一種鋰離子電池正極擠壓塗布方法與流程
2023-07-29 13:47:31 1
本發明屬於動力鋰離子電池
技術領域：
，具體是一種鋰離子電池正極擠壓塗布方法。
背景技術：
：鋰電池內部一般由正極材料及其集流體、負極材料及其集流體、電解液、隔膜、外殼等部分組成。其中正極材料含量和負極材料含量按一定比例配對，共同決定電池的容量，而其它組成部分只起到構成電池體系的作用，本身並不提供容量。在鋰電池各組份都已經確定的前提下，要提高其能量密度，唯一途徑就是提高正極材料和負極材料在電池中的比例，則分別提高正、負極材料在其集流體上單位面積的敷料量，也就是正、負極片的塗布面密度。塗布屬於鋰離子電池生產中核心工藝之一，鋰電池正極塗布工藝包括放卷→接片→拉片→張力控制→自動糾偏→塗布→乾燥→自動糾偏→張力控制→自動糾偏→收卷等一系列工藝過程。對於將液體塗布於支撐體上，目前大約存在十幾種塗布方法。在早期的鋰離子電池的實驗研究中，常見的極片塗布有刮刀、刮棒等簡單極片塗布方式，此類塗布方法只能實現較薄、少批量的極片塗布。隨後又衍生了一種轉移式塗布技術，但是這種技術存在一定的缺陷，無法滿足高粘度、高精度塗布的需求。目前較為先進的塗布技術是擠壓塗布技術，這種塗布技術能夠實現高精度、大批量塗布需求，是一種比較理想的塗布技術。傳統的鋰電池正極塗布工藝易出現面密度一致性較差、極片塗布易出現折皺、拉漿輥壓後易出現顆粒等缺陷。因此，針對傳統正極塗布工藝的缺陷，提出一種新型的鋰離子動力電池正極塗布的方法。技術實現要素：本發明的目的在於克服現有技術，提供一種鋰離子電池正極擠壓塗布方法。本發明的目的可以通過以下技術方案實現：一種鋰離子電池正極擠壓塗布方法，其特徵在於，包括以下步驟：(1)按質量比磷酸鐵鋰：PVDF：超導炭黑：導電石墨＝(92.5-95):(2.5-3.5):(0.5-1):(1.5-3.5)準備正極漿料，加入溶劑調節正極漿料固含量為46-56％，粘度為4000-13000mPa·s，將正極漿料通過刮刀過濾器過濾後存貯於密封罐中備用；(2)將正極漿料採用擠壓塗布機均勻塗布於集流體的正面，塗布模頭與背輥間隙為150-250μm，烘乾，測試面密度，控制目標單面塗布面密度為165-170g/m2；(3)將正面已塗布集流體換卷進行第二次單面塗布，即將正極漿料均勻塗布在集流體的反面，烘乾，測試面密度，控制正極極片目標總體塗布面密度為331-339g/m2；(4)控制塗布走速不大於20m/min，塗布張力130-140N，控制烘箱的溫度53-127℃，風機頻率20-31HZ，糾偏設置為自動糾偏形式，將塗布後的正極極片過烘箱；(5)將過烘箱後的正極極片通過傳動設備進行收卷，收卷時不定期使用無水乙醇或N-甲基吡咯烷酮溶液擦拭傳輸輥軸。進一步方案，所述步驟(1)刮刀過濾器的目數為120目。進一步方案，所述步驟(2)集流體是覆碳鋁箔，所選用的覆碳鋁箔面密度為53-56g/m2，所述覆碳鋁箔基材塗布量為0.4-0.7g/m2。進一步方案，所述正面塗布和反面塗布過程中不定期使用無水乙醇或N-甲基吡咯烷酮溶液對輥軸進行擦拭。正極漿料在送入密封罐中之前儲存於中轉罐中，在不提供塗布只是儲存漿料時，12h以內真空度≤-0.06Mpa、轉速25rpm攪拌，超過12h報技術部門確認。正常提供塗布漿料時，低速20rpm攪拌。發生塗布異常，超過1h並在12h以內不能塗布，真空度≤-0.06Mpa、轉速25rpm攪拌，超過12h報技術部門確認。在儲存過程中應開啟循環冷凍水。本發明的有益效果：本發明採用擠壓塗布的方法，嚴格控制漿料的固含量和粘度，塗布之前將漿料通過刮刀過濾器進行過濾，塗布基材選擇的是覆碳鋁箔集流體，摒棄了傳統鋰電池正極塗布工藝易出現面密度一致性較差、極片塗布易出現折皺、拉漿輥壓後易出現顆粒、極片剝離強度不高等缺陷；由於膠片塗布傳輸技術與鋰電池塗布傳輸技術類似，我們將膠片塗布傳輸技術應用於極片塗布工藝中，避免了塗布出現折皺現象。通過對塗布漿料的改善避免了拉漿輥壓後極片出現顆粒的弊端。操作不僅簡單便捷，在一定程度上提高了正極塗布的一致性。附圖說明圖1是實施例一面密度直方圖分布。圖2是實施例二面密度直方圖分布。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細描述。實施例122.5Ah鋰離子電池正極擠壓塗布方法：將質量比為3.5％PVDF溶解於適量純水中，再加入質量比為92.5％磷酸鐵鋰、質量比為0.5％超導炭黑、3.5％導電石墨，在攪拌機中高速攪拌成均勻的漿料，添加N-甲基吡咯烷酮溶液使其固含量為56％，粘度為4000mPa·s，將正極漿料通過120目刮刀過濾器過濾後存貯於密封罐內備用，控制正極塗布機摸頭參數，左模頭參數為：零點位置為4243.4，實際位置為4191.3+52.1，設定位置為+50；右模頭參數為：零點位置為2669.4，實際位置為2567.2+102.2，設定位置為+100。