本發(fā)明屬于電池材料領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池極片的制備方法。

背景技術(shù)：

隨著世界各國(guó)對(duì)新能源領(lǐng)域越來(lái)越重視，市場(chǎng)對(duì)鋰離子電池也需求也迅速增長(zhǎng)。我國(guó)推出的《中國(guó)制造2025重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展路線圖》對(duì)鋰離子電池做了如下展望：到2020年動(dòng)力電池單體能量密度要大于300Wh/kg，系統(tǒng)能量密度爭(zhēng)取達(dá)到260Wh/kg。

在沿用現(xiàn)有電極材料的前提下，提升單體電池能量密度需匹配高負(fù)載量、高壓實(shí)密度的電極片。但是在現(xiàn)有電極片制備工藝“烘料→制膠→勻漿→涂布→輥壓→分切→模切”(參見(jiàn)圖1)過(guò)程中，容易出現(xiàn)以下問(wèn)題：

1.極片漿料涂層在輥壓機(jī)壓力的作用下，涂層延展，表面張力在集流體上釋放，導(dǎo)致集流體褶皺；

2.隨著壓實(shí)密度的提高集流體褶皺加劇直至極卷斷裂；

3.部分企業(yè)為解決極卷斷裂需更換高強(qiáng)度集流體，增加電芯成本；

4.更換高強(qiáng)度集流體增加電芯質(zhì)量，不利于電池能量密度提升；

5.極卷斷裂被迫停機(jī)修復(fù)，降低工作效率增加成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)以上現(xiàn)有工藝流程的不足與缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種可以獲得高負(fù)載量、高壓實(shí)密度、加工性能良好的電極片制備工藝。

本發(fā)明的第二個(gè)目的是提出所述制備方法制得的電極片。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為：

一種高負(fù)載量高壓實(shí)密度鋰離子電池極片制備方法，包括步驟：

將涂布后的高負(fù)載量電極片依次進(jìn)行分切、模切工序，然后再進(jìn)行輥壓工序，得到高壓實(shí)密度的電極片。

進(jìn)一步地，所述高負(fù)載量電極片的單面涂布密度為19-26mg/cm2，在集流體的單面或兩面涂布電極活性物質(zhì)，電極活性物質(zhì)涂布的寬度為集流體寬度的90-96％。

其中，所述輥壓工序控制極片的壓實(shí)密度為3.2-3.65g/cm3。

其中，涂布電極片的集流體為鋁箔，所述鋁箔的拉伸強(qiáng)度在160Mpa-190Mpa之間。

其中，涂布完成的極卷置于75-85℃下干燥10-15h后分切；所述分切工序采用鋰離子電池分切機(jī)，在80-120m/min速度下使用2-8kgf以下的張力進(jìn)行控制。

其中，所述模切工序采用全自動(dòng)鋰離子電池極片連續(xù)模切機(jī)模切，電極片用極卷放卷滾軸、傳送帶和模切模具固定。

其中，所述輥壓工序采用輥徑為φ300、φ400、φ500的中的一種對(duì)輥進(jìn)行輥壓。

優(yōu)選地，模切的極片采用VDA尺寸，輥壓時(shí)輥間距為120-160μm，壓力30MPa，速度2m/min。

本發(fā)明所述制備方法得到的電極片。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明提出的制備方法，調(diào)整高壓實(shí)密度電極片工藝順序?yàn)榉智?、模切、輥壓。本方法使鋰離子電池具有更高的負(fù)載量、更高的壓實(shí)密度、采用普通集流體具有更低的成本、解決輥壓極卷斷裂問(wèn)題提高效率。

附圖說(shuō)明

圖1是傳統(tǒng)極片工藝流程圖。

圖2是本發(fā)明電極片制備工藝流程圖。

圖3是電極片主視結(jié)構(gòu)圖。

圖4是電極片剖面結(jié)構(gòu)圖。

圖中，1為集流體，2為涂層。

具體實(shí)施方式

以下具體實(shí)施方式用于說(shuō)明本發(fā)明，但不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

