CN116936722A - 干法膜片及干法电极片的制备方法和制备装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种干法膜片及干法电极片的制备方法和制备装置。上述干法膜片的制备方法包括如下步骤：将电极活性材料、粘结剂和导电剂混合，得到混合料；提供多辊压延机构，多辊压延机构包括至少三个依次排列的辊筒，控制多个辊筒的转速依次递增，任意相邻两个辊筒的速比为1:(1.05～4)；将混合料置于转速最小的辊筒与其相邻的辊筒之间，对混合料进行压延和转移，并使混合料在任意相邻两个辊筒间均进行压延和转移，得到干法膜片。上述干法膜片的制备方法能够简化设备，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及储能器件制备领域，特别是涉及一种干法膜片及干法电极片的制备方法和制备装置。
背景技术
储能装置如电容器、锂离子电池、燃料电池等，可用于为电子设备供电，满足人们在工业和生活中的能量需求。储能装置包括具有一个或多个电极片的电极，电极片的制备工艺通常包括湿法工艺和干法工艺。其中，湿法工艺是指将粘结剂和活性电极组分与溶剂混合，制备成浆料，然后将浆料涂覆于集流体，经过干燥去除溶剂后在集流体上成膜。干法工艺则是指直接将粘结剂、活性电极组分与导电剂进行干混，然后将干混料以压延的方式制成膜层，再与集流体进行复合。
与湿法工艺相比，干法工艺有显著的优点：既可以做薄膜，也可以做厚膜；电极膜片强度大；对集流体的粘结力大；缺陷(如电极上的孔洞、裂纹、表面凸起或凹陷)少等。
然而，传统干法电极片的制造设备复杂，主要是对干混料压延制备膜片的过程中，通过一对辊进行压延后，再通过导辊和张力调节辊等传送到二对辊，所占空间大，生产速度较慢，且从一对辊压延后的膜片需要自支撑，以能够在导辊和二对辊间传送，对设备的处理压力要求较高。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够简化设备、降低设备处理压力且提高生产效率的干法膜片及干法电极片的制备方法。
此外，还有必要提供一种干法膜片及干法电极片的制备装置。
一种干法膜片的制备方法，包括如下步骤：
将电极活性材料、粘结剂和导电剂混合，得到混合料；
提供多辊压延机构，所述多辊压延机构包括至少三个依次排列的辊筒，控制多个所述辊筒的转速依次递增，任意相邻两个所述辊筒的速比为1:(1.05～4)；及
将所述混合料置于转速最小的所述辊筒与其相邻的辊筒之间，对所述混合料进行压延和转移，并使所述混合料在任意相邻两个辊筒间均进行压延和转移，得到干法膜片。
在其中一个实施例中，任意相邻两个所述辊筒的速比为1:(1.2～2)。
在其中一个实施例中，对所述混合料进行压延的次数为2次～10次；及/或，压延的过程中，温度为50℃～250℃。
在其中一个实施例中，由所述混合料进行多次压延和转移得到所述干法膜片过程中的膜片无需自支撑；及/或，所述干法膜片无需自支撑。
在其中一个实施例中，所述干法膜片的厚度为50μm～300μm。
在其中一个实施例中，按质量百分比计，所述混合料包括：70％～98％的电极活性材料、1％～15％的粘结剂、1％～15％的导电剂、0～3％的造孔剂及0～5％的粘结增强剂。
一种干法电极片的制备方法，包括如下步骤：
采用上述的干法膜片的制备方法制备干法膜片；及
对所述干法膜片及集流体进行热复合，制备干法电极片。
在其中一个实施例中，在制备所述干法膜片的过程中，所述多辊压延机构有两组，每组所述多辊压延机构对所述混合料进行压延得到一组干法膜片，对所述干法膜片与集流体进行热复合的步骤包括：
控制两组所述多辊压延机构中转速最大的两个辊筒的转速相同，将所述集流体置于两个转速最大的所述辊筒之间，对所述干法膜片与所述集流体进行热复合，以在所述集流体的两面均复合所述干法膜片；
