[發明專利]干燥電極組件的方法

有效

• 申請號: 201710063025.X
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN107871853B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 何錦鏢;王然石;申培華
• 申請（專利權）人: 皓智環球有限公司
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139;F26B9/06;F26B5/04;F26B21/10;F26B21/14;F26B25/00
• 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，包括在高溫和真空下以兩個相繼的階段干燥電極組件；用熱的干燥空氣或惰性氣體填充干燥箱；重復真空干燥和氣體填充步驟多次。本文所公開的方法特別適用于干燥使用水性粘結劑的電極組件。

技術領域

本發明涉及電池領域。具體而言，本發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

在過去的二十年中，鋰離子電池(LIB)在便攜式電子設備(例如，移動電話和筆記本電腦)的廣泛應用中已經引起了廣泛關注。由于電動車輛(EV)和電網儲能的快速的市場發展，高性能、低成本的LIB當前對大規模儲能設備提供了最有前景的選擇之一。

當前，通過將活性電池電極材料、導電劑和粘結劑材料的精細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。高含水量的電池導致電化學性能的嚴重衰減且影響電池的穩定性。因此，對于LIB的生產過程必須嚴格控制環境濕度。大多LIB在小于1％濕度的環境下生產。然而，由于嚴格的無水分過程，導致高昂成本。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LIB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；將這兩個步驟重復1次至10次。該方法提供的電極組件具有在430.5ppm和488.1ppm之間的含水量。

中國專利申請第105115250A號描述了干燥LIB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；將熱的干燥氮氣填充干燥箱；將這兩個步驟重復10次至20次。該方法提供的電極組件具有小于200ppm的含水量。

中國專利第102735023B號描述了干燥LIB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氣填充干燥箱；將這兩個步驟重復5次至50次。該方法提供的電極組件具有在110.1ppm和137.2ppm之間的含水量。

中國專利第103344097B號描述了干燥LIB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干燥過程的干燥的電極組件的含水量。

上述專利文獻都沒有公開任何在電極中的粘結劑組合物，用于評價干燥曲線和粘結劑組合物之間的關系。此外，如通過現有方法所干燥的電極組件的含水量在一百ppm至數百ppm之間，其會影響LIB的循環穩定性和倍率特性。

鑒于上文，一直存在開發一種用于將LIB的電極組件干燥至低含水量的方法的需求。并且一直存在對于具有低的含水量和良好的電化學性能的電極組件的需求。

發明內容

通過本文所公開的各個方面和實施方式滿足了前述需要。

在一個方面中，本文提供了一種干燥電極組件的方法，包括以下步驟：

1)將至少一個陽極、至少一個陰極和插入在至少一個陽極和至少一個陰極之間的至少一個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50℃至約90℃的溫度下，干燥所述電極組件持續5分鐘至4小時的時段；

4)在真空和約80℃至約155℃的溫度下，進一步干燥所述電極組件；

5)用干燥空氣或惰性氣體填充所述干燥室；和