實(shí)施例中，如無(wú)特別說(shuō)明，所用技術(shù)手段為本領(lǐng)域常規(guī)的技術(shù)手段。

實(shí)施例1：

本發(fā)明鋰離子電池極片制備方法，包括步驟：將涂布后的高負(fù)載量電極片依次進(jìn)行分切、模切工序，然后再進(jìn)行輥壓工序，得到高壓實(shí)密度的電極片。工藝流程參見(jiàn)圖2。

本實(shí)施例示出一種具體操作：先將正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑SP、導(dǎo)電劑KS-6及PVDF按照常規(guī)比例配比。本實(shí)施例中正極活性物質(zhì)為鎳鈷鋁三元正極材料，正極材料、導(dǎo)電劑SP、導(dǎo)電劑KS-6及PVDF配比為91:2:3:4，加入到均質(zhì)器混合，然后加入NMP混合至漿料粘度控制在5500±500mpa·s、固含量在65％—75％之間、細(xì)度控制在＜30μm。

將混合好的漿料均勻涂布在厚度12μm普通鋁箔集流體上，鋁箔的拉伸強(qiáng)度為160Mpa。單面的涂布面密度為26mg/cm2,涂布為雙面，雙面面密度為52mg/cm2；將涂布完成的極卷置于80℃真空烘箱擱置12h。圖3中，集流體1幅寬B＝430mm，涂層2的寬度A＝400mm。

將烘干后極卷經(jīng)分切機(jī)分切，按照VDA尺寸用模切機(jī)模切后，選擇直徑300mm的對(duì)輥按設(shè)計(jì)壓實(shí)密度3.65g/cm3進(jìn)行輥壓。輥縫：130μm，壓力30Mpa，速度2m/min。

對(duì)輥壓后極片進(jìn)行制片、修剪去除毛刺，完成合格電極片制備。

本方法制得的電極片結(jié)構(gòu)如圖3和圖4，輥壓后集流體沒(méi)有褶皺、涂層平整，連續(xù)生產(chǎn)條件下可獲得高負(fù)載量，面密度52mg/cm2以上(雙面)高壓實(shí)密度3.6mg/cm3(發(fā)揮材料壓實(shí)極限)極片。

對(duì)比例

參見(jiàn)圖1，采用傳統(tǒng)工藝制備鋰離子電池正極極片：先將正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑SP、導(dǎo)電劑KS-6及PVDF按照一定比例配比(同實(shí)施例1)，加入到均質(zhì)器混合，然后加入NMP混合至漿料粘度控制在5500±500mpa·s、固含量在65％—75％之間、細(xì)度控制在＜30μm。

將混合好的漿料均勻涂布在厚度12μm普通鋁箔集流體上，為后續(xù)工藝的成功實(shí)現(xiàn)將涂布面密度調(diào)整為19mg/cm2,將涂布完成極卷置于80℃真空烘箱擱置12h。

為保證輥壓工藝的實(shí)現(xiàn)將壓實(shí)密度調(diào)整為3.15g/cm3進(jìn)行輥壓，分切機(jī)分切，模切機(jī)模切，完成合格電極片制備。如果提高密度至3.3g/cm3，則無(wú)法連續(xù)生產(chǎn)。

實(shí)施例2：

先將正極活性物質(zhì)(鎳鈷鋁三元正極材料)、導(dǎo)電劑SP、導(dǎo)電劑KS-6及PVDF按照實(shí)施例1同樣比例配比，加入到均質(zhì)器混合，然后加入NMP混合至漿料粘度控制在5500±500mpa·s、固含量在65％—75％之間、細(xì)度控制在＜30μm。

將混合好的漿料均勻涂布在厚度12μm普通鋁箔集流體上，鋁箔的拉伸強(qiáng)度為180Mpa。單面的涂布面密度為26mg/cm2，涂布為雙面,將涂布完成的極卷置于80℃真空烘箱擱置12h。