或者，对所述干法膜片与集流体进行热复合的步骤包括：
控制所述多辊压延机构中转速最大的辊筒的转速与热压辊的转速相同，将所述集流体置于转速最大的所述辊筒和所述热压辊之间，对所述干法膜片与所述集流体进行热复合，以在所述集流体的一面复合所述干法膜片。
在其中一个实施例中，对所述干法膜片与集流体进行热复合的步骤中，温度为50℃～250℃。
在其中一个实施例中，所述集流体的厚度为5μm～30μm；及/或，所述集流体为涂覆有导电碳层的金属箔。
一种干法膜片的制备装置，包括：
喂料机构；及
多辊压延机构，所述多辊压延机构包括控制单元和至少三个依次排列的辊筒，任意相邻的两个所述辊筒用于对所述喂料机构输送的混合料进行压延和转移；所述控制单元用于控制多个所述辊筒的转速，以使在制备干法电极片时，多个所述辊筒的转速依次递增，且任意相邻两个所述辊筒的速比为1:(1.05～4)。
一种干法电极片的制备装置，包括：
上述的干法膜片的制备装置；
集流体放卷机构，用于放卷集流体；及
电极片收卷机构，用于收卷电极片。
上述干法膜片的制备方法先将电极活性材料、粘结剂和导电剂混合，得到混合料，然后用多个辊筒对混合料进行辊压，多个辊筒依次排列且转速递增。若相邻的两个辊筒的速比太小，压延时剪切力不够；若相邻两个辊筒的速比太大，不利于膜片的光滑，甚至形成周期性纹路。控制相邻两个辊筒的速比为1:(1.05～4)，一方面，压延过程中的膜片会黏附在转速更快的辊筒上，实现从前一个辊筒转移到后一个辊筒的过程，无需额外的导辊和张力调节辊，设备因此简化、紧凑，且压延过程中的膜片由依次排列的辊筒提供支撑力，无需自支撑，降低了干法膜片成膜的难度以及对设备处理压力的要求。另一方面，速比增大了辊筒对膜片的剪切力，膜片达到特定厚度所需的辊筒压力进一步减少，对设备处理压力的要求也相应降低。此外，由于速比的存在，后一个辊筒的转速总是大于前一个辊筒，多次压延以后，速度会越来越快，提高了生产效率。因此，上述干法膜片的制备方法能够降低辊筒压力，同时简化设备，提高生产效率。
附图说明
图1为一实施方式的干法膜片的制备方法的工艺流程图；
图2为图1所示的干法膜片的制备方法的工艺流程图中步骤S120和步骤S130所用到的多辊压延机构的一种示意图；
图3为一实施方式的干法电极片的制备方法的工艺流程图；
图4为图3所示的干法电极片的制备方法的工艺流程图中步骤S240的一种示意图；
图5为图3所示的干法电极片的制备方法的工艺流程图中步骤S240的另一种示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合具体实施方式对本发明进行更全面的描述。具体实施方式中给出了本发明的较佳的实施例。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例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
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地实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
请参阅图1，一实施方式的干法膜片的制备方法，包括如下步骤：
步骤S110：将电极活性材料、粘结剂和导电剂混合，得到混合料。
其中，以质量百分比计，混合料包括：70％～98％的电极活性材料、1％～15％的粘结剂、1％～15％的导电剂、0～3％的造孔剂及0～5％的粘结增强剂。
具体地，将电极活性材料、粘结剂和导电剂混合的步骤可以为本领域常用的步骤，在此不再赘述。
