、导电剂和粘结剂混合，得到混合料；(2)采用蒸汽动能磨对所述混合料进行纤维化处理，再经压制得到所述电极膜。本发明采用蒸汽动能磨对混合料进行纤维化处理，能够使得混合料充分纤维化，易于压膜，从而能够获得质量好的电极膜；并且，在纤维化的过程中可以对混合料进行快速干燥，从而可以不严格控制活性物质、导电剂和粘结剂等物料的水分。
Description
技术领域
本发明属于电极制备技术领域，涉及一种电极膜、其制备方法、制备系统装置和电源器件。
背景技术
在电池生产过程中，干法电极生产工艺因具有成本低、压实大、污染小和电池循环性能好等优点，得到越来越多的开发。干法电极生产包括混料、纤维化、压膜和复合等四个工序。其中纤维化工序决定着干法电极生产的成败，充分均匀的纤维化可形成柔软的干态膜。
常用的纤维化设备为气流粉碎机，CN209222314U公开了一种气流粉碎机，包括气流粉碎机，所述气流粉碎机内壁的两侧均固定连接有滑动座，两个所述滑动座之间活动连接有漏板，所述漏板的两侧均固定连接有凸块，所述滑动座内腔的底部固定连接有弹性块，所述弹性块的顶部与凸块的底部活动连接，所述滑动座内腔顶部的两侧均固定连接有弹簧柱，两个所述弹簧柱的底端均固定连接有压板。CN218359756U公开了一种气流粉碎机，包括气流粉碎机、进气管、支撑架和防护装置，所述进气管活动连接于气流粉碎机上方的左端，所述支撑架设置于气流粉碎机的底部，所述防护装置设置于气流粉碎机的外部，所述防护装置包括对撞仓、阀门、进料口、出料口、外壳、稳压阀、填充层、固定块和液压杆，所述液压杆设置于外壳内部的上方，所述阀门活动连接于对撞仓的正面，所述稳压阀设置于阀门的外部。
使用气流粉碎机进行纤维化时，常用的气源为空气，通过压缩机产生气流，气流压力为0.8-1MPa，经喷嘴加速后气流速度为500m/s。锂离子电池材料比重大，采用常规气流粉碎不能将锂离子电池物料充分纤维化，干态膜容易出现孔洞、边缘不齐等问题，无法制造出合格的干态膜。另外，采用常规的压缩空气气流粉碎机对原料的水分要求较高，当水分高于1％时，会造成纤维化不充分等问题，因此通常需要严格控制原料的水分，来保证纤维化的质量。
因此，亟需一种电极膜制备方法，以解决常规的压缩空气气流粉碎不能将电极物料充分纤维化，和需要严格控制原料水分的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种电极膜、其制备方法、制备系统装置和电源器件。本发明采用蒸汽动能磨对混合料进行纤维化处理，能够使得混合料充分纤维化，易于压膜，从而能够获得质量好的电极膜；并且，蒸汽动能磨可对混合料同时进行纤维化和烘干，可以快速干燥混合料，从而可以不用严格控制活性物质、导电剂和粘结剂等物料的水分。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种电极膜制备方法，所述电极膜制备方法包括：
(1)将活性物质、导电剂和粘结剂混合，得到混合料；
(2)采用蒸汽动能磨对所述混合料进行纤维化处理，再经压制得到所述电极膜。
本发明提供了一种电极膜制备方法，采用蒸汽动能磨对混合料进行纤维化处理，能够使得混合料充分纤维化，易于压膜，从而能够获得质量好的电极膜；并且，蒸汽动能磨可对混合料同时进行纤维化和烘干，可以快速干燥混合料，从而可以不严格控制活性物质、导电剂和粘结剂等物料的水分，在水分较高的情况下，过热蒸汽仍然可对混合料进行充分纤维化，应用范围较广。
本发明对活性物质的种类不作具体限定，可以是正极活性物质，也可以是负极活性物质。
优选地，所述粘结剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚乙烯醇和聚丙烯酸中的至少一种。
