CN112952042A - 一种锂离子电池极片的合膏制砖制备方法 - Google Patents

一种锂离子电池极片的合膏制砖制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种锂离子电池极片的合膏制砖制备方法，该方法包括以下步骤：(1)料膏制备：将负极材料原料或正极材料原料进行干混，再往干混物料中加入溶剂，得到料膏；(2)料膏入模：将制好的料膏加入到电池极片模具中，模具内装有基材片，模具分为上下模，基材置于下模上，将料膏涂敷在基材上后，上模进行合腔压制；(3)干燥压实：对装入模腔的膏状极片进行加热烘干，并且在烘干过程中施加一定的压力，得到锂离子电池极片。与现有技术相比，本发明具有工艺简单，投资成本少，投资效益高，大大降低动力电池的成本，有利于电动汽车的推广应用等优点。

Description

一种锂离子电池极片的合膏制砖制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池极片的合膏制砖制备方法。
背景技术
近年来，锂离子电池的应用范围越来越广泛，锂电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源***，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。但锂电池成本居高不下，加工成本和原材料成本是主要因素。锂电池制造工艺复杂，工艺路线较长，设备投资大且操作难度较大。
现有锂离子电池极片的制造主要工序，如图2，需经过配料***、搅拌机及浆料***、涂布机、面密度测试仪、辊压机及激光测厚仪、分切机、模切机及CCD等设备，将活性物质、导电剂、粘结胶等与溶剂通过搅拌机或分散机混合分散均匀制成可以自由流动的电极浆料，然后将电极浆料均匀涂膜在由铜箔或铝箔基材上并进行烘干处理，形成电池极卷，再对电池极卷进行依次经过辊压、分切、模切制成电池极片。
现有锂离子电池极片制造过程中，将活性物质、导电剂、粘结胶等与溶剂通过搅拌机或分散机混合分散均匀制成可以自由流动的电极浆料，导电剂在溶剂中分散的均匀性很难控制，电极浆料的稳定性和流动性变化较大，浆料远距离输送存在结块、沉淀等问题，换批次的时候很难清洗；浆料涂覆到基材上，膜层厚度不均匀，进而影响经后续工艺制作出的电池极片的厚度均匀性。
此外，在烘干处理过程中，电极浆料内的溶剂会挥发掉，导致极片基片表面形成的膜层出现干裂的情况；在辊压处理过程中存在断带、脱膜粘辊等问题，膜层的压实密度一致性较差；在分切及模切后，由于极片基材外露，因此，离子电池极片的边缘存在大量毛刺。电池极片整个制造过程冗长繁琐，工艺复杂，设备较多且庞大，投资成本非常高。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种工艺简单，投资成本少，投资效益高，大大降低动力电池的成本，有利于电动汽车的推广应用的锂离子电池极片的合膏制砖制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种锂离子电池极片的合膏制砖制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)料膏制备：将负极材料原料或正极材料原料进行干混，再往干混物料中加入溶剂，得到料膏；根据不同种类的粉料实验得出不同的加入量；粉料和溶剂经过机器混合制成料膏；
(2)料膏入模：将制好的料膏加入到电池极片模具中，模具内装有基材片，模具分为上下模，基材置于下模上，将料膏涂敷在基材上后，上模进行合腔压制；根据工艺产品需求设计符合要求的模具，将制作好的料膏放入已经设计好的模具中并将料膏和基材压制，最终料膏均匀的涂覆在基材上，正负极片分开单独制作；
(3)干燥压实：对装入模腔的膏状极片进行加热烘干，并且在烘干过程中施加一定的压力，得到锂离子电池极片。压力范围是根据极片的压实密度有关系，根据不同的产品要求，可以设定不同范围的参数。
进一步地，所述的负极材料原料包括石墨、导电剂、增稠剂和粘结剂。
进一步地，所述的导电剂为科琴超导碳黑(Carbon ECP)，所述的增稠剂为羧甲基纤维素钠(CMC)，所述的粘结剂为丁苯橡胶胶乳(SBR)。
进一步地，所述的溶剂为水，添加量为干混物料重量的3-30％，最优5-20％。所述的料膏黏度为5000-6000cps(温度25℃，转子3)。水重量需要适当调节，达到黏度要求为宜；特别注意温度湿度对黏度的影响。
进一步地，所述的基材为铜箔。
进一步地，所述的正极材料原料包括LiCoO2、导电剂和粘合剂。
进一步地，所述的导电剂为Carbon ECP，所述的粘合剂为PVDF 761。
进一步地，所述的溶剂为NMP，添加量为干混物料重量的3-30％，最优5-20％。所述的料膏黏度为6000cps(温度25℃，转子3)。NMP重量须适当调节，达到粘度要求为宜；注意温度、湿度对黏度的影响。
进一步地，所述的基材为铝箔。
进一步地，所述干混的时间为1-10min，优选2-6min，所述的加热烘干为接触式或非接触式，所述的压力为10-200MPa。压力可以恒定压力，或逐渐增大。
本发明的电池极片制造方法，大大简化了工艺流程，不需要大量高精度搅拌机，不需要过多溶剂来制浆，也就没有浆料沉淀结块等问题；直接取消极片涂覆工艺，也就没有极片涂布厚度或面密度不均匀问题，也不存在干燥开裂现象；不用辊压机进行辊压工序，也就不存在粘辊、脱膜等问题；不用分切、不用模切，解决了行业最头痛的毛刺问题，电池安全性能有大大的改善。工艺简单，投资成本少，投资效益高，大大降低动力电池的成本，有利于电动汽车的推广应用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明的电池原料通过高效合膏机进行简单快速制膏，不需要加入过多的溶剂，特别是减少NMP的使用量，有利于节能和环保；
(2)本发明的料膏容易输送和定型，解决了原有工艺的浆料输送困难和沉淀结块问题；