步骤S120：提供多辊压延机构，多辊压延机构包括至少三个依次排列的辊筒，控制多个辊筒的转速依次递增，任意相邻两个辊筒的速比为1:(1.05～4)。
步骤S130：将混合料置于转速最小的辊筒与其相邻的辊筒之间，对混合料进行压延和转移，并使混合料在任意相邻两个辊筒间均进行压延和转移，得到干法膜片。
其中，对混合料进行压延的次数为2次～10次，优选地，对混合料进行压延的次数为4次～8次。相应地，一组多辊压延机构中辊筒的数量为3～11个，优选地，辊筒的数量为5～9个。与传统的辊压系统相比，多辊压延机构的辊筒依次排列且数量增加，从而增加压延次数，例如，在本实施方式中，四个辊筒可以进行三次压延，而传统的方式中，四个辊筒形成两对辊的方式，仅能进行两次压延。且传统方式中，两对辊之间还需要导辊和张力调节辊对膜片进行传送，设备复杂。在本实施方式中，多个辊筒依次排列，调整相邻辊筒的速比，使得压延时膜片黏附在转速更快的辊筒上，实现从前一个辊筒转移到后一个辊筒的过程，从而无需导辊和传送辊，简化了设备，提高了效率。
上述多辊压延机构的辊筒数量较多，并且在实际过程中，每个辊筒由单独的电机和齿轮传动系统驱动，可独立控制其辊隙、转速和压力等参数。通过逐步控制每个辊筒的参数控制压延过程中膜片减薄的程度，使最终得到的干法膜片更薄，而且平均下来每个辊筒所施加的线压力无需很大。这一方面降低了对设备处理压力的要求，另一方面辊筒的挠曲变形减少，因此辊筒可以设计得更宽，如辊筒的宽度可以是500mm～1000mm甚至更大，从而得到宽幅的干法膜片。宽幅的干法膜片与集流体复合后可以通过分切的方式得到特定宽度的电极片，提高了生产效率。
如图2所示，在一个具体的示例中，多辊压延机构200包括五个辊筒210。五个辊筒210依次排列，且转速递增，任意相邻的两个辊筒210间都可施加压力，进行一次压延。混合料经喂料机构100加入到转速最小的第一辊筒210和与其相邻的第二辊筒210的间隙，经历第一次压延，形成一定厚度的预成型膜片。由于第二辊筒210的转速较第一辊筒210的转速大，预成型膜片黏附在第二辊筒210上，随第二辊筒210的转动，进入到第二辊筒210和第三辊筒210的间隙，经历第二次压延，预成型膜片厚度减薄、强度提高。预成型膜片黏附在第三辊筒210上，随第三辊筒210的转动，进入到第三辊筒210和第四辊筒210的间隙，经历第三次压延，预成型膜片厚度再次减薄、强度再次提高。预成型膜片黏附在第四辊筒210上，随第四辊筒210的转动，进入到第四辊筒210和第五辊筒210的间隙，经历第四次压延，预成型膜片厚度继续减薄、强度继续提高，最终得到较薄的干法膜片220。干法膜片220可以由膜片收卷机构230进行收卷，也可以在下一步骤中，直接转移到集流体上。可以理解，当辊筒的数量为其他数量时，混合料同样在多个相邻的辊筒间经历多次压延和转移，最终得到较薄的干法膜片。
需要说明的是，在本文中，预成型膜片是指由混合料经过多次压延和转移得到干法膜片的过程中的膜片。
具体地，多个辊筒的转速依次递增，任意相邻的两个辊筒的速比为1:(1.05～4)。进一步地，任意相邻的两个辊筒的速比为1:(1.2～2)。若相邻两个辊筒的速比太小，压延时剪切力不够；若相邻两个辊筒的速比太大，不利于膜片的光滑，甚至形成周期性纹路。
优选地，转速最小的辊筒的转速为1m/min～10m/min。
在多辊压延机构中，预成型膜片在辊筒间依次转移和压延，直到最后一个辊筒，因此，需要设置任意相邻的两个辊筒的速比为1:(1.05～4)。压延时预成型膜片会黏附在转速更快的辊筒上，实现从前一个辊筒转移到后一个辊筒的过程。这种转移方式有很多优点：第一，速比增大了辊筒对预成型膜片的剪切力，膜片达到特定厚度所需的辊筒压力进一步减少，对设备处理压力的要求也相应降低；第二，预成型膜片直接在辊筒上转移，无需额外的导辊和张力调节辊，设备因此简化、紧凑，所占空间减少；第三，预成型膜片无需自支撑，由顺序排列的辊筒提供支撑力，降低了干法膜片成膜的难度；第四，由于速比的存在，后一个辊筒的转速总是大于前一个辊筒，多次压延以后，速度会越来越快，有利于提高生产速率。例如，图2所示的五辊压延系统，假如转速最小的辊筒的速度为4m/min，速比均为2，经过四次压延后，膜片速度将达到32m/min，大大提升了生产速率。
