CN113972357A - 一种锂电池极片制备方法、极片及锂电池 - Google Patents

一种锂电池极片制备方法、极片及锂电池 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锂电池极片制备方法、极片及锂电池，该锂电池极片制备方法，包括以下步骤：步骤一：确定极片的清洗区域；步骤二：对所述区域进行一次主清洗，疏松所述区域内的涂层；步骤三；完成步骤二后，改变清洗功率，对所述区域进行至少两次次清洗，清除所述区域内残留的涂层，得到极耳的焊接槽位；通过主清洗和次清洗的配合使用，主清洗用于疏松该区域的涂层，次清洗用于清除该区域内残留的涂层，有效的对锂电池极片进行制备，次清洗的功率与主清洗的功率不同，在清洗时，可在不损伤集流体的前提上减少涂层残留至可焊接状态，有效的避免了打穿集流体的情况。

Description

一种锂电池极片制备方法、极片及锂电池
技术领域
本发明涉及电池制造领域技术领域，具体是一种锂电池极片制备方法、极片及锂电池。
背景技术
锂离子电池由于其能量密度大、循环寿命长、平台电压高以及安全性能良好等优点，被广泛应用于储能、3C、新能源车等领域。
目前，激光清洗工艺在锂离子电池制造过程中，主要应用于清洗涂布后的阴、阳极极片，从而制作出用于焊接极耳的小槽位，由于承载浆料的集流体厚度越来越薄，容易在激光清洗过程中被高能量密度的光束照射而造成穿孔，从而造成极片的不良率提高，影响后面的极耳焊接工序。
发明内容
本发明的目的之一在于：提供一种锂电池极片制备方法，解决了现有技术中因集流体较薄而导致在激光清洗过程中容易被高能量密度的光束照射而造成穿孔的技术问题，实现了降低极片穿孔的几率。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种锂电池极片制备方法，包括以下步骤：
步骤一：确定极片的清洗区域；
步骤二：对所述区域进行一次主清洗，疏松所述区域内的涂层；
步骤三；完成步骤二后，改变清洗功率，对所述区域进行至少两次次清洗，清除所述区域内残留的涂层，得到极耳的焊接槽位。
作为本发明所述的一种锂电池极片制备方法的改进，所述极片包括集流体以及涂覆于所述集流体两个表面的活性物质层，确定所述活性物质层的密度、集流体的材料及厚度，以确定所述主清洗和所述次清洗的清洗功率。
作为本发明所述的一种锂电池极片制备方法的改进，所述主清洗使用的功率为40-60w，所述凹槽内涂层残留的重量为11～14mg/154.025mm2。
作为本发明所述的一种锂电池极片制备方法的改进，所述次清洗使用的功率为15-35w，所述凹槽内涂层残留的重量为小于0.5mg/154.025mm2。
作为本发明所述的一种锂电池极片制备方法的改进，在步骤一中，所述活性物质层设置为三元正极材料、磷酸铁锂、钴酸锂、石墨中的一种或多种。
作为本发明所述的一种锂电池极片制备方法的改进，涂覆于所述集流体每个表面的所述活性物质层的重量为0.150～0.80g/1540.025mm2。
作为本发明所述的一种锂电池极片制备方法的改进，所述主清洗和所述次清洗使用SPI激光清洗仪、IPG激光清洗仪中的一种对所述区域进行清洗。
本发明的另一目的在于：提供一种锂电池极片，由说明书前文所述的锂电池极片制备方法制备而成。
本发明的再一目的在于：提供一种锂电池，包括电芯机封装所述电芯的外壳，所述电芯包括正极片、负极片以及设置于所述正极片和所述负极片之间的隔膜、以及电解液，所述正极片和/或所述负极片为说明书前文所述的锂电池极片。
作为本发明所述的一种锂电池的改进，所述隔膜包括基膜和设置于所述基膜至少一表面的陶瓷涂层，所述电解液包括溶剂和添加剂，所述溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、丙酸乙酯和丙酸丙酯中的至少一种，所述添加剂包括二腈类添加剂。
与现有技术相比，本发明取得的有益效果为：