优选地，所述活性物质、所述导电剂和所述粘结剂的质量比为90:(2-8):(2-8)，其中，所述导电剂的选择范围(2-8)例如可以是2、3、4、5、6、7或8等，所述粘结剂的选择范围(2-8)例如可以是2、3、4、5、6、7或8等。
本发明中，高压过热蒸汽作为气源能够获得超高气流速度。
优选地，步骤(1)具体包括：将所述活性物质、导电剂和含所述粘结剂的分散液混合，得到所述混合料。
本发明中，采用含粘结剂的分散液作为物料，能够减少粘结剂的使用量，并使物料混合得更加均匀，且活性物质、导电剂和含粘结剂的分散液混合得到的混合料，可在过热蒸汽纤维化过程中被同步烘干。此外，使用分散液，还能够避免部分粘结剂(如聚四氟乙烯粉料)需要低温储存的缺点。
优选地，以含所述粘结剂的分散液的总质量为100％计，所述分散液中粘结剂的质量分数为50-70％，例如可以是50％、52％、54％、56％、58％、60％、62％、64％、66％、68％或70％等。
优选地，所述分散液中的溶剂包括水和/或N-甲基吡咯烷酮(NMP)。
本发明中，分散液中的溶剂在纤维化的过程中会挥发，溶剂挥发能够增大被纤维化混合料的空隙，提高比表面积，从而能降低浓差极化，减小内阻，性能更优异。
优选地，步骤(1)所述混合为分步混合，所述分步混合包括：先将所述活性物质与导电剂一次混合，得到一次混合料，再将所述一次混合料与含所述粘结剂的分散液二次混合。
优选地，所述二次混合的过程中，将含所述粘结剂的分散液以喷洒的形式加入到一次混合料中。
优选地，步骤(1)中，在所述混合之后进行粗粉碎的步骤。
优选地，所述粗粉碎的方式包括球磨，所述球磨的转速为100-500r/min，例如可以是100r/min、200r/min、300r/min、400r/min或500r/min等，所述球磨的时间为10-60min，例如可以是10min、20min、30min、40min、50min或60min等。
优选地，在所述粗粉碎的步骤之后，进行筛分的步骤。
优选地，经所述筛分的步骤之后，所述混合料的粒度为50-200目，例如可以是50目、60目、70目、90目、100目、120目、140目、160目、180目或200目等。
优选地，步骤(2)所述蒸汽动能磨中，采用过热蒸汽作为工作物质。
优选地，所述过热蒸汽的介质包括水。
优选地，所述过热蒸汽的温度为120-280℃，例如可以是120℃、140℃、160℃、180℃、200℃、220℃、240℃、260℃或280℃等。
本发明中，过热蒸汽可以在纤维化过程中对混合料进行快速烘干，能够减少后续烘干工序，降低生产成本。
优选地，所述过热蒸汽的压力为0.5-4.0MPa，例如可以是0.5MPa、0.7MPa、1.0MPa、1.2MPa、1.5MPa、1.7MPa、2.0MPa、2.5MPa、3.0MPa、3.5MPa或4.0MPa等。
本发明中，当过热蒸汽的压力过低时，会导致物料纤维化不充分，成膜质量不好，造成膜拉伸强度和延伸率降低；当过热蒸汽的压力过高时，纤维化充分均匀，但能耗会大幅度增加。
优选地，所述过热蒸汽的气速为700-1100m/s，例如可以是700m/s、750m/s、800m/s、850m/s、900m/s、950m/s、1000m/s、1050m/s或1100m/s等。
本发明中，过热蒸汽的气速较高，相较于空气，相同的体积流速下总能量高2倍之多，输出动能高，加速后气速可以达到1100m/s。
当过热蒸汽的气速为700-1100m/s时，可以使混合料充分纤维化，易于压膜。当过热蒸汽的气速过低时，会导致物料纤维化不充分，成膜质量不好；当过热蒸汽的气速过高时，会导致能耗损耗较高。
优选地，步骤(2)所述纤维化处理的时间为10-60s，例如可以是10s、20s、30s、40s、50s或60s等。