具体地，由混合料经过多次压延和转移得到干法膜片的过程中的膜片即预成型膜片无需自支撑。在本文中，自支撑是指依靠自身强度就可以成型而不需要借助外力。由于压延过程中的膜片会黏附在转速更快的辊筒上，由顺序排列的辊筒提供支撑力，实现从前一个辊筒转移到后一个辊筒的过程。因此，压延和转移过程中的膜片可以不用自支撑。
优选地，压延的步骤中，温度为50℃～250℃。
进一步地，在多辊压延机构中，转速最大的一个辊筒的表面粗糙度≤0.04μm，其他辊筒的表面粗糙度≤0.1μm。设置上述表面粗糙度，以保证最终干法膜片的表面平整度。
进一步地，每个辊筒表面均设有镀铬层或陶瓷层，以增加辊筒工作面的硬度。
通过步骤S130所得到的干法膜片的厚度为50μm～300μm。进一步地，可以根据所要得到的干法膜片的厚度调整辊筒的数量、辊隙、线压力等参数。
上述干法膜片的制备方法至少具有以下优点：
(1)上述干法膜片的制备方法先将电极活性材料、粘结剂和导电剂混合，得到混合料，然后用多个辊筒对混合料进行辊压，多个辊筒依次排列且转速递增。若相邻的两个辊筒的速比太小，压延时剪切力不够；若相邻两个辊筒的速比太大，不利于膜片的光滑，甚至形成周期性纹路。控制相邻两个辊筒的速比为1:(1.05～4)，一方面，压延过程中的膜片会黏附在转速更快的辊筒上，实现从前一个辊筒转移到后一个辊筒的过程，无需额外的导辊和张力调节辊，设备因此简化、紧凑，且压延过程中的膜片由依次排列的辊筒提供支撑力，无需自支撑，降低了干法膜片成膜的难度以及对设备处理压力的要求。另一方面，速比增大了辊筒对膜片的剪切力，膜片达到特定厚度所需的辊筒压力进一步减少，对设备处理压力的要求也相应降低。此外，由于速比的存在，后一个辊筒的转速总是大于前一个辊筒，多次压延以后，速度会越来越快，提高了生产效率。
(2)采用上述制备方法，通过多个辊筒逐步控制过程中膜片减薄的程度，使最终得到的干法膜片更薄，而且平均下来每个辊筒所施加的线压力无需很大，降低了对设备处理压力的要求，同时使辊筒的挠曲变形减少，因此辊筒可以设计得更宽，从而得到宽幅的膜片。
(3)综合上述两点，上述制备方法还提供了一种技术方案：在工艺允许的范围内，倾向于配置更多数量的辊筒，一是通过速比叠加提高转速最大辊筒的压延速度；二是可以对干法膜片更均匀地减薄，更大限度地降低压力，进而实现更高效地制备更宽幅的干法膜片。综合而言，这种技术方案可有效提高生产效率。
请参阅图3，一实施方式的干法电极片的制备方法，包括如下步骤：
步骤S210：将电极活性材料、粘结剂和导电剂混合，得到混合料。
步骤S220：提供多辊压延机构，多辊压延机构包括至少三个依次排列的辊筒，控制多个辊筒的转速依次递增，任意相邻两个辊筒的速比为1:(1.05～4)。
步骤S230：将混合料置于转速最小的辊筒与其相邻的辊筒之间，对混合料进行压延和转移，并使混合料在任意相邻两个辊筒间均进行压延和转移，得到膜片。
具体地，步骤S210、步骤S220及步骤S230分别与上述实施方式的干法膜片的制备方法中的步骤S110、步骤S120及步骤S130对应，在此不再赘述。
步骤S240：对干法膜片与集流体进行热复合，制备干法电极片。