一种锂电池极片制备方法，通过主清洗、次清洗的设置，先采用主清洗对确定的区域进行清洗，有效的疏松表面的涂层，再采用次清洗对该区域进行至少两次清洗，清除该区域内的残留涂层，进而得到极耳焊接槽位，有效的对该区域内残留的涂层进行清理，次清洗的功率与主清洗的功率不同，在清洗时，可在不损伤集流体的前提上减少涂层残留至可焊接状态，有效的避免了打穿集流体的情况，同时，避免了其他物理接触方式(比如毛刷清扫、无尘纸擦拭)降低集流体表面残留重量同时引起的极片表面外观不良，从而有效提高激光清洗小槽位极片的生产优率，进而提高锂电池极片的质量。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为锂电池极片制备方法的流程图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种锂电池极片制备方法，包括以下步骤：
步骤一：确定极片的清洗区域；
步骤二：对所述区域进行一次主清洗，疏松所述区域内的涂层；
步骤三；完成步骤二后，改变清洗功率，对所述区域进行至少两次次清洗，清除所述区域内残留的涂层，得到极耳的焊接槽位。
与现有技术相比，本申请一种锂电池极片制备方法，通过主清洗、次清洗的设置，先采用主清洗对确定的区域进行清洗，有效的疏松表面的涂层，再采用次清洗对该区域进行至少两次清洗，清除该区域内的残留涂层，进而得到极耳焊接槽位，有效的对该区域内残留的涂层进行清理，次清洗的功率与主清洗的功率不同，在清洗时，可在不损伤集流体的前提上减少涂层残留至可焊接状态，有效的避免了打穿集流体的情况，同时，避免了其他物理接触方式(比如毛刷清扫、无尘纸擦拭)降低集流体表面残留重量同时引起的极片表面外观不良，从而有效提高激光清洗小槽位极片的生产优率，进而提高锂电池极片的质量。
优选的，所述极片包括集流体以及涂覆于所述集流体两个表面的活性物质层，确定所述活性物质层的密度、集流体的材料及厚度，以确定所述主清洗和所述次清洗使用的清洗功率。
需要说明的是，主清洗使用的清洗功率大于次清洗使用的清洗功率，次清洗用于清除区域内残留的涂层，当次清洗使用的功率大于主清洗使用的功率时，次清洗的清洗力度较大，容易在清洗过程中打穿集流体，同时，次清洗的清洗次数可根据区域内涂层残留的重量、区域的大小、涂层和集流体使用的材质、清洗使用的功率进行设置；为了提高对极片的处理效果，可在涂覆活性物质层后，对极片的两个表面进行辊压，提高极片的两个表面的平整性。
优选的，在步骤一中，活性物质层设置为三元正极材料、磷酸铁锂、钴酸锂、石墨中的一种或多种；通过将活性物质设置为三元正极材料、磷酸铁锂、钴酸锂、石墨中的一种或多种，活性物质的选择可根据实际情况进行选择。
需要说明的是，三元材料是指由三种化学成分(元素)，组分(单质及化合物)或部分(零件)组成的材料整体，包括合金、无机非金属材料、有机材料、高分子复合材料等，其应用广泛。锂电池三元正极材料一般为镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂，所使用的原料的比例可以根据实际需要调整。
与镍酸锂相比，三元材料的能量密度有所欠缺，但是稳定性有很大的提高；与钴酸锂相比，三元材料的平台略低，材料成熟度有所差距，但是安全性和循环性，尤其是高充电电压的可行性更高；与锰酸锂相比，三元材料的安全性要低不少，但是高温性能和能量密度有很大的优势。
不同材料其化学特性各有差异，应用领域也有所不同，因此，针对其不同的化学特性、应用的领域对使用的材料进行选择。
优选的，涂覆于所述集流体每个表面的所述活性物质层的重量为0.150～0.80g/1540.025mm2。
优选的，主清洗和次清洗使用SPI激光清洗仪、IPG激光清洗仪中的一种对区域进行清洗；使用过程中，可根据实际情况进行设置。
实施例一
本实施例提供锂电池正极片制备方法，包括以下步骤：
步骤一：确定集流体的材料及厚度、活性物质层的的密度，以确定清洗功率；
