一種鋰離子電池電極連續輥壓工藝及其裝置的製作方法

2023-10-11 19:31:14 1

專利名稱：一種鋰離子電池電極連續輥壓工藝及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於電池製造領域，特別是涉及一種鋰離子電池電極連續輥壓工藝及其裝置。
背景技術：
目前，鋰離子電池電極的製作方式大致為先將攪拌好的正負極漿料(主要包括正 負極活性物質、粘結劑、導電劑、溶劑等)均勻的塗敷在集流體(正極為鋁箔或鋁網，負極為 銅箔或銅網)上，再通過烘烤將溶劑烘出，得到乾燥的電極；然後通過輥壓機(見圖一)將 電極壓實，再將電極分切成規定長度、寬度的小條，最後焊接引流體(正極為鋁帶，負極為 鎳帶或銅帶或銅鎳複合帶)，這樣就得到了最終的電極。但是電極通過輥壓機壓實到規定的 厚度後，經過一段時間會產生一定的反彈，使得電極的增厚，單位體積的電池中就很難容納 更多的電極活性物質，這樣電池的體積比容量難以提升，無法適應高端市場對於高體積比 容量鋰離子電池的需求。各個電池生產者都在嘗試使用各種方法來降低電極片的回彈率，如中國專利 CN1276529C公開了採用整片滾壓後二次分段滾壓的方法，以其解決電池電極卷太大放不進 電池殼內的問題，同時提高電池容量。可見其所述問題的關鍵在於電極片的回彈，該專利所 採用的方法比較複雜，操作困難，更不方便連續生產。

發明內容
本發明的目的在於提供一種減小鋰離子電池電極片滾壓後反彈量的方法，提高電 極片的單面面密度，提高電池的體積比容量。本發明提供了一種操作簡單的鋰離子電池電極片的連續輥壓裝置。本發明解決上述技術問題所採用的裝置為一種鋰離子電池電極片連續輥壓裝 置，包括放捲軸、軋輥和收捲軸，其特徵在於所述放捲軸與軋輥之間增加一個加熱裝置。作為優選，所述加熱裝置為帶有溫度控制的電烤箱。作為優選，所述的電烤箱的有效加熱長度為30-100釐米。作為優選，所述的電烤箱距離軋輥的距離為10-60釐米。應用於權利要求1所述的一種鋰離子電池電極片的連續輥壓工藝其特徵在於 電極片採用低溫熱滾壓，工藝步驟如下1)將乾燥好的整卷電極固定在放捲軸上；2)牽引電極穿過烘烤箱、軋輥直至收捲軸；3)打開烘烤箱升溫，調節系統糾偏和張力；4)調節軋輥壓力，溫度升至設定值，連續烘烤、輥壓開始；5)電極收至收捲軸，輥壓完成。採用這種工藝可以保證電極的乾燥度，增加電極片的可塑性，減少滾壓後電極片 的回彈率，可以適當增加電極片的單面面密度，因此在單位體積的電池中就可以放入更多的電極活性物質，一定程度上提升了電池的體積比容量。作為優選，正電極片輥壓前加熱溫度設置為120-150°C ；作為優選，負電極片輥壓前加熱溫度設置為80-120°C ；作為優選，採用熱輻射和對流的方式加熱電池電極片。綜上所述，本發明一種鋰離子電池電極片的連續輥壓裝置及其工藝帶來的有益效 果是可以保證電極的乾燥度，增加電極片的可塑性，減少滾壓後電極片的回彈率，適當增 加電極片的單面面密度，從而提升了電池的體積比容量，結構簡單，操作方便。