具体地，集流体为涂覆有导电碳层的金属箔，例如，集流体为涂覆有导电碳层的铝箔、涂覆有导电碳层的铜箔、涂覆有导电碳层的镍箔、涂覆有导电碳层的不锈钢箔、涂覆有导电碳层的多孔铝箔、涂覆有导电碳层的多孔铜箔、涂覆有导电碳层的多孔镍箔、涂覆有导电碳层的多孔不锈钢箔或涂覆有导电碳层的腐蚀铝箔。集流体上设有导电碳层，具有粘结性，经多辊压延机构辊压后得到的光滑的干法膜片容易转移到集流体上。进一步地，集流体的厚度为5μm～30μm。
在其中一个实施例中，对干法膜片与集流体进行热复合的步骤中，温度为50℃～250℃。
在一些具体的示例中，干法电极片为双面电极片。双面电极片是指在集流体的两面均复合有膜片的电极片。此时，步骤S220中，多辊压延机构有两组，每组多辊压延机构对混合料进行压延得到一组干法膜片，步骤S240包括：
在压延结束后，控制两组多辊压延机构中转速最大的辊筒的转速相同，将集流体置于两个转速最大的辊筒之间，对干法膜片与集流体进行热复合，以在集流体的两面均复合干法膜片。
如图4所示，其中一组多辊压延机构200的转速最大的一个辊筒210和另一组多辊压延机构200的转速最大的一个辊筒210相对设置，调整其中一组多辊压延机构200和另一组多辊压延机构200的转速最大的一个辊筒210的转速相同，使集流体320置于两个辊筒210之间，利用两个辊筒210对集流体320与干法膜片220进行复合，得到双面复合有干法膜片220的干法电极片，并通过电极片收卷机构400进行收卷。
将两组多辊压延机构进行组合，尾对尾排列对干法膜片与集流体进行热压，使干法膜片直接转移到集流体上，这样可以不必将干法膜片先收卷和转移至其他机器上，再放卷与集流体进行复合，而是直接获得双面电极片，提高了设备的集成度，简化了设备。
在另一些具体的示例中，干法电极片为单面电极片。单面电极片是指仅在集流体的一面复合有膜片的电极片。此时步骤S240包括：
在压延结束后，控制多辊压延机构中转速最大的辊筒的转速与热压辊的转速相同，将集流体置于转速最大的辊筒和热压辊之间，对干法膜片与集流体进行热复合，以在集流体的一面复合干法膜片。
如图5所示，调整多辊压延机构200的转速最大的一个辊筒的转速与热压辊500的转速相同，使集流体320置于多辊压延机构200的转速最大的一个辊筒和热压辊500之间，利用两个辊对集流体320与干法膜片220进行复合，得到单面复合有干法膜片的干法电极片，并通过电极片收卷机构400进行收卷。
同样，将一组多辊压延机构与一个热压辊组合，使干法膜片直接转移到集流体上，提高了设备的集成度，简化了设备。
具体地，压延和转移后所得到的干法膜片无需自支撑。采用本实施方式的上述步骤对集流体与干法膜片进行热复合，直接将干法膜片转移到集流体上，同样不要求干法膜片具有自支撑，降低了干法膜片成膜的难度，同时降低了对设备处理压力的要求。而在传统方式中，由对辊压延得到的膜片需要自支撑，且需先收卷，然后再放卷与集流体复合，操作繁琐，生产效率低。
采用本实施方式的干法电极片的制备方法能够降低每个辊筒所施加的线压力，使得辊筒的挠曲变形减少，因此辊筒可以设计得更宽，如辊筒的有效宽度可以是500mm～1000mm甚至更大，从而得到宽幅的膜片。
上述实施方式的干法电极片的制备方法至少具有以下优点：
(1)上述干法电极片的制备方法先将电极活性材料、粘结剂和导电剂混合，得到混合料，然后用多个辊筒对混合料进行辊压，多个辊筒依次排列且转速递增。若相邻的两个辊筒的速比太小，压延时剪切力不够；若相邻两个辊筒的速比太大，不利于膜片的光滑，甚至形成周期性纹路。控制相邻两个辊筒的速比为1:(1.05～4)，一方面，压延过程中的膜片会黏附在转速更快的辊筒上，实现从前一个辊筒转移到后一个辊筒的过程，无需额外的导辊和张力调节辊，设备因此简化、紧凑，且压延过程中的膜片由依次排列的辊筒提供支撑力，无需自支撑，降低了干法膜片成膜的难度以及对设备处理压力的要求。另一方面，速比增大了辊筒对膜片的剪切力，膜片达到特定厚度所需的辊筒压力进一步减少，对设备处理压力的要求也相应降低。此外，由于速比的存在，后一个辊筒的转速总是大于前一个辊筒，多次压延以后，速度会越来越快，提高了生产效率。
