[發(fā)明專利]鋰離子電池負(fù)極片的制備方法及涂膜干燥裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110239678.1
• 申請(qǐng)日: 2011-08-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102306750A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張盛武;程文強(qiáng);張介威;李白清;楊習(xí)文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東莞新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/139
• 分類號(hào): H01M4/139;B05D3/02
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 王基才

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池的制備領(lǐng)域，尤其是一種高性能鋰離子電池負(fù)極片的制備方法及相關(guān)設(shè)備。

背景技術(shù)

鋰離子電池通常采用石墨作為負(fù)極活性材料，石墨具有層狀結(jié)構(gòu)，在電池充電過(guò)程中，鋰離子從層狀石墨的邊緣插入到石墨層的間隙，由此得到了Li-石墨夾雜化合物。

由于絕大部分石墨顆粒是薄片狀的，在制備負(fù)極片時(shí)，石墨層的平面通常平行于集流體的平面，石墨層的邊緣則垂直于正極的方向排列。但是，石墨層內(nèi)平面方向上含石墨組合物的電阻率是石墨層平面方向上電阻率的1000?倍左右，因此，在對(duì)石墨層平面平行于集流體平面的鋰離子電池充電時(shí)，從正極脫出的鋰離子就不能輕易地插入到石墨層中，以致降低了電池的充放電性能，這一現(xiàn)象在高速率充電時(shí)更為明顯。另外，由于鋰離子電池通常在恒流和恒壓（CC-CV）下進(jìn)行充電、在恒流下進(jìn)行放電，因此當(dāng)電池以高速率放電時(shí)，深深插入到晶體石墨層中的鋰離子也不能完全脫出，以致降低了電池的循環(huán)壽命。

為了解決上述問(wèn)題，業(yè)界人士試圖利用磁場(chǎng)改變石墨顆粒在集流體上的排列方向，以降低甚至消除石墨的各向異性，提高電池的各方面性能，具體方式為：將負(fù)極漿料涂布到基材上，然后對(duì)其施加一定時(shí)間的磁場(chǎng)使石墨顆粒轉(zhuǎn)向，再進(jìn)行烘干、壓實(shí)而制得負(fù)極片。這種方式雖然能在一定程度上提高負(fù)極片的性能，但是仍不能達(dá)到最佳效果，這是因?yàn)榻?jīng)磁場(chǎng)排列好的石墨顆粒仍有較大自由度，在磁場(chǎng)撤掉后、負(fù)極片烘干之前，仍有一部分石墨顆粒會(huì)在漿料中轉(zhuǎn)向。為了避免這一情況，有人提出在烘干過(guò)程中一直保持磁場(chǎng)，此方法雖然能夠保證石墨顆粒的排列方向，但是設(shè)備復(fù)雜，不僅制造成本高，而且使用電磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)也需要大量的能源。

有鑒于此，石墨顆粒的定向排列成為負(fù)極片制備過(guò)程中亟需解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：提供一種鋰離子電池負(fù)極片的制備方法，以較低成本實(shí)現(xiàn)石墨的高度定向排列。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池負(fù)極片的制備方法，其包括以下步驟：制備含有石墨的負(fù)極漿料并將其涂布到基材上；對(duì)涂布后的基材進(jìn)行漿料烘干，并在漿料粘度最低的階段對(duì)烘干中的漿料施加磁場(chǎng)，使石墨顆粒的(004)平面垂直于基材平面；之后撤掉磁場(chǎng)，繼續(xù)將漿料烘干至固態(tài)。

作為本發(fā)明鋰離子電池負(fù)極片的制備方法的一種改進(jìn)，所述漿料粘度最低的階段是指漿料粘度升高至6000mPa.s之前的階段。

作為本發(fā)明鋰離子電池負(fù)極片的制備方法的一種改進(jìn)，所述施加磁場(chǎng)的時(shí)間不小于0.1S，磁場(chǎng)強(qiáng)度不小于0.5T。?

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明還提供一種涂膜干燥裝置，其包括涂布烘箱和安裝于涂布烘箱中的磁化干燥裝置，所述磁化干燥裝置的安裝位置為涂布烘箱中漿料粘度最低的位置。

作為本發(fā)明涂膜干燥裝置的一種改進(jìn)，所述磁化干燥裝置包括磁鐵和軟磁體板，磁鐵對(duì)稱設(shè)置于基材通道的上下兩面，軟磁體板設(shè)于磁鐵與基材通道之間并沿基材通道對(duì)稱，軟磁體板上開(kāi)設(shè)規(guī)則排列的通風(fēng)孔。

作為本發(fā)明涂膜干燥裝置的一種改進(jìn)，所述軟磁體板的厚度不小于1mm，兩層軟磁體板之間的間距為1mm至100mm。

作為本發(fā)明涂膜干燥裝置的一種改進(jìn)，所述磁鐵為永磁鐵或電磁鐵，其在基材通道處產(chǎn)生的磁場(chǎng)不小于0.5T。

作為本發(fā)明涂膜干燥裝置的一種改進(jìn)，所述磁化干燥裝置還包括控制磁鐵溫度的冷卻裝置，冷卻裝置包括循環(huán)管道和冷卻源。

作為本發(fā)明涂膜干燥裝置的一種改進(jìn)，所述磁鐵沿基材走帶方向均勻排布并與通風(fēng)孔間隔設(shè)置，或是分別設(shè)置于軟磁體板在基材走帶方向上的兩端。

作為本發(fā)明涂膜干燥裝置的一種改進(jìn)，所述磁鐵的一端與涂布烘箱直接接觸，并保持密封狀態(tài)，另一端與軟磁體板接觸或不接觸。

作為本發(fā)明涂膜干燥裝置的一種改進(jìn)，還包括與軟磁體板直接接觸的熱風(fēng)管道，干燥熱風(fēng)通過(guò)軟磁體板的通風(fēng)孔吹出。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明鋰離子電池負(fù)極片的制備方法及涂膜干燥裝置通過(guò)在漿料粘度最低的烘干階段對(duì)石墨進(jìn)行磁化，一方面降低了轉(zhuǎn)向阻力，有助于提高石墨顆粒的(004)平面的排列一致性，另一方面使石墨顆粒發(fā)生轉(zhuǎn)向后，立即進(jìn)入漿料固含量和粘度迅速升高的干燥階段，粘結(jié)劑使得石墨顆粒排列方向的高度一致性得以保持，從而在不提高生產(chǎn)成本和能耗的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了石墨在負(fù)極片中的高度定向排列，提高了鋰離子電池的性能。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明鋰離子電池負(fù)極片的制備方法及涂膜干燥裝置及其有益技術(shù)效果進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。