优选地，步骤(2)所述压制的温度为80-200℃，例如可以是80℃、90℃、110℃、130℃、150℃、180℃或200℃等。
第二方面，本发明提供了一种电极膜的制备系统装置，第一方面所述的电极膜制备方法采用所述制备系统装置进行；
所述制备系统装置包括混合单元、纤维化单元和压制单元；
所述纤维化单元包括蒸汽动能磨和过热蒸汽发生器，所述蒸汽动能磨设置有物料进口、物料出口和过热蒸汽入口，所述物料进口连接所述混合单元，所述物料出口连接所述压制单元，所述过热蒸汽入口连接所述过热蒸汽发生器的出汽口。
优选地，所述过热蒸汽入口连接有喷嘴，所述喷嘴的喷出端位于所述蒸汽动能磨的内腔中。
优选地，所述混合单元包括混合装置，所述混合装置设置有进料口和出料口，所述出料口连接所述蒸汽动能磨的物料进口。
优选地，所述混合装置上设置有喷洒组件，所述喷洒组件的喷洒端位于所述混合装置的内腔中。
优选地，所述出料口与所述物料进口之间的连接管路上，沿物料流向依次设置有粗粉碎装置和物料输送装置。
优选地，所述物料输送装置上设置有振动筛和称重传感器。所述振动筛可用于对粉碎后的物料进行筛分。
优选地，所述制备系统装置还包括收集单元，所述收集单元包括分级装置和收集装置，所述分级装置设置有分级入口、分级出口和过热蒸汽排出口，所述分级入口连接所述蒸汽动能磨的物料出口，所述分级出口连接所述收集装置的入口，所述收集装置的出口连接所述压制单元。
优选地，所述过热蒸汽发生器还设置有过热蒸汽回收口，所述过热蒸汽回收口连接所述分级装置的过热蒸汽排出口。
优选地，所述过热蒸汽回收口与所述过热蒸汽排出口的连接管路上设置有蒸汽净化装置。
本发明中，经所述分级装置收集的高温蒸汽，可经蒸汽净化装置处理后，经过热蒸汽回收口回至过热蒸汽发生器中重新循环利用，能够降低能耗和生产成本。
优选地，所述蒸汽净化装置与所述过热蒸汽发生器的连接管路上还设置有引风机。
第三方面，本发明提供了一种电极膜，所述电极膜由第一方面所述的电极膜制备方法制备得到。
第四方面，本发明提供了一种电源器件，所述电源器件中包括第三方面所述的电极膜，所述电源器件例如可以是锂离子电池、钠离子电池或固态电池等。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种电极膜制备方法，采用蒸汽动能磨对混合料进行纤维化处理，能够使得混合料充分纤维化，易于压膜，从而能够获得质量好的电极膜；并且，蒸汽动能磨可对混合料同时进行纤维化和烘干，可以快速干燥混合料，从而可以不严格控制活性物质、导电剂和粘结剂等物料的水分，在水分较高的情况下，过热蒸汽仍然可对混合料进行充分纤维化，应用范围较广。
附图说明
图1为本发明一个实施方式提供的电极膜的制备系统装置示意图；
图2为本发明另一个实施方式提供的电极膜制备方法流程示意图；
其中，1-混合装置；2-喷洒组件；3-粗粉碎装置；4-物料输送装置；5-蒸汽动能磨；6-分级装置；7-蒸汽净化装置；8-收集装置；9-过热蒸汽发生器；10-压制单元。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个实施方式中，本发明提供了一种电极膜的制备系统装置，如图1所示，所述制备系统装置包括混合单元、纤维化单元和压制单元10；
所述纤维化单元包括蒸汽动能磨5和过热蒸汽发生器9，所述蒸汽动能磨5设置有物料进口、物料出口和过热蒸汽入口，所述物料进口连接所述混合单元，所述物料出口连接所述压制单元10，所述过热蒸汽入口连接所述过热蒸汽发生器9的出汽口；
所述混合单元包括混合装置1，所述混合装置1设置有进料口和出料口，所述出料口连接所述蒸汽动能磨5的物料进口，所述混合装置1上设置有喷洒组件2，所述喷洒组件2的喷洒端位于所述混合装置1的内腔中；所述出料口与所述物料进口之间的连接管路上，沿物料流向依次设置有粗粉碎装置3和物料输送装置4，所述物料输送装置4上设置有振动筛和称重传感器；
