[發明專利]一種降低電池短路率的涂布設計方法

在審

• 申請號: 201711077520.2
• 申請日: 2017-11-04
• 公開（公告）號: CN107895770A
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 孫磊;安富強
• 申請（專利權）人: 山西長征動力科技有限公司
• 主分類號: H01M2/34
• 分類號: H01M2/34;H01M4/139
• 代理公司: 北京紐樂康知識產權代理事務所(普通合伙)11210
• 代理人: 李立娟

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，特別是涉及一種降低電池短路率的涂布設計方法。

背景技術

隨著鋰離子動力電池在電動大巴、乘用車等領域的大量普及應用，各電池企業開發先進技術、提高產線自動化水平來提高電池的一致性和良品率。而在鋰離子電池制作過程中，由極片分切成型引起的毛刺，會在高電壓微短路測試時，引發隔膜擊穿、正負極短路，造成電池失效，嚴重降低電池的良品率；不易檢測的單個電芯的微短路，會造成電池之間的不一致性，導致模組無法使用。

正、負極片的分切和成型過程中，尤其在料區和極耳的交接處，空白的銅鋁箔很薄、延展性強，不易分切，更容易形成毛刺。我們可以改進涂布方法，在料區和極耳交接處涂布一層寬度為<5mm、涂布單面厚度為≤5um的陶瓷涂層，陶瓷層有一定硬度、并易于分切，有良好的絕緣性，能夠在很大程度上降低毛刺率，減少電芯的微短路情況發生。同時，極大程度降低輥壓后由于涂覆區和極耳區由于延展不均勻造成的褶皺。

發明內容

針對相關技術中的問題，本發明提出一種降低電池短路率的涂布設計方法，能夠有效解決上述問題。

為實現上述技術目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種降低電池短路率的涂布及分切方法，具體包括如下步驟：

S1：設計涂布區域：涂布區域在從左至右的橫向上呈區域A、B、C、D和E交替分布，區域A的寬度為La；區域B的寬度為Lb<5mm，涂布單面的厚度為Hb≤5um；區域C的寬度為Lc，涂布厚度為Hc；區域D的寬度Ld<5mm，涂布單面厚度Hd≤5um；區域E的寬度為Le，區域A和E為極耳區；

S2：涂布：在區域C上涂布正極漿料或負極漿料，制得正極片或負極片；在區域B和區域D上涂敷陶瓷涂層。

S3：分切：在區域C的中部沿極片涂布方向切割，形成與兩側的極耳區A和E分別連接的左極片區C1及右極片區C2，所述左極耳區沿所述涂布方向排布有多個左極耳，所述右極耳區沿所述涂布方向排布有多個右極耳，切除所述左極耳區與右極耳區上多余空白箔，沿與所述涂布方向垂直的方向上切割極片，完成極片的分切。

進一步的，S2中所述正極片制備的具體步驟如下：

S211：將PVDF粘結劑充分溶解在NMP溶劑中，制備成2-15%PVDF溶液；

S212：將導電劑加入PVDF溶液， 1000-5000rpm高速攪拌1-3h, 使導電劑均勻分散在PVDF膠液中，導電劑的加入量占固體粉料質量的0.5～10%；

S213：按一定配比加入正極材料，1000-5000rpm高速攪拌1-10h, 制備成分散均勻的正極漿料；

S214：采用涂布機將以上制得的正極漿料涂敷在鋁箔集流體上，烘干制成所需寬度的雙面涂布正極片。

進一步的，S213中所述正極材料為磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元材料、鈷酸鋰或NCA。

進一步的，S2中所述負極片制備的具體操作步驟如下：

S221：將CMC增稠劑充分溶解在去離子水中，配置成0.5～5%CMC溶液；

S222：將導電劑加入CMC溶液，1000-5000rpm高速攪拌1-3h, 使導電劑均勻分散在CMC溶液中，導電劑的加入量占固體粉料質量的0.5～10%；

S223：按一定配比加入負極材料，1000-5000rpm高速攪拌1-10h, 制成分散均勻的負極漿料；

S224：采用涂布機將以上制得的負極漿料涂敷在銅箔集流體上，制成所需幅寬的雙面涂布負極片。

進一步的，S223中所述負極材料為石墨、硬碳、軟碳或鈦酸鋰。

進一步的，S2中所述涂敷陶瓷涂層的制備具體步驟包括：

S231：采用PVDF為膠黏劑，NMP做溶劑，制備成2～15%PVDF溶液；

S232：將配制好的陶瓷顆粒粉末加入PVDF溶液中100-1000rpm低速攪拌1-3h，然后真空1000-5000rpm攪拌20-25h使物料充分分散，制成均勻的陶瓷分散漿料；

S233：采用涂布機將上述陶瓷漿料均勻涂覆在活性材料區的兩邊，陶瓷層的寬度為2-5mm。

進一步的，S232中所述陶瓷顆粒粉末為Al₂O₃、ZrO₂、MgO或勃姆石。

本發明的有益效果：采用本發明優化的極片涂布方法，可以很大程度上減少極片分切引起的毛刺，降低電池的短路率，同時，極大程度緩解了由于輥壓后活性材料涂覆區與銅鋁箔延展不均勻造成的褶皺。