步骤二：确定清洗区域位于活性物质层的具***置及尺寸，并使用50w的功率对该区域进行主清洗，疏松该区域内的涂层，使该区域内涂层残留的重量为13mg/154.025mm2；
步骤三：完成步骤二后，使用25w功率对该区域进行至少两次次清洗，清除该区域内残留的涂层，使该区域内涂层残留的重量为0.3mg/154.025mm2，得到极耳的焊接槽位；
在本实施例中，正极片单面涂覆三元钴酸锂的重量为0.230g/1540.025mm2，先采用频率1500kHz、填充间距0.04mm、功率50w对该区域进行主清洗，疏松涂层，使该区域内的残余重量为13mg/154.025mm2，再由频率1500kHz、填充间距0.04mm、功率25w对该区域内残留的活性物质进行至少两次的次清洗，直至该区域内涂层残留的重量为0.4mg/154.025mm2，有效的完成对正极片的制备，通过采用主清洗和次清洗的结合，主清洗的功率大于次清洗，同时，主清洗主要用于对涂层的疏松，次清洗用于减少集流体涂层残留重量，第二次的功率较小，有效的避免在清洗正极片的过程中打穿集流体。
实施例二
本实施例提供锂电池负极片制备方法，包括以下步骤：
步骤一：确定集流体的材料及厚度、活性物质层的的密度，以确定清洗功率；
步骤二：确定清洗区域位于活性物质层的具***置及尺寸，并使用60w的功率对该区域进行主清洗，疏松该区域内的涂层，使该区域内涂层残留的重量为11mg/154.025mm2；
步骤三：完成步骤二后，使用15w功率对该区域进行至少两次次清洗，清除该区域内残留的涂层，使该区域内涂层残留的重量为0.2mg/154.025mm2，得到极耳焊接槽位；
在本实施例中，负极片单面涂覆三元钴酸锂的重量为0.80g/1540.025mm2，先采用频率1500kHz、填充间距0.04mm、功率60w对该区域进行主清洗，疏松涂层，使该区域内的残余重量为11mg/154.025mm2，再由频率1500kHz、填充间距0.04mm、功率15w对该区域内残留的活性物质进行至少两次的次清洗，直至该区域内涂层残留的重量为0.2mg/154.025mm2，有效的完成对负极片的制备，通过采用主清洗和次清洗的结合，主清洗的功率大于次清洗，同时，主清洗主要用于对涂层的疏松，次清洗用于减少集流体涂层残留重量，第二次的功率较小，有效的避免在清洗负极片的过程中打穿集流体。
实施例三
本实施例提供锂电池负极片制备方法，包括以下步骤：
步骤一：确定集流体的材料及厚度、活性物质层的的密度，以确定清洗功率；
步骤二：确定清洗区域位于活性物质层的具***置及尺寸，并使用40w的功率对该区域进行主清洗，疏松该区域内的涂层，使该区域内涂层残留的重量为13mg/154.025mm2；
步骤三：完成步骤二后，使用30w功率对该区域进行至少两次次清洗，清除凹槽所在区域的残留的第一活性层，清除该区域内残留的涂层，使该区域内涂层残留的重量为0.4mg/154.025mm2，得到极耳的焊接槽位；
在本实施例中，负极片单面涂覆石墨的重量为0.50g/1540.025mm2，先采用频率1500kHz、填充间距0.04mm、功率40w对该区域进行主清洗，疏松涂层，使该区域内的残余重量为13mg/154.025mm2，再由频率1500kHz、填充间距0.04mm、功率30w对该区域进行至少两次的次清洗，直至该区域内涂层残留的重量为0.4mg/154.025mm2，有效的完成对负极片的制备，通过采用主清洗和次清洗的结合，主清洗的功率大于次清洗，同时，主清洗主要用于对涂层的疏松，次清洗用于减少集流体涂层残留重量，第二次的功率较小，有效的避免在清洗负极片的过程中打穿集流体。
实施例四
一种锂电池极片，由上述的锂电池极片制备方法制备而成。
在本实施例中，采用上述的锂电池极片制备方法制备而成，该锂电池极片表面外观优良，质量较好，其焊接槽位内的涂层残留量保持在合格范围之内，不会出现极耳虚焊的现象。
实施例五