所述制备系统装置还包括收集单元，所述收集单元包括分级装置6和收集装置8，所述分级装置6设置有分级入口、分级出口和过热蒸汽排出口，所述分级入口连接所述蒸汽动能磨5的物料出口，所述分级出口连接所述收集装置8的入口，所述收集装置8的出口连接所述压制单元10；所述过热蒸汽发生器9还设置有过热蒸汽回收口，所述过热蒸汽回收口连接所述分级装置6的过热蒸汽排出口，所述过热蒸汽回收口与所述过热蒸汽排出口的连接管路上设置有蒸汽净化装置7。
在另一个实施方式中，本发明提供了一种干法的电极膜制备方法，所述电极膜制备方法在上述实施方式提供的电极膜制备系统装置中进行，制备方法的流程如图2所示，所述电极膜制备方法包括：
(1)在混合装置中，将活性物质和导电剂均匀混合，并向其中喷洒含粘结剂的分散液，将活性物质、导电剂和含粘结剂的分散液混合均匀，并在粗粉碎装置中进行粗粉碎，得到混合料；
(2)通过物料输送装置将混合料运至蒸汽动能磨，物料输送装置上的振动筛可对混合料进行筛分；并将过热蒸汽发生器产生的过热蒸汽通入蒸汽动能磨，在蒸汽动能磨中对混合料同时进行纤维化和烘干，之后进行除尘分级收集分别获得纤维化材料和高温蒸汽，其中，采用分级装置进行除尘分级，并采用收集装置收集纤维化材料，通过压制单元对纤维化材料进行压制得到电极膜；同时，将所述高温蒸汽回收至蒸汽净化装置中，处理后通入过热蒸汽发生器中进行循环利用。
实施例1
本实施例提供了一种电极膜制备方法，所述电极膜制备方法包括：
将镍钴锰酸锂、导电炭黑按照90:5的质量比进行预混合，然后将聚四氟乙烯分散液均匀喷洒在预混料中进行混合，得到混合料，其中，镍钴锰酸锂和聚四氟乙烯的质量比为90:5，聚四氟乙烯分散液中的溶剂为水，且以分散液的总质量为100％计，聚四氟乙烯的质量分数为60％；将上述混合料进行球磨，然后过筛，过筛目数为50目；
将过筛后的混合料转移至蒸汽动能磨中，其中，采用的过热蒸汽源为水蒸气，过热蒸汽源的温度为180℃，其压力为2.0MPa，气速为700m/s，对混合料同时进行纤维化处理和烘干处理，时间为45s；对纤维化完成的物料进行压制，压制后得到厚度为155μm的电极膜。
实施例2
本实施例提供了一种电极膜制备方法，所述电极膜制备方法包括：
将镍钴锰酸锂、导电炭黑按照90:5的质量比进行预混合，然后将聚四氟乙烯分散液均匀喷洒在预混料中进行混合，得到混合料，其中，镍钴锰酸锂和聚四氟乙烯的质量比为90:5，聚四氟乙烯分散液中的溶剂为水，且以分散液的总质量为100％计，聚四氟乙烯的质量分数为60％；将上述混合料进行球磨然后过筛，过筛目数为50目；
将过筛后的混合料转移至蒸汽动能磨中，其中，采用的过热蒸汽源为水蒸气，过热蒸汽源的温度为160℃，其压力为3.0MPa，气速为900m/s，对混合料同时进行纤维化处理和烘干处理，时间为45s；然后对纤维化完成的物料进行压制得到厚度为155μm的电极膜。
实施例3
本实施例提供了一种电极膜制备方法，所述电极膜制备方法包括：
将镍钴锰酸锂、导电炭黑按照90:5的质量比进行预混合，然后将聚四氟乙烯分散液均匀喷洒在预混料中进行混合，得到混合料，其中，镍钴锰酸锂和聚四氟乙烯的质量比为90:5，聚四氟乙烯分散液中的溶剂为水，且以分散液的总质量为100％计，聚四氟乙烯的质量分数为60％；将上述混合料进行球磨，然后过筛，过筛目数为50目；
将过筛后的混合料转移至蒸汽动能磨中，其中，采用的过热蒸汽源为水蒸气，过热蒸汽源的温度为120℃，其压力为4.0MPa，气速为1100m/s，对混合料同时进行纤维化处理和烘干处理，时间为45s；对纤维化完成的物料进行压制后得到厚度为155μm的电极膜。
实施例4
本实施例提供了一种电极膜制备方法，所述电极膜制备方法包括：