(2)采用上述制备方法，通过多个辊筒逐步控制过程中膜片减薄的程度，使最终得到的干法膜片更薄，而且平均下来每个辊筒所施加的线压力无需很大，降低了对设备处理压力的要求，同时使辊筒的挠曲变形减少，因此辊筒可以设计得更宽，从而得到宽幅的干法膜片。
(3)综合上述两点，上述制备方法还提供了一种技术方案：在工艺允许的范围内，倾向于配置更多数量的辊筒，一是通过速比叠加提高转速最大辊筒的压延速度；二是可以对干法膜片更均匀地减薄，更大限度地降低压力，进而实现更高效地制备更宽幅的干法膜片。综合而言，这种技术方案可有效提高生产效率。
(4)采用上述制备方法能够使辊压后的干法膜片直接转移到集流体上，这样可以不必将干法膜片先收卷和转移至其他机器上，再放卷与集流体进行复合，提高了设备的集成度，简化了设备。
请再次参阅图2，一实施方式的干法膜片的制备装置，为上述干法膜片的制备过程中所用的装置，包括：喂料机构100及多辊压延机构200。
喂料机构100用于将混合料加入到多辊压延机构200中。
多辊压延机构200包括多个辊筒210和控制单元(图未示)。多个辊筒210依次排列，任意相邻的两个辊筒用于对喂料机构100输送的混合料进行辊压。具体地，辊筒210的数量为3～11个，优选地，辊筒210的数量为5～9个。
控制单元用于控制多个辊筒210的转速，以使在制备干法膜片时，多个辊筒210的转速依次递增，且相邻两个辊筒210的速比为1:(1.05～4)。
上述干法膜片的制备装置至少具有以下优点：
(1)上述干法膜片的制备装置中，多辊压延机构包括多个依次排列且转速递增的辊筒，在制备干法膜片时，控制相邻两个辊筒的速比为1:(1.05～4)，一方面，压延时膜片会黏附在转速更快的辊筒上，实现从前一个辊筒转移到后一个辊筒的过程，无需额外的导辊和张力调节辊，设备因此简化、紧凑，且压延过程中的膜片由依次排列的辊筒提供支撑力，无需自支撑，降低了干法膜片成膜的难度以及对设备处理压力的要求。另一方面，速比增大了辊筒对膜片的剪切力，膜片达到特定厚度所需的辊筒压力进一步减少，对设备处理压力的要求也相应降低。此外，由于速比的存在，后一个辊筒的转速总是大于前一个辊筒，多次压延以后，速度会越来越快，提高了生产效率。
(2)通过多个辊筒逐步控制过程中膜片减薄的程度，使最终得到的干法膜片更薄，而且平均下来每个辊筒所施加的线压力无需很大，降低了对设备处理压力的要求，同时使辊筒的挠曲变形减少，因此辊筒可以设计得更宽，从而得到宽幅的干法膜片。
(3)综合上述两点，上述制备装置还提供了一种技术方案：在工艺允许的范围内，倾向于配置更多数量的辊筒，一是通过速比叠加提高转速最大辊筒的压延速度；二是可以对干法膜片更均匀地减薄，更大限度地降低压力，进而实现更高效地制备更宽幅的干法膜片。综合而言，这种技术方案可有效提高生产效率。
请再次参阅图4和图5，一实施方式的干法电极片的制备装置，为上述干法电极片的制备过程中所用的装置，包括：喂料机构100、多辊压延机构200、集流体放卷机构300和电极片收卷机构400。
喂料机构100用于将混合料加入到多辊压延机构200中。
多辊压延机构200包括多个辊筒210和控制单元(图未示)。多个辊筒210依次排列，任意相邻的两个辊筒210用于对喂料机构100输送的混合料进行辊压。具体地，辊筒210的数量为3～11个，优选地，辊筒210的数量为5～9个。
控制单元用于控制多个辊筒210的转速，以使在制备干法电极片时，多个辊筒210的转速依次递增，且相邻两个辊筒210的速比为1:(1.05～4)。
集流体放卷机构300用于放卷集流体320。
