CN1988219A - 电池电极的制作方法及其设备 - Google Patents

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肖伟
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Abstract

本发明是关于电池电极的制作方法，主要包括按正常生产工艺将涂敷、烘烤后的大尺寸极片滚压，再滚切成最终的小尺寸极片，尤其是调整好滚压机的压力，将获得最终的小尺寸极片进行二次滚压；以及关于该方法所使用的设备。通过这种制备方法制备电池电极能够降低电池短路率。

Description

电池电极的制作方法及其设备
技术领域
本发明是属于电池电极的制作方法，特别是指一种能够降低电池短路率的锂离子电池电极的制作方法，及该方法所使用的设备。
背景技术
短路问题一直是锂离子电池最头痛的问题之一。在充电过程中，阳极(负极，多为碳基化合物)，接收从阴极(正极，多为金属氧化物)释放出的锂离子。锂离子保持在由各个嵌入化合物分子形成的间隙空间中。当阳极(负极)接受锂离子时，体积可膨胀6～10％，这就是所述的阳极膨胀。当阴极(正极)释放锂离子时，体积膨胀可最多达3％，这就是所述的阴极膨胀。
阳极膨胀是因为锂离子插入石墨的层间结构，插入后产生的应力抵消了一部分石墨层间的吸引力(即范德华力)，造成层间距变大(锂离子未插入时，石墨层间距d002＜0.34nm；充电后变大为d002＝0.37nm)，宏观上导致负极片厚度变厚。
阴极膨胀是因为，当阴极为金属氧化物的情况下，通过金属氧化物的氧原子(带负电荷)堆叠在相邻平面中的金属氧化物的氧原子之上，从而形成间隙空间。当带正电荷的锂离子置于这些平面之间时，根据正负电荷相吸的原理，会拉拢这些平面。因此，当带正电荷的锂离子离开负电荷所围成的空隙时，金属氧化物的氧原子会互相排斥，造成空隙变大，宏观上导致正极片厚度变厚。
阳极和阴极在充电过程中的膨胀使隔膜在负极片和正极片之间受到挤压。现在锂离子电池行业基本上都在向采用涂敷大片铝箔、铜箔，再将其压实，最后滚切成小片的工艺流程转变。但是先滚压极片后再滚切会造成极片边缘产生铜、铝箔毛刺，在典型的卷绕型锂离子电池中，通过将负极片1、隔膜2和正极片3卷绕或层叠在一起而组装(如图1所示)，其中隔膜2最宽，其次是负极片1，正极片3最窄，由于隔膜2很薄，一般厚度≤0.025mm，因此在充电过程中，当阳极和阴极膨胀时，负极片1和正极片3上的铜、铝箔毛刺很容易刺穿隔膜2从而引起短路，最终造成锂离子电池内部短路率上升，使生产成本增大，原材料浪费。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的目的即在于提供一种能够降低电池短路率的锂离子电池电极的制作方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明一种锂电池电极的制作方法，包括将涂敷、烘烤后的极片进行一次滚压，再裁成小片，尤其是还包括将所述小片通过滚压机进行二次滚压，所述二次滚压压力范围在0.01MPa～0.1MPa之间。。
在此基础上，其中
所述二次滚压压力的最佳范围在0.04MPa～0.06MPa之间。
所述极片在二次滚压后的厚度与一次滚压后的厚度之比在0.98～1之间。
本发明如上述所提及的滚压机，尤其是所述滚压机设有两个支架和两个可相对旋转且相互平行的叠放在一起的胶轮，其中在该两个支架是分别固定在该两个胶轮的两端，该两个支架的顶部分别各设置有用于调节两个胶轮之间的滚压力的压力调节杆。
在上述基础上，所述的两个胶轮的两侧还设置有传送带。
本发明的有益效果在于：由于本发明将滚切后的小片进行二次滚压，是采用的小型滚压机，用较低的压力将压实滚切后的极片进行二次滚压，且采用较低的压力，在尽量不改变极片厚度及压实密度的情况下，将极片边缘的竖直毛刺压平，使这些竖直状的毛刺压成与极片平行状或压实到活性物料内部，同时也能将极片边缘压成圆角，因此避免了毛刺与直角边缘对隔膜的损伤，大大降低了制成电池的内部短路率，进而降低生产成本。所述的滚压机结构简单，使用方便。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。