将人造石墨、导电炭黑按照90:5的质量比进行预混合，然后将聚四氟乙烯分散液均匀喷洒在预混料中进行混合，得到混合料，其中，镍钴锰酸锂和聚四氟乙烯的质量比为90:5，聚四氟乙烯分散液中的溶剂为水，且以分散液的总质量为100％计，聚四氟乙烯的质量分数为60％；将上述混合料进行球磨，然后过筛，过筛目数为100目；
将过筛后的混合料转移至蒸汽动能磨中，其中，采用的过热蒸汽源为水蒸气，过热蒸汽源的温度为120℃，其压力为2.0MPa，气速为700m/s，对混合料同时进行纤维化处理和烘干处理，时间为45s；对纤维化完成的物料进行压制后得到厚度为133μm的电极膜。
实施例5
本实施例提供了一种电极膜制备方法，所述电极膜制备方法包括：
将人造石墨、导电炭黑按照90:5的质量比进行预混合，然后将聚四氟乙烯分散液均匀喷洒在预混料中进行混合，得到混合料，其中，镍钴锰酸锂和聚四氟乙烯的质量比为90:5，聚四氟乙烯分散液中的溶剂为水，且以分散液的总质量为100％计，聚四氟乙烯的质量分数为60％；将上述混合料进行球磨，然后过筛，过筛目数为100目；
将过筛后的混合料转移至蒸汽动能磨中，其中，采用的过热蒸汽源为水蒸气，过热蒸汽源的温度为170℃，其压力为3.0MPa，气速为900m/s，对混合料同时进行纤维化处理和烘干处理，时间为45s；对纤维化完成的物料进行压制后得到厚度为133μm的电极膜。
实施例6
本实施例提供了一种电极膜制备方法，所述电极膜制备方法包括：
将人造石墨、导电炭黑按照90:5的质量比进行预混合，然后将聚四氟乙烯分散液均匀喷洒在预混料中进行混合，得到混合料，其中，镍钴锰酸锂和聚四氟乙烯的质量比为90:5，聚四氟乙烯分散液中的溶剂为水，且以分散液的总质量为100％计，聚四氟乙烯的质量分数为60％；将上述混合料进行球磨，然后过筛，过筛目数为100目；
将过筛后的混合料转移至蒸汽动能磨中，其中，采用的过热蒸汽源为水蒸气，过热蒸汽源的温度为200℃，其压力为4.0MPa，气速为1100m/s，对混合料同时进行纤维化处理和烘干处理，时间为45s；对纤维化完成的物料进行压制后得到厚度为133μm的电极膜。
实施例7
本实施例提供了一种电极膜制备方法，所述电极膜制备方法包括：
将人造石墨、导电炭黑按照90:2的质量比进行预混合，然后将聚四氟乙烯分散液均匀喷洒在预混料中进行混合，得到混合料，其中，镍钴锰酸锂和聚四氟乙烯的质量比为90:8，聚四氟乙烯分散液中的溶剂为水，且以分散液的总质量为100％计，聚四氟乙烯的质量分数为50％；将上述混合料进行球磨，过筛目数为150目；
将过筛后的混合料转移至蒸汽动能磨中，其中，采用的过热蒸汽源为水蒸气，过热蒸汽源的温度为280℃，其压力为0.5MPa，气速为1100m/s，对混合料同时进行纤维化处理和烘干处理，时间为20s；对纤维化完成的物料进行压制后得到厚度为133μm的电极膜。
实施例8
本实施例提供了一种电极膜制备方法，所述电极膜制备方法包括：
将人造石墨、导电炭黑按照90:8的质量比进行预混合，然后将聚四氟乙烯分散液均匀喷洒在预混料中进行混合，得到混合料，其中，镍钴锰酸锂和聚四氟乙烯的质量比为90:2，聚四氟乙烯分散液中的溶剂为水，且以分散液的总质量为100％计，聚四氟乙烯的质量分数为70％；将上述混合料进行球磨，然后过筛，过筛目数为200目；
将过筛后的混合料转移至蒸汽动能磨中，其中，采用的过热蒸汽源为水蒸气，过热蒸汽源的温度为250℃，其压力为2MPa，气速为1000m/s，对混合料同时进行纤维化处理和烘干处理，时间为60s；对纤维化完成的物料进行压制后得到厚度为133μm的电极膜。
实施例9
本实施例与实施例1的区别在于，将过热蒸汽源的压力调整为0.2MPa，其余与实施例1完全相同。
实施例10