將烘干后極卷經(jīng)分切機(jī)分切，按照VDA尺寸模切機(jī)模切后，選擇直徑400mm的對(duì)輥按設(shè)計(jì)壓實(shí)密度3.55g/cm3進(jìn)行輥壓。輥縫：140μm，壓力30Mpa，速度2m/min。可實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。

對(duì)輥壓后極片進(jìn)行制片，裁切至既定規(guī)格尺寸，去除毛刺，完成合格電極片制備。

本發(fā)明的高能量密度鋰離子電池電極片制備工藝將輥壓工序調(diào)整至分切、模切之后，極大的改善了極片輥壓過(guò)程中由于涂布料層延展所致集流體表面應(yīng)力釋放不均勻的問(wèn)題。避免傳統(tǒng)工藝制備高負(fù)載量、高壓實(shí)密度電極片工藝流程中斷甚至無(wú)法進(jìn)行的問(wèn)題，同時(shí)避免了制得極片合格率不高的問(wèn)題，避免了更換高強(qiáng)度集流體帶來(lái)的成本增加問(wèn)題。極大提升了工作效率，降低工藝成本，為獲得高負(fù)載量、高壓實(shí)密度電極片提供支持。

以上的實(shí)例僅僅是對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上還可做多種修改和變化，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。

技術(shù)特征：

1.一種高負(fù)載量高壓實(shí)密度鋰離子電池極片制備方法，其特征在于，包括步驟：

將涂布后的高負(fù)載量電極片依次進(jìn)行分切、模切工序，然后再進(jìn)行輥壓工序，得到高壓實(shí)密度的電極片。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述高負(fù)載量電極片的單面涂布密度為19-26mg/cm2，在集流體的單面或兩面涂布電極活性物質(zhì)，電極活性物質(zhì)涂布的寬度為集流體寬度的90-96％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述輥壓工序控制極片的壓實(shí)密度為3.2-3.65g/cm3。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，涂布電極片的集流體為鋁箔，所述鋁箔的拉伸強(qiáng)度在160Mpa-190Mpa之間。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，涂布完成的極卷置于75-85℃下干燥10-15h后分切；所述分切工序采用鋰離子電池分切機(jī)，在80-120m/min速度下使用2-8kgf以下的張力進(jìn)行控制。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述模切工序采用全自動(dòng)鋰離子電池極片連續(xù)模切機(jī)模切，電極片用極卷放卷滾軸、傳送帶和模切模具固定。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極片制備方法，其特征在于，所述輥壓工序采用輥徑為φ300、φ400、φ500的中的一種對(duì)輥進(jìn)行輥壓。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的極片制備方法，其特征在于，模切的極片采用VDA尺寸，輥壓時(shí)輥間距為120-160μm，壓力30MPa，速度2m/min。

9.權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述制備方法得到的電極片。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明提供一種高負(fù)載量高壓實(shí)密度鋰離子電池極片制備方法，包括步驟：將涂布后的高負(fù)載量電極片依次進(jìn)行分切、模切工序，然后再進(jìn)行輥壓工序，得到高壓實(shí)密度的電極片。本發(fā)明提出的制備方法，調(diào)整高壓實(shí)密度電極片工藝順序?yàn)榉智?、模切、輥壓。本方法使鋰離子電池具有更高的負(fù)載量、更高的壓實(shí)密度、采用普通集流體具有更低的成本、解決輥壓極卷斷裂問(wèn)題提高效率。

技術(shù)研發(fā)人員：魏得勛;劉源;王曦;張強(qiáng);李翔;龐靜;盧世剛

受保護(hù)的技術(shù)使用者：國(guó)聯(lián)汽車動(dòng)力電池研究院有限責(zé)任公司

技術(shù)研發(fā)日：2017.11.27

技術(shù)公布日：2018.06.01