(3)本发明的料膏直接称量入模成型，不再使用涂布机，减少了涂膜烘干，避免了涂布厚度不一致，同时避免了极片开裂等问题；
(4)本发明装模后的料膏直接干燥压实，无需再进行辊压、分切、模切等工序，没有辊压断带问题，大大提高产品优率和物料利用率；没有分切、模切工序，解决了行业最头痛的毛刺问题，电池安全性能有大大的改善。工艺简单，投资成本少，投资效益高，大大降低动力电池的成本，有利于电动汽车的推广应用。
附图说明
图1为本发明的电池极片制备方法简图；
图2为现有的电池极片制作方法。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种锂离子电池极片的合膏制砖制备方法，主要有制膏、料膏入模、干燥压实三步。
第一步，制膏，先按工艺配比，将原料粉料进行干混2～6min；往干混的物料中加入溶剂，根据不同种类的粉料实验得出不同的加入量；粉料和溶剂经过机器混合制成料膏。
其中，负极原料材料包含：石墨、导电剂、增稠剂(CMC)、粘结剂(SBR)、铜箔；具体用量为：负极材料(石墨)：94.5％，导电剂(Carbon ECP)：1.0％(科琴超导碳黑)，粘结剂(SBR)：2.25％(SBR＝丁苯橡胶胶乳)，增稠剂(CMC)：2.25％(CMC＝羧甲基纤维素钠)。
最终，负极黏度控制5000-6000cps(温度25℃，转子3)，水重量需要适当调节，达到黏度要求为宜；特别注意温度湿度对黏度的影响。
其中，正极原料材料包含：LiCoO2、导电剂、粘合剂(PVDF)、铝箔；具体用量为：LiCoO2(10μm):96.0％，导电剂(Carbon ECP)：2.0％，粘合剂(PVDF 761)：2.0％。
最终，正极粘度控制6000cps(温度25℃，转子3)；NMP重量须适当调节，达到粘度要求为宜；注意温度、湿度对黏度的影响
第二步，料膏入模，将制好的料膏称重计量，加入到特制的电池极片模具中，模具中有事先装入的按规定尺寸制作成型的基材片。
正极基材为铝箔，负极基材为铜箔，根据工艺产品需求设计符合要求的模具，将制作好的料膏放入已经设计好的模具中并将料膏和基材压制，最终料膏均匀的涂覆在基材上，正负极片分开单独制作；模具分为上下模，基材置于下模上后将料膏均匀涂敷在基材上后，上模进行合腔压制。
第三步，干燥压实，对装入模腔的膏状极片进行接触式或非接触式加热烘干，并且在烘干过程中施加一定的压力，最终得到锂离子电池极片。压力可以恒定压力，或逐渐增大。压力范围是根据极片的压实密度有关系，根据不同的产品要求，可以设定不同范围的参数，具体情况可见下表：
Figure BDA0002965724330000051
将正极材料、负极材料和隔膜：Celgard 2400组装成软包电池，采用电解液为：1MLiPF6+EC：DEC＝1：1(体积比)，电化学性能测试在蓝电电池测试仪上进行，一共设置5组平行试验，电池性能结果如下表：
编号 室温循环600次容量保持率％ 45℃循环600次容量保持率％
软包电池1 96 93
软包电池2 97 91
软包电池3 95 91
软包电池4 95 90
软包电池5 94 90
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种锂离子电池极片的合膏制砖制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)料膏制备：将负极材料原料或正极材料原料进行干混，再往干混物料中加入溶剂，得到料膏；
(2)料膏入模：将制好的料膏加入到电池极片模具中，模具内装有基材片，模具分为上下模，基材置于下模上，将料膏涂敷在基材上后，上模进行合腔压制；
(3)干燥压实：对装入模腔的膏状极片进行加热烘干，并且在烘干过程中施加一定的压力，得到锂离子电池极片。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片的合膏制砖制备方法，其特征在于，所述的负极材料原料包括石墨、导电剂、增稠剂和粘结剂。
3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池极片的合膏制砖制备方法，其特征在于，所述的导电剂为科琴超导碳黑，所述的增稠剂为羧甲基纤维素钠，所述的粘结剂为丁苯橡胶胶乳。
4.根据权利要求2所述的一种锂离子电池极片的合膏制砖制备方法，其特征在于，所述的溶剂为水，添加量为干混物料重量的3-30％，所述的料膏黏度为5000-6000cps(温度25℃，转子3)。
5.根据权利要求2所述的一种锂离子电池极片的合膏制砖制备方法，其特征在于，所述的基材为铜箔。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片的合膏制砖制备方法，其特征在于，所述的正极材料原料包括LiCoO2、导电剂和粘合剂。
7.根据权利要求6所述的一种锂离子电池极片的合膏制砖制备方法，其特征在于，所述的导电剂为Carbon ECP，所述的粘合剂为PVDF 761。
8.根据权利要求6所述的一种锂离子电池极片的合膏制砖制备方法，其特征在于，所述的溶剂为NMP，添加量为干混物料重量的3-30％，所述的料膏黏度为6000cps(温度25℃，转子3)。
9.根据权利要求6所述的一种锂离子电池极片的合膏制砖制备方法，其特征在于，所述的基材为铝箔。
10.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片的合膏制砖制备方法，其特征在于，所述干混的时间为1-10min，所述的加热烘干为接触式或非接触式，所述的压力为10-200MPa。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113517421A (zh) * 2021-07-12 2021-10-19 四川无量智慧道桥科技有限公司 一种锂电池极片模具成型压铸***及压铸工艺