本实施例与实施例1的区别在于，将过热蒸汽源的压力调整为4.5MPa，其余与实施例1完全相同。
实施例11
本实施例与实施例1的区别在于，将过热蒸汽源的气速调整为650m/s，其余与实施例1完全相同。
实施例12
本实施例与实施例1的区别在于，将过热蒸汽源的气速调整为1150m/s，其余与实施例1完全相同。
实施例13
本实施例与实施例1的区别在于，将所述聚四氟乙烯分散液替换为聚四氟乙烯干粉，其余与实施例1完全相同。
实施例14
本实施例与实施例4的区别在于，将所述聚四氟乙烯分散液替换为聚四氟乙烯干粉，其余与实施例4完全相同。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于，将所述聚四氟乙烯分散液替换为聚四氟乙烯干粉，并采用传统的压缩空气气流粉碎机替代蒸汽动能磨，对过筛后的混合料进行纤维化处理，空气气源压力为1.0MPa，气流速度为500m/s，其余与实施例1完全相同。
对比例2
本对比例与实施例4的区别在于，将所述聚四氟乙烯分散液替换为聚四氟乙烯干粉，并采用传统的压缩空气气流粉碎机替代蒸汽动能磨，对过筛后的混合料进行纤维化处理，空气气源压力为1.0MPa，气流速度为500m/s，其余与实施例4完全相同。
性能测试
对实施例1-14和对比例1-2提供的电极膜进行拉力测试：用美工刀将电极膜裁切成宽度为23mm且长度为78mm的膜片，然后夹住膜片长度方向上的两端在万能拉力试验机上进行拉伸，测试拉伸曲线，并记录拉伸强度和延伸率。
测试结果如表1所示。
表1
分析：
由实施例1-8的数据可知，本发明采用过热蒸汽对混合料进行纤维化处理，能够使得混合料充分纤维化，易于压膜，从而能够获得质量好的电极膜；并且，采用过热蒸汽进行纤维化的过程中，可以不控制活性物质、导电剂和粘结剂等物料的水分，在水分较高的情况下，过热蒸汽仍然可对混合料进行充分纤维化。并且，本发明的方法适用于正极活性物质和负极活性物质。
由实施例1和实施例9-10的数据可知，当过热蒸汽的压力过低时，会导致物料纤维化不充分，成膜质量不好，造成膜拉伸强度和延伸率降低；当过热蒸汽的压力过高时，会导致纤维化充分，成膜效果和低蒸汽压力接近，但设备能耗会增加，造成资源浪费。
由实施例1和实施例11-12的数据可知，当过热蒸汽的气速过低时，会导致物料纤维化不充分，成膜质量不好，造成膜拉伸强度和延伸率降低；当过热蒸汽的气速过高时，会导致纤维化充分，成膜效果和低气流速度接近，但设备能耗会增加，造成资源浪费。
由实施例1、实施例4和实施例13-14的数据可知，无论活性物质是正极活性物质，还是负极活性物质，采用粘结剂干料与活性物质和导电剂进行混合，都会导致电极膜的强度降低，延伸率下降。
由实施例1、实施例4和对比例1-2的数据可知，无论活性物质是正极活性物质，还是负极活性物质，采用粘结剂干料与活性物质和导电剂进行混合，且采用传统的压缩空气气流粉碎机进行纤维化，都会使得纤维化不充分，导致电极膜的强度和延伸率均较低。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (23)
1.一种电极膜制备方法，其特征在于，所述电极膜制备方法由以下步骤组成：
（1）将活性物质与导电剂一次混合，再与含粘结剂的分散液二次混合，得到混合料；
（2）采用蒸汽动能磨对所述混合料进行纤维化处理，再经压制得到所述电极膜；
其中，步骤（2）所述蒸汽动能磨中，采用过热蒸汽作为工作物质；
所述过热蒸汽的气速为700-1100m/s。
2.根据权利要求1所述的电极膜制备方法，其特征在于，所述粘结剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚乙烯醇和聚丙烯酸中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的电极膜制备方法，其特征在于，所述活性物质、所述导电剂和所述粘结剂的质量比为90:(2-8):(2-8)。