电极片收卷机构400用于对干法电极片进行收卷。
在其中一个实施例中，如图4所示，当制备双面电极片时，干法电极片的制备装置包括两组多辊压延机构200和两组喂料机构100，其中一组多辊压延机构200的转速最大的一个辊筒210和另一组多辊压延机构200的转速最大的一个辊筒210相对设置，集流体放卷机构300用于将集流体320置于两个辊筒210之间，以利用两个辊筒210对集流体320与干法膜片220进行复合，得到双面复合有膜片的干法电极片。此时，无需设置热压辊。
在另一个实施例中，如图5所示，当制备单面电极片时，干法电极片的制备装置还包括热压辊500，集流体放卷机构300用于将集流体320置于多辊压延机构200的最后一个辊筒210和热压辊500之间，利用两个辊对集流体320与干法膜片220进行复合，得到单面复合有干法膜片的干法电极片。
上述干法电极片的制备装置至少具有以下优点：
(1)上述干法电极片的制备装置中，多辊压延机构包括多个依次排列且转速递增的辊筒，在制备干法电极片时，控制相邻两个辊筒的速比为1:(1.05～4)，一方面，压延时膜片会黏附在转速更快的辊筒上，实现从前一个辊筒转移到后一个辊筒的过程，无需额外的导辊和张力调节辊，设备因此简化、紧凑，且膜片由依次排列的辊筒提供支撑力，无需自支撑，降低了干法膜片成膜的难度以及对设备处理压力的要求。另一方面，速比增大了辊筒对膜片的剪切力，膜片达到特定厚度所需的辊筒压力进一步减少，对设备处理压力的要求也相应降低。此外，由于速比的存在，后一个辊筒的转速总是大于前一个辊筒，多次压延以后，速度会越来越快，提高了生产效率。
(2)通过多个辊筒逐步控制过程中膜片减薄的程度，使最终得到的膜片更薄，而且平均下来每个辊筒所施加的线压力无需很大，降低了对设备处理压力的要求，同时使辊筒的挠曲变形减少，因此辊筒可以设计得更宽，从而得到宽幅的膜片。
(3)综合上述两点，上述制备装置还提供了一种技术方案：在工艺允许的范围内，倾向于配置更多数量的辊筒，一是通过速比叠加提高转速最大辊筒的压延速度；二是可以对干法膜片更均匀地减薄，更大限度地降低压力，进而实现更高效地制备更宽幅的干法膜片。综合而言，这种技术方案可有效提高生产效率。
(4)采用上述制备装置能够使辊压后的干法膜片直接转移到集流体上，这样可以不必先将干法膜片先收卷和转移至其他机器上，再放卷与集流体进行复合，从而无需设置膜片收卷机构和膜片放卷机构，提高了设备的集成度，简化了设备。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，便于具体和详细地理解本发明的技术方案，但并不能因此而理解为对发明专利保护范围的限制。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。应当理解，本领域技术人员在本发明提供的技术方案的基础上，通过合乎逻辑的分析、推理或有限的试验得到的技术方案，均在本发明所附权利要求的保护范围内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求的内容为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。
Claims (10)
1.一种干法膜片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将电极活性材料、粘结剂和导电剂混合，得到混合料；
提供多辊压延机构，所述多辊压延机构包括至少三个依次排列的辊筒，控制多个所述辊筒的转速依次递增，任意相邻两个所述辊筒的速比为1:(1.05～4)；及
将所述混合料置于转速最小的所述辊筒与其相邻的辊筒之间，对所述混合料进行压延和转移，并使所述混合料在任意相邻两个辊筒间均进行压延和转移，得到干法膜片。