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101399368A (zh) * 2007-09-24 2009-04-01 董兴国 一种用于二次锂电池的电芯和制备方法
CN102208629A (zh) * 2011-05-19 2011-10-05 王惠平 电池用双极性电极板的制备方法
WO2014141552A1 (ja) * 2013-03-15 2014-09-18 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 負極製造用ペーストの製造方法、リチウムイオン二次電池用負極の製造方法、リチウムイオン二次電池用負極およびリチウムイオン二次電池
CN108028351A (zh) * 2015-08-31 2018-05-11 株式会社Lg化学 包括电极混合物层形成模具的二次电池电极制造装置
CN110085905A (zh) * 2019-05-16 2019-08-02 湖北锂诺新能源科技有限公司 一种蜂窝结构锂离子电池及其制备方法
CN111129425A (zh) * 2019-12-26 2020-05-08 横店集团东磁股份有限公司 一种锂离子电池厚极片及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101399368A (zh) * 2007-09-24 2009-04-01 董兴国 一种用于二次锂电池的电芯和制备方法
CN102208629A (zh) * 2011-05-19 2011-10-05 王惠平 电池用双极性电极板的制备方法
WO2014141552A1 (ja) * 2013-03-15 2014-09-18 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 負極製造用ペーストの製造方法、リチウムイオン二次電池用負極の製造方法、リチウムイオン二次電池用負極およびリチウムイオン二次電池
CN108028351A (zh) * 2015-08-31 2018-05-11 株式会社Lg化学 包括电极混合物层形成模具的二次电池电极制造装置
CN110085905A (zh) * 2019-05-16 2019-08-02 湖北锂诺新能源科技有限公司 一种蜂窝结构锂离子电池及其制备方法
CN111129425A (zh) * 2019-12-26 2020-05-08 横店集团东磁股份有限公司 一种锂离子电池厚极片及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐国荣 等编著: "《电化学设备与工程设计》", 31 March 2018, 中国矿业大学出版社 *
连芳 编著: "《电化学储能器件及关键材料》", 31 July 2019, 冶金工业出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113517421A (zh) * 2021-07-12 2021-10-19 四川无量智慧道桥科技有限公司 一种锂电池极片模具成型压铸***及压铸工艺
CN113517421B (zh) * 2021-07-12 2022-06-21 四川无量智慧道桥科技有限公司 一种锂电池极片模具成型压铸***及压铸工艺

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