附圖1是現行鋰離子電池電極輥壓示意圖；附圖2是本發明的鋰離子電池電極連續輥壓裝置示意圖；附圖3是現行工藝和本發明工藝正極片厚度分布對比圖；附圖4是現行工藝和本發明工藝負極片厚度分布對比具體實施例方式下面結合附圖對一種鋰離子電池電極的輥壓工藝及其裝置作進一步說明。實施例本發明的鋰離子電池電極連續烘烤輥壓的工藝和改進裝置如附圖2所 示，其工藝主要包括1將塗敷乾燥好的整卷電極2固定在放捲軸1上；2穿過設置的烘烤 箱5進行加熱；3加熱的電極2牽引到輥壓機3上進行輥壓；4最後電極2收於收捲軸4 上；5電極的連續烘烤、輥壓完成。以423450AL型鋰離子電池為例，對該工藝提升電池的體積比容量做對比實驗，固 定電池型號、電極原材料和壓實密度，對比如下1、正電極，單面面密度2. 18g/cm2，基材鋁箔0.016mm，壓實密度3.90g/cm3，這樣壓 實厚度即約為2. 18*2/3. 9/10+0. 016 = 0. 128mm ；1)按現行工藝輥壓，抽取100電極小片，電極壓實後立即用千分尺測量厚度，每片 平均厚度為0. 1283mm;在真空狀態下靜置4小時後測量厚度，每片平均厚度為0. 1332mm，反 彈率3. 82% ；2)按本發明工藝輥壓，烘箱溫度設置為135°C，以同樣的方式抽取和測量，每片平 均厚度為0. 1282mm ；在真空狀態下靜置4小時後測量厚度，每片平均厚度為0. 1307mm,反 彈率1. 95% ；這樣可以把電極片的單面面密度提高到2. 236g/cmMl*2/3. 9/10+0. 016 = 0. 1332/(1+1. 95% )；(參見圖 3)2、負電極，單面面密度0.965g/cm2，基材銅箔0.010mm，壓實密度1.57g/cm3，這樣 壓實厚度即約為0. 965*2/1. 57/10+0. 010 = 0. 1330mm ；1)按現行工藝輥壓，抽取100電極小片，電極壓實後立即用千分尺測量厚度，每片 平均厚度為0. 1335mm ；在真空狀態下靜置4小時後，測量厚度，每片平均厚度為0. 1407mm, 反彈率5.39%。2)按本發明工藝輥壓，烘箱溫度設置為100°C，以同樣的方式抽取和測量，每片平 均厚度為0. 1334mm ；在真空狀態下靜置4小時後，測量厚度，每片平均厚度為0. 1383mm, 反彈率3. 67%。同理可以適當增加單面面密度到1.0654g/cmM2*2/l. 57/10+0. 010 =0. 1407/(1+3. 67% )；(參見圖 4) 綜合1、2我們可以按以下方法推算採用了本發明工藝生產的423450AL電池容量 可以提升到2. 236/2. 18*850 = 871mAh，提高2. 57%。而且正電極2. 236g/cm2的單面面密 度和負電極1. 0654g/cm2單面面密度都是在工藝容許的範圍內。
權利要求
一種鋰離子電池電極片連續輥壓裝置，包括放捲軸、軋輥和收捲軸，其特徵在於所述放捲軸與軋輥之間增加一個加熱裝置。
2.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池電極片連續輥壓裝置，其特徵在於所述加 熱裝置為帶有溫度控制的電烤箱。
3.根據權利要求2所述的一種鋰離子電池電極片連續輥壓裝置，其特徵在於所述的 電烤箱的有效加熱長度為30-100釐米。
4.根據權利要求2所述的一種鋰離子電池電極片連續輥壓裝置，其特徵在於所述的 電烤箱距離軋輥的距離為10-60釐米。
5.應用權利要求1所述的一種鋰離子電池電極片的連續輥壓工藝其特徵在於電極 片採用低溫熱滾壓，工藝步驟如下1)將乾燥好的整卷電極固定在放捲軸上；2)牽引電極穿過烘烤箱、軋輥直至收捲軸；3)打開烘烤箱升溫，調節系統糾偏和張力；4)調節軋輥壓力，溫度升至設定值，連續烘烤、輥壓開始；5)電極收至收捲軸，輥壓完成。
6.根據權利要求5所述一種鋰離子電池電極片的連續輥壓工藝其特徵在於正電極 片輥壓前加熱溫度設置為120-150°C ；
7.根據權利要求5所述一種鋰離子電池電極片的連續輥壓工藝其特徵在於負電極 片輥壓前加熱溫度設置為80-120°C ；
8.根據權利要求5所述一種鋰離子電池電極片的連續輥壓工藝其特徵在於採用熱 輻射和對流的方式加熱電池電極片。
全文摘要
本發明公開的是一種鋰離子電池電極連續輥壓工藝及其裝置其特徵在於電極片採用低溫熱滾壓工藝；所使用裝置為在放捲軸與軋輥之間增加一個加熱裝置。非常有益的是，可以保證電極的乾燥度，增加電極片的可塑性，減少滾壓後電極片的回彈率，適當增加電極片的單面面密度，從而提升了電池的體積比容量，結構簡單，操作方便。
文檔編號B30B3/00GK101877397SQ200910303609
公開日2010年11月3日 申請日期2009年6月24日 優先權日2009年6月24日
發明者姚宇均, 席敏傑, 曹國瑞, 曹長河, 潘美姿, 王從偉 申請人:寧波維科電池有限公司