專利名稱：除水裝置及改善鋰離子電池正負(fù)極極片含水量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種除水裝置及改善鋰離子電池正負(fù)極極片含水量的方法。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)碼產(chǎn)品、電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)轎車、電動(dòng)裝卸車等相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)品的日益成熟和發(fā)展，對鋰離子電池一致性和成本等要求也越苛刻。為能提高鋰離子電池的穩(wěn)定性和拓展鋰離子電池在相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用及發(fā)展的重要性，在鋰離子電池的制造和控制過程中，降低水分含量控制成本是一個(gè)重要突破口。鋰離子電池組成由正極活性物質(zhì)(LiCo03、LiMnO2、LiNitl. zCoQ. yMna x0、LiMPO4),負(fù)極活性物質(zhì)(石墨)，電解質(zhì)(LiPF6等)，隔離器(PP、PE)，銅箔，鋁箔，不同材質(zhì)殼體等組成。在鋰離子電池中，水分的多少是影響鋰離子電池綜合性能的關(guān)鍵因素，水分與鋰離子電池電解質(zhì)(LiPF6)發(fā)生分解反應(yīng)生成氫氟酸(HF) JPH2CHLiP F6 — LiF+2HF丨+POF3,由于HF為高毒性氣體和具有強(qiáng)腐蝕性。氫氟酸(HF)物質(zhì)會對鋰離子電池正極活性物質(zhì)有不同程度的溶解，會在鋰離子電池負(fù)極活性物質(zhì)顆粒或負(fù)極片表面形成不同程度沉積物，影響鋰離子電池負(fù)極SEI膜的形成，或破壞鋰離子電池負(fù)極形成的SEI膜，增加了界面阻抗，從而影響鋰離子電池綜合性能。目前，為減少正、負(fù)極片活性物質(zhì)顆粒與顆粒間晶粒水分含量，通?？吭黾雍婵竟ば?，控制正、負(fù)極極片接觸空氣和增加烘烤設(shè)備，抑制水分在正、負(fù)極片表面沉積后對電池性能的影響，如中國專利2011100685043，公開了一種水性正極鋰離子電池生產(chǎn)工藝，包括如下工序，正負(fù)極配料、正負(fù)極涂布、制片、烘烤、制電芯、測短路、烘烤等，通過烘烤來降低極片的水分，但是現(xiàn)有加工工藝無法有效的改善正、負(fù)極活性物質(zhì)顆粒與顆粒間結(jié)晶水的存在。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種可以明顯改善正、負(fù)極片活性物質(zhì)顆粒與顆粒間晶粒水分和正、負(fù)極片表面吸附水分含量、同時(shí)降低了綜合成本的除水裝置及改善鋰離子電池正負(fù)極極片含水量的方法。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)除水裝置，它包括機(jī)體和套裝于機(jī)體外部的外殼，機(jī)體內(nèi)設(shè)置有鼓風(fēng)腔，鼓風(fēng)腔上部設(shè)有與殼體外部連通的開口，鼓風(fēng)腔內(nèi)設(shè)置有加熱器，鼓風(fēng)腔內(nèi)位于加熱器的上下兩側(cè)均設(shè)置有一層均風(fēng)板，兩層均風(fēng)板將鼓風(fēng)腔分隔為進(jìn)風(fēng)腔、加熱腔和出風(fēng)腔，均風(fēng)板上分布有通風(fēng)孔，機(jī)體上還設(shè)有進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口與進(jìn)風(fēng)腔連通。所述的開口為倒V型開口，沿從鼓風(fēng)腔到外殼外部的方向，開口的通風(fēng)面積逐漸減小。所述的機(jī)體采用能阻滯熱流傳遞的隔熱材料制成。
所述的外殼采用不銹鋼材料制成。所述的加熱器為紅外加熱器、光波加熱器或陶瓷加熱器。采用所述的除水裝置的改善鋰離子電池正負(fù)極極片含水量的方法，在涂布工序后，由高溫除水系統(tǒng)去除極片與空氣接觸后表面的吸附水分以及活性物質(zhì)顆粒與顆粒間的吸附水分和結(jié)晶水分。它還包括在輥軋工序后，由高溫除水系統(tǒng)去除極片與空氣接觸后表面的吸附水分以及活性物質(zhì)顆粒與顆粒間的吸附水分和結(jié)晶水分的步驟。它還包括在制片工序后，由高溫除水系統(tǒng)去除極片與空氣接觸后表面的吸附水分以及活性物質(zhì)顆粒與顆粒間的吸附水分和結(jié)晶水分的步驟。所述的高溫除水系統(tǒng)包括分設(shè)于極片上下兩側(cè)的兩臺除水裝置，位于極片上方的除水裝置A的開口正對于極片的上表面，位于極片下方的除水裝置B的開口正對于極片的下表面。所述的高溫除水系統(tǒng)去除極片與空氣接觸后表面的吸附水分以及活性物質(zhì)顆粒與顆粒間的吸附水分和結(jié)晶水分的方法，具體包括以下步驟高溫除水系統(tǒng)的除水裝置的進(jìn)風(fēng)口均與風(fēng)機(jī)連接，風(fēng)機(jī)吹入的氣體通過進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入進(jìn)風(fēng)腔，由設(shè)置于進(jìn)風(fēng)腔與加熱腔之間的均風(fēng)板A均勻后，進(jìn)入加熱腔，然后由加熱器對進(jìn)入加熱腔的氣體進(jìn)行加熱，加熱后的氣體由設(shè)置于加熱腔與出風(fēng)腔之間的均風(fēng)板B均勻后通過開口均勻吹到極片的表面，除去極片表面的吸附水和正、負(fù)極活性物質(zhì)顆粒與顆粒間結(jié)晶水。