4.根据权利要求1所述的电极膜制备方法，其特征在于，以含所述粘结剂的分散液的总质量为100%计，所述分散液中粘结剂的质量分数为50-70%。
5.根据权利要求1所述的电极膜制备方法，其特征在于，所述分散液中的溶剂包括水和/或N-甲基吡咯烷酮。
6.根据权利要求1所述的电极膜制备方法，其特征在于，所述二次混合的过程中，将含所述粘结剂的分散液以喷洒的形式加入到一次混合料中。
7.根据权利要求1所述的电极膜制备方法，其特征在于，步骤（1）中，在所述混合之后进行粗粉碎的步骤。
8.根据权利要求7所述的电极膜制备方法，其特征在于，所述粗粉碎的方式包括球磨。
9.根据权利要求7所述的电极膜制备方法，其特征在于，在所述粗粉碎的步骤之后，进行筛分的步骤。
10.根据权利要求9所述的电极膜制备方法，其特征在于，经所述筛分的步骤之后，所述混合料的粒度为50-200目。
11.根据权利要求1所述的电极膜制备方法，其特征在于，所述过热蒸汽的介质包括水。
12.根据权利要求1所述的电极膜制备方法，其特征在于，所述过热蒸汽的温度为120-280℃。
13.根据权利要求1所述的电极膜制备方法，其特征在于，所述过热蒸汽的压力为0.5-4.0MPa。
14.一种电极膜的制备系统装置，其特征在于，权利要求1-13任一项所述的电极膜制备方法采用所述制备系统装置进行；
所述制备系统装置包括混合单元、纤维化单元和压制单元；
所述纤维化单元包括蒸汽动能磨和过热蒸汽发生器，所述蒸汽动能磨设置有物料进口、物料出口和过热蒸汽入口，所述物料进口连接所述混合单元，所述物料出口连接所述压制单元，所述过热蒸汽入口连接所述过热蒸汽发生器的出汽口。
15.根据权利要求14所述的制备系统装置，其特征在于，所述混合单元包括混合装置，所述混合装置设置有进料口和出料口，所述出料口连接所述蒸汽动能磨的物料进口。
16.根据权利要求15所述的制备系统装置，其特征在于，所述混合装置上设置有喷洒组件，所述喷洒组件的喷洒端位于所述混合装置的内腔中。
17.根据权利要求15所述的制备系统装置，其特征在于，所述出料口与所述物料进口之间的连接管路上，沿物料流向依次设置有粗粉碎装置和物料输送装置。
18.根据权利要求17所述的制备系统装置，其特征在于，所述物料输送装置上设置有振动筛和称重传感器。
19.根据权利要求14所述的制备系统装置，其特征在于，所述制备系统装置还包括收集单元，所述收集单元包括分级装置和收集装置，所述分级装置设置有分级入口、分级出口和过热蒸汽排出口，所述分级入口连接所述蒸汽动能磨的物料出口，所述分级出口连接所述收集装置的入口，所述收集装置的出口连接所述压制单元。
20.根据权利要求19所述的制备系统装置，其特征在于，所述过热蒸汽发生器还设置有过热蒸汽回收口，所述过热蒸汽回收口连接所述分级装置的过热蒸汽排出口。
21.根据权利要求20所述的制备系统装置，其特征在于，所述过热蒸汽回收口与所述过热蒸汽排出口的连接管路上设置有蒸汽净化装置。
22.一种电极膜，其特征在于，所述电极膜由权利要求1-13所述的电极膜制备方法制备得到。
23.一种电源器件，其特征在于，所述电源器件中包括权利要求22所述的电极膜。
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| CN215493002U (zh) * | 2021-01-30 | 2022-01-11 | 西南科技大学 | 一种用于蒸汽动能磨超细粉碎收集出口的粉尘浓度测量装置 |
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