[發(fā)明專利]一種提高鋰電池極片干燥效率的工藝

在審

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• 申請日: 2022-11-28
• 公開（公告）號: CN115842087A
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薛平;凌勇;董明
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州第一元素納米技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/139
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 徐律;范晴

本發(fā)明公開一種提高鋰電池極片干燥效率的工藝，包括以下步驟：步驟1，將箔材極卷的放卷端安裝在涂布機的放卷轉(zhuǎn)動軸上，極卷的收卷端安裝在收卷轉(zhuǎn)動軸上，啟動涂布機，箔材開始收卷；步驟2，放卷與涂布頭之間的等離子表面處理機對箔材的表面進行等離子處理；步驟3，使用激光打孔機在箔材的表面打孔；步驟4，將正極或負極漿料涂布在箔材的其中一個面上；步驟5，箔材通過過熱蒸汽室，蒸發(fā)正極或負極漿料內(nèi)的N?甲基吡咯烷酮；步驟6，極卷翻面后重復步驟1～5。漿料內(nèi)粘結(jié)劑遇水富集固化粘附在正極或負極顆粒與極片交界面。分散劑與水形成共沸物后被過熱蒸汽干燥。采用該工藝干燥的極片，粘結(jié)性好，干燥速率快、粘結(jié)劑用量少、極片電阻小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池干燥工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高鋰電池極片干燥效率的工藝。

背景技術(shù)

隨著鋰離子電池行業(yè)的發(fā)展，鋰離子電池應用越來越廣，而市場對鋰離子電池的要求也越來越高，尤其是對鋰離子電池的能量密度要求越來越高，特別是在電動汽車技術(shù)日益完善的今天，鋰離子動力電池不但要求有較高的能量密度以保證電動汽車的續(xù)航里程，同時也需要具有優(yōu)良的循環(huán)壽命。

而鋰離子電池電極的干燥對于鋰離子電池的壽命與容量有很大的作用，現(xiàn)有干燥電極的方法是將涂布好的極片直接進行真空干燥。這種方式的缺點是溫度高，時間長，能耗多。高溫導致粘結(jié)劑遷移到電極表面，降低附著力，并導致粘合劑分布不均勻和電極分層。粘結(jié)劑的不均勻分布也會影響電化學性能，包括阻抗和倍率性能。電極中粘結(jié)劑和導電劑的組分分離導致粘結(jié)劑和導電碳濃度從涂層的頂部到底部依次降低。隨著干燥溫度和溶劑用量的增加，偏析現(xiàn)象也隨之增加。導電碳更集中在涂層的頂面區(qū)域，并在低干燥速率下從頂部到底部線性減少。組分分離降低了電極涂層和集流體之間的粘合強度，并導致阻抗顯著增加。因此，為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明由此而來。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提供了一種提高鋰電池極片干燥效率、降低極片電阻的工藝。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的目的在于提供一種提高鋰電池極片干燥效率的工藝，包括以下步驟：

步驟1，將箔材極卷的放卷端安裝在涂布機的放卷轉(zhuǎn)動軸上，極卷的收卷端安裝在收卷轉(zhuǎn)動軸上，啟動涂布機，箔材開始收卷；

步驟2，放卷與涂布頭之間的等離子表面處理機對箔材的表面進行等離子處理，清除箔材表面的污染物和/或氧化層；

步驟3，使用激光打孔機在箔材的表面打孔；

步驟4，將正極漿料或負極漿料涂布在箔材的其中一個面上；

步驟5，箔材通過過熱蒸汽室，蒸發(fā)正極漿料或負極漿料內(nèi)的N-甲基吡咯烷酮；

步驟6，極卷翻面后重復步驟1～5，以在箔材的另一面也粘附正極漿料或負極漿料。

本發(fā)明的發(fā)明機理：電極干燥過程中的典型相變過程。隨著溶劑蒸發(fā)，漿液相變成半漿液，然后進一步去除溶劑以形成涂層的凝聚層，最終形成壓實的固體薄膜涂層。傳統(tǒng)的干燥過程中，隨著溶劑的蒸發(fā)，相內(nèi)各組分會遷移、分離，造成薄膜涂層上下組分不均勻，進而增加電池阻抗降低倍率性能。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是：

本發(fā)明過熱水蒸汽通過箔材上的激光打孔后接觸正極漿料或負極漿料，使得漿料內(nèi)粘結(jié)劑富集到漿料與箔材交界面并快速固化，保證了正極或負極顆粒與箔材的粘結(jié)性。過熱水蒸汽汽體密度高、熱容大，對極片的加熱效率高，水蒸汽本身是惰性氣，不會造成氧化材料，消除了有機溶劑NMP的燃燒爆炸風險。通過過熱蒸汽室時，分散劑NMP與水形成共沸物，降低極片的干燥時間。有效減少了長時間干燥造成的導電劑遷移極片電阻升高，極片電阻降低20～40％。綜上，通過過熱蒸汽室時，水蒸汽中的水分將粘結(jié)劑快速固化，鎖定所有組分，使得干燥后薄膜內(nèi)各組分均勻分散，降低極片電阻，減少粘結(jié)劑使用量，且使得分散劑與水形成共沸物，減少極片的干燥時間，降低能耗。

附圖說明