一种锂电池，包括电芯机封装电芯的外壳，电芯包括正极片、负极片以及设置于正极片和负极片之间的隔膜、以及电解液，正极片和/或负极片为上述的锂电池极片。
优选的，隔膜包括基膜和设置于基膜至少一表面的陶瓷涂层，电解液包括溶剂和添加剂，溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、丙酸乙酯和丙酸丙酯中的至少一种，添加剂包括二腈类添加剂。
在本实施例中，其正极片和/或负极片为上述的锂电池极片，该锂电池极片品质优良，有效的保证锂电池的正常运转，进而提高锂电池的出厂量。
需要说明的是，该锂电池的电解液所使用的溶剂、添加剂可根据锂电池的尺寸、对锂电池的质量要求等进行设置。
综上，实施例一至三均采用主清洗和次清洗的结合对极片进行制备，不同的是，实施例一是对正极片进行制备，而实施例二至三是对负极片进行制备，同时，实施例一至实施例三所使用的功率也不同，此外，实施例四、五是锂电池极片制备方法的应用，采用锂电池极片制备方法制备的极片具有外观优良，质量较好的优点，应用于锂电池时，可有效的提高锂电池的质量。
需要说明的是，主清洗和次清洗的功率可根据正极片和/或负极片的涂层重量、集流体的材料、厚度进行设置，同时，正极片单面涂布的重量为0.150～0.350g/1540.025mm2，负极片单面涂布重量为0.80～0.200g/1540.25mm2，因此，正极片、负极片所使用的清洗功率也会不同。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (10)

1.一种锂电池极片制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：确定极片的清洗区域；
步骤二：对所述区域进行一次主清洗，疏松所述区域内的涂层；
步骤三；完成步骤二后，改变清洗功率，对所述区域进行至少两次次清洗，清除所述区域内残留的涂层，得到极耳的焊接槽位。
2.如权利要求1所述的一种锂电池极片制备方法，其特征在于，所述极片包括集流体以及涂覆于所述集流体两个表面的活性物质层，确定所述活性物质层的密度、集流体的材料及厚度，以确定所述主清洗和所述次清洗使用的清洗功率。
3.如权利要求2所述的一种锂电池极片制备方法，其特征在于，所述主清洗使用的功率为40-60w，所述区域内涂层残留的重量为11～14mg/154.025mm2。
4.如权利要求2所述的一种锂电池极片制备方法，其特征在于，所述次清洗使用的功率为15-35w，所述区域内涂层残留的重量为小于0.5mg/154.025mm2。
5.如权利要求2所述的一种锂电池极片制备方法，其特征在于，所述活性物质层设置为三元正极材料、磷酸铁锂、钴酸锂、石墨中的一种或多种。
6.如权利要求2或5所述的一种锂电池极片制备方法，其特征在于，涂覆于所述集流体每个表面的所述活性物质层的重量为0.150～0.80g/1540.025mm2。
7.如权利要求1所述的一种锂电池极片制备方法，其特征在于，所述主清洗和所述次清洗使用SPI激光清洗仪、IPG激光清洗仪中的一种对所述区域进行清洗。
8.一种锂电池极片，其特征在于，由权利要求1-7任意一项所述的锂电池极片制备方法制备而成。
9.一种锂电池，其特征在于，包括电芯机封装所述电芯的外壳，所述电芯包括正极片、负极片以及设置于所述正极片和所述负极片之间的隔膜、以及电解液，所述正极片和/或所述负极片为权利要求8所述的锂电池极片。
10.如权利要求9所述的一种锂电池，其特征在于，所述隔膜包括基膜和设置于所述基膜至少一表面的陶瓷涂层，所述电解液包括溶剂和添加剂，所述溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、丙酸乙酯和丙酸丙酯中的至少一种，所述添加剂包括二腈类添加剂。
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