图1是现有技术生产的正负极片与隔膜装配后的结构示意图。
图2是依本发明电池电极的制作方法所制得的正负极片与隔膜装配后的结构示意图。
图3是图本发明电池电极的制作方法所用小型滚压机在滚压极片时的结构示意图。
图4是3的左视图。
具体实施方式
本发明电池电极的制作方法，首先根据电池电极的设计需要所确定极片的最终厚度和压实密度，进而设置适当的压力，将涂敷烘烤后的大尺寸极片进行正常滚压压实，再滚切成最终的小尺寸极片。然后，调整好小型滚压机的压力，一般压力要求控制在0.01MPa～0.1MPa之间，最佳范围在0.04MPa～0.06MPa之间，即该压力的设置要求不能改变经过正常滚压后的极片厚度和压实密度，将最终的小尺寸进行二次滚压，目的是将极片边缘的铜、铝箔的竖直毛刺压平，使这些竖直状的毛刺压成与极片平行状或压实到活性物料内部(如图3和图4所示)。同时也能将极片边缘压成圆角，以此避免竖直状毛刺和锋利的直角边缘损伤离子交换膜，造成正负极短接短路，最终降低制成电池的内部短路率，如图2所示，被二次滚压后，负极片1’、隔膜2’和正极片3’卷绕或层叠在一起而组装后，不会损伤隔膜2’，造成正负极短接短路。
上述的小型滚压机设有两个支架4和两个可相对旋转且相互平行的叠放在一起的胶轮5，其中在该两个支架4是分别固定在该两个胶轮5的两端，用来支撑两胶轮5，该两个支架4的顶部还分别各设置有用于调节两个胶轮5之间的滚压力的压力调节杆6，在所述的两个胶轮5的两侧还设置有传送带7(如图3和图4所示)。
在现实中具体测验如下：
取正常生产极片10000片(先压实后滚切)，抽样50片测其厚度，用Micro-Vu放大极片，观测毛刺形态和极片边缘角度。调整滚压机压力为0.05MPa，按图3所示的方式二次压片。再测其厚度，用Micro-Vu放大极片，观测毛刺形态和极片边缘角度的变化。最后在按照正常工艺作成电池。
厚度对比：
最大厚度  最小厚度  平均值
正常极片 0.129mm  0.125mm  0.127mm
二次滚压 0.128mm  0.123mm  0.126mm
毛刺对比：
用Micro-Vu观测，未二次滚压的极片边缘毛刺基本都呈竖直形态；而在二次滚压后，毛刺基本上被压平或者压入活性物质内部。
极片边缘角度对比：
用Micro-Vu观测，未二次滚压的极片边缘角度锋利，多呈90°；而在二次滚压后，角度钝化，基本上呈斜边或者圆角。
内部短路率：
由经二次滚压后的极片所制得的电池的短路率为0.01％，而由正常生产未经二次滚压的极片所制得的电池短路率为0.15％。

Claims (5)

1.一种锂电池电极的制作方法，包括将涂敷、烘烤后的极片进行一次滚压，再裁成小片，其特征在于：还包括将所述小片进行二次滚压，所述二次滚压压力范围在0.01MPa～0.1MPa之间。
2.如权利要求1所述的电池电极的制作方法，其特征在于：所述二次滚压压力的最佳范围在0.04MPa～0.06MPa之间。
3.如权利要求1所述的电池电极的制作方法，其特征在于：所述极片在二次滚压后的厚度与一次滚压后的厚度之比在0.98～1之间。
4.一种如权利要求1所提及的滚压机，其特征在于：所述滚压机设有两个支架和两个可相对旋转且相互平行的叠放在一起的胶轮，其中在该两个支架是分别固定在该两个胶轮的两端，该两个支架的顶部分别各设置有用于调节两个胶轮之间的滚压力的压力调节杆。
5.如权利要求1所述的滚压机，其特征在于：在所述的两个胶轮的两侧还设置有传送带。
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Denomination of invention: Method for preparing battery electrode and its device

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