塗布走速為18m/min,塗布張力為135N，螺杆泵轉速為109rpm，將正極漿料採用擠壓塗布機均勻塗布於集流體的正面，覆碳鋁箔集流體塗布量為0.4-0.7g/m2，其面密度為53-56g/m2，塗布模頭與背輥間隙為150-250μm，烘乾，測試面密度，控制目標單面塗布面密度為168g/m2；翻轉正面已塗布的集流體，將所製備的正極漿料均勻塗布在集流體的反面，烘乾，測試面密度，控制正極極片總體塗布(去除覆碳鋁箔面密度)面密度為335g/m2。控制傳送設備的走速，控制烘箱的溫度以及風機頻率，糾偏設置為自動糾偏形式，將塗布後的正極極片過烘箱。烘箱及其風機頻率如表一所示。將過烘箱後的極片通過傳動設備進行收卷，塗布過程及收卷時不定期使用無水乙醇擦拭傳輸輥軸。圖1是實施例一面密度直方圖分布。表一烘箱編號1#2#3#4#5#6#7#烘箱溫度(℃)95.095.0110.0120.0120.0125.0125.0風機頻率(Hz)25252524252020烘箱編號8#9#10#11#12#13#14#烘箱溫度(℃)125.0127.0127.0127.088.073.053.0風機頻率(Hz)22222225272730實施例225Ah鋰離子電池正極擠壓塗布方法：將質量比為2.5％PVDF溶解於適量純水中，再加入質量比為95％磷酸鐵鋰、質量比為1％超導炭黑、1.5％導電石墨，在攪拌機中高速攪拌成均勻的漿料，添加N-甲基吡咯烷酮溶液使其固含量為53％，粘度為9500mPa·s，將正極漿料通過120目刮刀過濾器過濾後存貯於密封罐內備用，控制正極塗布機摸頭參數，左模頭參數為：零點位置為4243.4，實際位置為4223.8+19.6，設定位置為+20；右模頭參數為：零點位置為2669.4，實際位置為2614.9+54.5，設定位置為+54。塗布走速為18m/min,塗布張力為130N，螺杆泵轉速為91.5rpm，將正極漿料採用擠壓塗布機均勻塗布於集流體的正面，覆碳鋁箔集流體塗布量0.4-0.7g/m2，其面密度為53-56g/m2，塗布模頭與背輥間隙為150-250μm，烘乾，測試面密度，控制單面塗布面密度為165g/m2；翻轉正面已塗布的集流體，將所製備的正極漿料均勻塗布在集流體的反面，烘乾，測試面密度，控制正極極片總體塗布(去除覆碳鋁箔面密度)面密度為334g/m2。控制傳送設備的走速，控制烘箱的溫度以及風機頻率，糾偏設置為自動糾偏形式，將塗布後的正極極片過烘箱。烘箱及其風機頻率如表二所示。將過烘箱後的極片通過傳動設備進行收卷，塗布過程及收卷時不定期使用無水乙醇擦拭傳輸輥軸。圖2是實施例二面密度直方圖分布。表二烘箱編號1#2#3#4#5#6#7#烘箱溫度(℃)80.090.095.0110.0110.0125.0125.0風機頻率(Hz)25252524252020烘箱編號8#9#10#11#12#13#14#烘箱溫度(℃)125.0125.0127.0114.085.077.055.0風機頻率(Hz)22222225272731實施例3將質量比為2.5％PVDF溶解於適量純水中，再加入質量比為93.5％磷酸鐵鋰、質量比為1.5％超導炭黑、2.5％導電石墨，在攪拌機中高速攪拌成均勻的漿料，添加N-甲基吡咯烷酮溶液使其固含量為46％，粘度為10500mPa·s，將正極漿料通過120目刮刀過濾器過濾後存貯於密封罐內備用，控制正極塗布機摸頭參數，左模頭參數為：零點位置為4243.4，實際位置為4223.8+19.6，設定位置為+20；右模頭參數為：零點位置為2669.4，實際位置為2614.9+54.5，設定位置為+54。塗布走速為15m/min,塗布張力為140N，螺杆泵轉速為105rpm，將正極漿料採用擠壓塗布機均勻塗布於集流體的正面，覆碳鋁箔集流體塗布量0.4-0.7g/m2，其面密度為53-56g/m2，塗布模頭與背輥間隙為150-250μm，烘乾，測試面密度，目標的單面塗布面密度為170g/m2；翻轉正面已塗布的集流體，將所製備的正極漿料均勻塗布在集流體的反面，烘乾，測試面密度，控制正極極片目標總體目標塗布(去除覆碳鋁箔面密度)面密為339g/m2。控制傳送設備的走速，控制烘箱的溫度以及風機頻率，糾偏設置為自動糾偏形式，將塗布後的正極極片過烘箱。將過烘箱後的極片通過傳動設備進行收卷，塗布過程及收卷時不定期使用無水乙醇擦拭傳輸輥軸。以上內容僅僅是對本發明的構思所作的舉例和說明，所屬本
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的技術人員對所描述的具體實施例做出的各種修改或補充或採用類似的方式替代，只要不偏離發明的構思或者超越本權利要求書所定義的範圍，均應屬於本發明的保護範圍。當前第1頁1 2 3