2.根据权利要求1所述的干法膜片的制备方法，其特征在于，任意相邻两个所述辊筒的速比为1:(1.2～2)。
3.根据权利要求1所述的干法膜片的制备方法，其特征在于，对所述混合料进行压延的次数为2次～10次；及/或，压延的过程中，温度为50℃～250℃。
4.根据权利要求1所述的干法膜片的制备方法，其特征在于，由所述混合料进行多次压延和转移得到所述干法膜片过程中的膜片无需自支撑；及/或，所述干法膜片无需自支撑；及/或，所述干法膜片的厚度为50μm～300μm。
5.根据权利要求1～4任一项所述的干法膜片的制备方法，其特征在于，按质量百分比计，所述混合料包括：70％～98％的电极活性材料、1％～15％的粘结剂、1％～15％的导电剂、0～3％的造孔剂及0～5％的粘结增强剂。
6.一种干法电极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
采用权利要求1～5任一项所述的干法膜片的制备方法制备干法膜片；及
对所述干法膜片及集流体进行热复合，制备干法电极片。
7.根据权利要求6所述的干法电极片的制备方法，其特征在于，在制备所述干法膜片的过程中，所述多辊压延机构有两组，每组所述多辊压延机构对所述混合料进行压延得到一组干法膜片，对所述干法膜片与集流体进行热复合的步骤包括：
控制两组所述多辊压延机构中转速最大的两个辊筒的转速相同，将所述集流体置于两个转速最大的所述辊筒之间，对所述干法膜片与所述集流体进行热复合，以在所述集流体的两面均复合所述干法膜片；
或者，对所述干法膜片与集流体进行热复合的步骤包括：
控制所述多辊压延机构中转速最大的辊筒的转速与热压辊的转速相同，将所述集流体置于转速最大的所述辊筒和所述热压辊之间，对所述干法膜片与所述集流体进行热复合，以在所述集流体的一面复合所述干法膜片。
8.根据权利要求6或7所述的干法电极片的制备方法，其特征在于，对所述干法膜片与集流体进行热复合的步骤中，温度为50℃～250℃；及/或，所述集流体的厚度为5μm～30μm；及/或，所述集流体为涂覆有导电碳层的金属箔。
9.一种干法膜片的制备装置，其特征在于，包括：
喂料机构；及
多辊压延机构，所述多辊压延机构包括控制单元和至少三个依次排列的辊筒，任意相邻的两个所述辊筒用于对所述喂料机构输送的混合料进行压延和转移；所述控制单元用于控制多个所述辊筒的转速，以使在制备干法膜片时，多个所述辊筒的转速依次递增，且任意相邻两个所述辊筒的速比为1:(1.05～4)。
10.一种干法电极片的制备装置，其特征在于，包括：
权利要求9所述的干法膜片的制备装置；
集流体放卷机构，用于放卷集流体；及
电极片收卷机构，用于收卷电极片。
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| CN202210361365.1A CN116936722A (zh) | 2022-04-07 | 2022-04-07 | 干法膜片及干法电极片的制备方法和制备装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118315544A (zh) * | 2024-06-06 | 2024-07-09 | 湖南金阳烯碳新材料股份有限公司 | 一种干粉锂电池极片成型方法 |
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2022
- 2022-04-07 CN CN202210361365.1A patent/CN116936722A/zh active Pending
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