[發明專利]干法制膜過程中纖維化程度的監控方法、干法制膜方法、干法電極片的制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210082314.5
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114441408A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 肖強;蔡挺威;秦士林;張耀法;張超;馬忠龍
• 申請（專利權）人: 蜂巢能源科技(無錫)有限公司
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;H01G11/40;H01G11/86;H01M4/04;H01M50/403
• 代理公司: 北京遠智匯知識產權代理有限公司 11659
• 代理人: 韓承志

本發明公開了一種干法制膜過程中纖維化程度的監控方法、干法制膜方法、干法電極片的制備方法和應用。所述監控方法通過物料的比表面積變化來監控粘結劑的纖維化程度。所述干法制膜方法包括以下步驟：將物料干法混合后進行纖維化處理，開煉后輥壓至預設厚度，得到干法膜片。所述干法電極片的制備方法利用平板熱壓的方法使干法電極膜和集流體貼合。根據比表面積的變化來監控粘結劑的纖維化水平，便于選用粘結劑充分纖維化的物料來制備膜片，該方法操作簡單，數據準確，易于推廣，其膜片拉伸強度、極片剝離力有明顯提升，進一步地，通過平板熱壓的方式貼合集流體能夠減少輥壓時導致的箔材褶皺，提升電芯的性能。

技術領域

本發明涉及膜片制備和電池技術領域，涉及一種監控干法制膜過程中纖維 化程度的方法、干法制膜方法、干法電極片的制備方法和應用。

背景技術

隨著水電、太陽能、風能、生物質能、地熱能等可再生能源的迅速發展， 我們正在步入一個傳統能源與可再生能源齊頭并進的新時代，尤其是隨著節能 與環保理念的日益深入，推動著能源結構不斷向可持續化、清潔化能源方向發 展。

近年來，人們致力于新能源汽車的發展，目前阻礙新能源汽車普及的主要 問題是成本問題。目前從新材料的研究到先進的電池體系的開發，都向著一個 目標前進著，那就是降低成本。現在電池中的正負極制備均采用的濕法涂布的 工藝，雖然經過不斷優化，工藝和設備已經達到了非常成熟的階段，但不可否 認在濕法涂布后需要經過烘干、溶劑回收再處理等繁瑣的過程，其中制膠、勻 漿涂布、極片烘烤、NMP回收等設備占地面積大，成本高，維護成本及人力投 入大。相對傳統的濕法涂布工藝，現在很多公司及科研單位將目光聚焦到了超 級電容器產品生產工藝里的干法電極制備技術，該技術僅需要將活性物質與粘 結劑混料后進行熱輥壓即可完成極片的制備，制備過程中無需NMP類溶劑的添 加及干燥回收工藝，不僅大大簡化了極片的制備工藝，而且可以使電池制造成 本大幅度下降，同時全程沒有有害溶劑的使用，也解決了電池制造過程中帶來 的環境污染問題。目前，國內很多企業研究院都在做干法工藝、配方、設備等 各個方面的研究。

但是這些研究大多處于起步階段，距離量產應用還有很多路要走，還有許 多問題亟需解決。其中，粘結劑的纖維化程度是影響極片成膜的重要因素，但 目前的技術水平缺乏有效的監控手段來檢測粘結劑的纖維化情況，只能憑借經 驗或成膜后的膜片質量來判斷，這種判斷方式誤差大，效率低，容易出錯并且 難以補救，造成良品率低等問題，不利于量產開發。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種干法制膜過 程中纖維化程度的監控方法、干法制膜方法、干法電極片的制備方法和應用， 尤其在于提供一種干法制膜過程中纖維化程度的監控方法、干法制膜方法、干 法電極、干法電極片的制備方法和電池。

為達上述目的，本發明采用如下技術方案：

第一方面，本發明提供一種干法制膜過程中纖維化程度的監控方法，所述 監控方法通過物料的比表面積變化來監控粘結劑的纖維化程度；

所述物料為用于膜制備的物料。

該監控方法具有高效便捷的優點，通過測試物料的比表面積，根據比表面 積的變化來監控粘結劑的纖維化水平。從而便于選用粘結劑充分纖維化的物料 來制備膜片(例如正極膜或負極膜)，該方法操作簡單，數據準確，易于推廣， 解決了現有技術中干法電極制備工藝中粘結劑纖維化程度難以監控的問題。

以干法制備干法正極膜為例進行說明，用于制備干法正極膜的物料包括正 極活性材料、導電劑和可纖維化的粘結劑，正極活性材料采用三元NCM，導電 劑采用Super-P(簡稱SP)和石墨烯，粘結劑采用聚四氟乙烯(PTFE)，由于 三元NCM顆粒及PTFE比表較小，而導電劑SP及石墨烯比表很大，將物料混 合均勻后，粘結劑纖維化以前，導電劑的比表占混合后的物料比表的主要因素， 隨著纖維化的進行，PTFE發生纖維化，拉絲形成網絡狀結構，這種網狀結構很 容易吸附粘接導電劑，導電劑顆粒被粘結劑粘接成團后，比表面積下降，粘結 劑纖維化程度越高，混合物料的比表越小。