[發(fā)明專利]干燥電極組件的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710063024.5
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN107871844B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何錦鏢;王然石;申培華
• 申請（專利權(quán)）人: 皓智環(huán)球有限公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐晶;楊思捷

本文提供了一種干燥鋰離子電池的電極組件的方法，包括以下步驟：在高溫下在干燥箱中真空干燥電極組件；用熱的干燥空氣或惰性氣體填充干燥箱；重復(fù)真空干燥和氣體填充步驟2次或更多次。本文所公開的方法可以提供具有小于20ppm的含水量的電極組件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明涉及用于干燥鋰離子電池的電極組件的方法和通過本文所公開的方法制作的電極組件。

背景技術(shù)

在過去的二十年中，鋰離子電池(LIB)在便攜式電子設(shè)備(例如，移動(dòng)電話和筆記本電腦)的廣泛應(yīng)用中已經(jīng)引起了廣泛關(guān)注。由于電動(dòng)車輛(EV)和電網(wǎng)儲(chǔ)能的快速的市場發(fā)展，高性能、低成本的LIB當(dāng)前對大規(guī)模儲(chǔ)能設(shè)備提供了最有前景的選擇之一。

當(dāng)前，通過將活性電池電極材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑材料的精細(xì)粉末分散在合適的溶劑中來制備電極。可以將該分散液涂覆在諸如銅金屬箔或者鋁金屬箔的集流器上，然后在高溫下干燥以去除溶劑。陰極板和陽極板隨后與隔開陰極和陽極的隔膜堆疊或卷在一起以形成電池。

鋰離子電池制造過程對濕度敏感。高含水量的電池導(dǎo)致電化學(xué)性能的嚴(yán)重衰減且影響電池的穩(wěn)定性。因此，對于LIB的生產(chǎn)過程必須嚴(yán)格控制環(huán)境濕度。大多LIB在小于1％濕度的環(huán)境下生產(chǎn)。然而，由于嚴(yán)格的無水分過程，導(dǎo)致高昂成本。為了解決電極組件的濕度敏感問題，重要的是，在填充電解液之前干燥電極組件以降低電池中的含水量。

中國專利第104142045B號描述了干燥L(fēng)IB的電極組件的方法。該方法包括在30℃-100℃的溫度和真空下加熱電極組件；將干燥空氣或惰性氣體填充干燥箱；將這兩個(gè)步驟重復(fù)1次至10次。該方法提供的電極組件的含水量在430.5ppm和488.1ppm之間。

中國專利申請第105115250A號描述了干燥L(fēng)IB的電極組件的方法。該方法包括在85±5℃的溫度和真空下加熱電極組件；將熱的干燥氮?dú)馓畛涓稍锵洌粚⑦@兩個(gè)步驟重復(fù)10次至20次。該方法提供的電極組件的含水量小于200ppm。

中國專利第102735023B號描述了干燥L(fēng)IB的電極組件的方法。該方法包括在20℃-70℃的溫度和真空下加熱電極組件；將干燥空氣或干燥氮?dú)馓畛涓稍锵洌粚⑦@兩個(gè)步驟重復(fù)5次至50次。該方法提供的電極組件的含水量在110.1ppm和137.2ppm之間。

中國專利第103344097B號描述了干燥L(fēng)IB的電極組件的方法。該方法包括在75℃-85℃的溫度和真空下加熱電極組件；將非氧化性氣體填充干燥箱；將電極組件加熱至75℃-85℃；再次將電極組件真空干燥。然而，該方法沒有提供用于評價(jià)干燥過程的干燥的電極組件的含水量。

通過現(xiàn)有方法所干燥的電極組件的含水量在一百ppm至數(shù)百ppm之間，其會(huì)影響LIB的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率特性。鑒于上文，一直存在開發(fā)一種用于將LIB的電極組件干燥至低含水量的方法的需求。

發(fā)明內(nèi)容

通過本文所公開的各個(gè)方面和實(shí)施方式滿足了前述需要。

在一個(gè)方面中，本文提供了一種干燥電極組件的方法，包括以下步驟：

1)將至少一個(gè)陽極、至少一個(gè)陰極和插入在至少一個(gè)陽極和至少一個(gè)陰極之間的至少一個(gè)隔膜堆疊以制備電極組件；

2)將所述電極組件放入干燥室中；

3)在真空和約80℃至約155℃的溫度下，干燥所述電極組件；

4)用干燥空氣或惰性氣體填充所述干燥室；和

5)重復(fù)步驟3)和步驟4)以獲得干燥的電極組件，

其中基于干燥的電極組件的總重量，所述干燥的電極組件的含水量按重量計(jì)小于20ppm。

在一些實(shí)施方式中，電極組件在真空下干燥持續(xù)約5分鐘至約4小時(shí)或約30分鐘至約2小時(shí)的時(shí)段。