[發明專利]一種極片成型的擠出頭及包括其的成型裝置及其成型方法和制備方法

在審

• 申請號: 202010969643.2
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112072063A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 鄧輝輝;曹浪;孫佩玲;王品高;張俊;祝媛;劉建華;劉金成
• 申請（專利權）人: 惠州億緯鋰能股份有限公司;惠州億緯創能電池有限公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供了一種極片成型的擠出頭及包括其的成型裝置及其成型方法和制備方法，所述的擠出頭包括擠出頭殼體，所述的擠出頭殼體內部沿擠出方向開設有貫通的擠出通道；所述的擠出通道沿擠出方向分為依次對接貫通的過渡腔和成型腔，沿擠出方向，所述的過渡腔的內壁環面的直徑漸縮?；旌虾玫臉O片混料采用螺桿擠出成一定厚度的極片，干燥后直接通過特定的裁切模具，即可完成不同型號的特型極片制作。相比較其他極片的制備方法，制作效率明顯提升。

技術領域

本發明屬于極片制備技術領域，涉及一種極片成型的擠出頭及包括其的成型裝置及其成型方法和制備方法，尤其涉及一種用于異型極片成型的擠出頭及包括其的成型裝置及其成型方法和制備方法。

背景技術

隨著物聯網建設的快速推進，智慧城市概念深入人心，電池的應用模式趨于多樣化，同時越來越多的設計和產品開發在特殊形狀的電池，用于智能監測，智能計量，智能追蹤，智能磨損和醫療器械上。異型電池的電池形狀可以呈現規則或者不規則的幾何形狀，包括幣式電池，方型電池，六角電池，三角形電池，扇形電池等。與此同時，異型電池使用的碳正極結構與常見的圓柱形電芯不同，需求不同規格形狀的電池極片。

比如，方形電池使用1-3mm厚度的長方形碳片，幣式電池使用直徑3-30mm，厚度1-4mm圓形碳片或者圓環型碳片，扇形電池則需要一定弧度、直徑和厚度的碳片。此類碳片都有兩個共同的要求，一就是對極片的厚度要求極高，如果極片的厚度超出標準，組裝過程中就會壓塌邊膜造成短路，長期高溫放電過程中會出現外殼臌脹的情況。如果極片的厚度低于標準，組裝后正極、邊膜和鋰帶之間接觸不好，表現出差的集流效果。二就是正極碳片的截面需要平整無毛刺，并具有一定的強度，有利于極片的組裝過程。

目前碳片主要有二種成型方式：

第一種成型方式為沖壓成型，即先將正極材料，導電劑，粘合劑等混合，制粒成直徑2-4nm的顆粒正極，平鋪在模具內，壓力直接壓制成型。

例如：CN104201381B一種鋰離子電池的制作方法，包括以下步驟：分別制作正極片和負極片：將粘合劑和導電劑粉料以及正極活性物質或負極活性物質粉料混合攪拌均勻后，加熱到80～200℃，放入內置金屬網的預制模具中，對模具中的粉料施加3～20MPa的壓力，使之成型，分別得到正極成型體和負極成型體；所述金屬網的一端形成有伸出于所述正極成型體或負極成型體側邊之外的導電極耳；將正極成型體和負極成型體浸入陶瓷溶液中，烘干后所述正極成型體和負極成型體表面包覆一層陶瓷層；再將正極成型體和負極成型體浸入高分子聚合物溶液中，烘干后在正極成型體和負極成型體表面形成高分子聚合物層，得到正極片和負極片。

這種沖壓成型工藝制備得到的極片存在一定的結構不足，原因在于：成型后的正極顆粒僅靠物理作用擠壓在一起，極片強度低，在模具中脫模時、物料搬移時、極片裝配時，集流體安裝時都存在極片散碎風險，不利于自動化組裝。另外，在壓制前，如果正極平鋪在模具中不均勻時，成型后正極極片的厚度出現不均勻，甚至無法成型。

第二種成型方式為輥壓成型，即先將正極材料，導電劑，粘合劑等混合均勻，烘干后將混合材料浸泡在乙醇溶液中，正極中因為粘合劑的存在，吸收乙醇溶液后表現出一定的強度，再經過輥壓成一定厚度的極片，烘干后通過沖壓裁切設備，得到不同形狀的正極極片。

例如：CN110407300A公開了一種多孔碳混合炭黑輥壓電極材料的制備方法，包括以下步驟；(1)將多孔碳、炭黑、聚四氟乙烯和乙醇組成的混合體系超聲分散均勻，得到混合體系A，其中多孔碳的質量、炭黑的質量和乙醇的體積之比為(4～12)mg：(10～30)mg：(1～3)ml，將混合體系A攪拌至粘稠狀，得到初步改性的輥壓電極材料催化層；將炭黑、聚四氟乙烯和乙醇組成的混合體系超聲分散均勻，得到混合體系B，將混合體系B攪拌至粘稠狀，得到初步改性的輥壓電極材料擴散層；(2)將初步改性的輥壓電極材料催化層、初步改性的輥壓電極材料擴散層分別輥壓至金屬網狀物的上表面和下表面，得到初步改性的輥壓電極材料；(3)將初步改性的輥壓電極材料進行退火處理，之后冷卻至室溫得到多孔碳混合炭黑輥壓電極材料。