所述的極片為正極極片，所述的涂布機(jī)為正極涂布機(jī)。所述的極片為負(fù)極極片，所述的涂布機(jī)為負(fù)極涂布機(jī)。所述的制片機(jī)為全自動(dòng)制片機(jī)或半自動(dòng)制片機(jī)。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明主要在鋰離子電池制備裝配工序以前實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)改善傳統(tǒng)制造方法對鋰離子電池正、負(fù)極極片中保持低水分含量難的問題，通過增設(shè)多組高溫除水系統(tǒng)及時(shí)去除正負(fù)極極片表面吸附水分，降低鋰離子電池制備過程中正、負(fù)極片表面吸附水和正、負(fù)極活性物質(zhì)顆粒與顆粒間結(jié)晶水，可以明顯改善正、負(fù)極片活性物質(zhì)顆粒與顆粒間晶粒水分和正、負(fù)極片表面吸附水分含量。同時(shí)采用紅外加熱器、光波加熱器或陶瓷加熱器，相比采用傳統(tǒng)電熱絲降低了加熱能耗，減少了需要購買獨(dú)立烘烤設(shè)備所帶來的固定投入資金，從而大大降低了綜合成本。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為本發(fā)明沿圖1中A-A截面的剖視示意3為本發(fā)明沿圖2中B-B截面的剖視示意4為本發(fā)明的高溫除水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖
圖中，1-機(jī)體，2-外殼，3-開口，4-加熱器，5-進(jìn)風(fēng)腔，6-加熱腔，7-出風(fēng)腔，8-進(jìn)風(fēng)口，9-除水裝置A, 10-除水裝置B, 11-極片，12-均風(fēng)板A, 13-均風(fēng)板B。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述如圖1、圖2、圖3所示，除水裝置，它包括機(jī)體I和套裝于機(jī)體I外部的外殼2，機(jī)體I內(nèi)設(shè)置有鼓風(fēng)腔，鼓風(fēng)腔上部設(shè)有與殼體外部連通的開口 3，鼓風(fēng)腔內(nèi)設(shè)置有加熱器4，鼓風(fēng)腔內(nèi)位于加熱器4的上下兩側(cè)均設(shè)置有一層均風(fēng)板，兩層均風(fēng)板將鼓風(fēng)腔分隔為進(jìn)風(fēng)腔
5、加熱腔6和出風(fēng)腔7，均風(fēng)板上分布有通風(fēng)孔，機(jī)體I上還設(shè)有進(jìn)風(fēng)口 8，進(jìn)風(fēng)口 8與進(jìn)風(fēng)腔5連通。所述的開口 3為倒V型開口 3，沿從鼓風(fēng)腔到外殼2外部的方向，開口 3的通風(fēng)面積逐漸減小。所述的機(jī)體I采用能阻滯熱流傳遞的隔熱材料制成。所述的外殼2采用不銹鋼材料制成。所述的加熱器4為紅外加熱器4、光波加熱器4或陶瓷加熱器4?！N改善鋰離子電池正負(fù)極極片含水量的方法，在涂布工序后，由高溫除水系統(tǒng)去除極片11與空氣接觸后表面的吸附水分以及活性物質(zhì)顆粒與顆粒間的吸附水分和結(jié)晶水分。它還包括在輥軋工序后，由高溫除水系統(tǒng)去除極片11與空氣接觸后表面的吸附水分以及活性物質(zhì)顆粒與顆粒間的吸附水分和結(jié)晶水分的步驟。它還包括在制片工序后，由高溫除水系統(tǒng)去除極片11與空氣接觸后表面的吸附水分以及活性物質(zhì)顆粒與顆粒間的吸附水分和結(jié)晶水分的步驟。所述的高溫除水系統(tǒng)包括分設(shè)于極片11上下兩側(cè)的兩臺除水裝置，位于極片11上方的除水裝置A9的開口 3正對于極片11的上表面，位于極片11下方的除水裝置BlO的開口 3正對于極片11的下表面。所述的高溫除水系統(tǒng)去除極片與空氣接觸后表面的吸附水分以及活性物質(zhì)顆粒與顆粒間的吸附水分和結(jié)晶水分的方法，具體包括以下步驟高溫除水系統(tǒng)的除水裝置的進(jìn)風(fēng)口 8均與風(fēng)機(jī)連接，風(fēng)機(jī)吹入的氣體通過進(jìn)風(fēng)口 8進(jìn)入進(jìn)風(fēng)腔5，由設(shè)置于進(jìn)風(fēng)腔5與加熱腔6之間的均風(fēng)板A12均勻后，進(jìn)入加熱腔6，然后由加熱器4對進(jìn)入加熱腔6的氣體進(jìn)行加熱，加熱后的氣體由設(shè)置于加熱腔6與出風(fēng)腔7之間的均風(fēng)板B13均勻后通過開口3均勻吹到極片11的表面，除去極片11表面的吸附水和正、負(fù)極活性物質(zhì)顆粒與顆粒間結(jié)晶水。所述的極片11為正極極片，所述的涂布機(jī)為正極涂布機(jī)。所述的極片11為負(fù)極極片，所述的涂布機(jī)為負(fù)極涂布機(jī)。所述的制片機(jī)為全自動(dòng)制片機(jī)或半自動(dòng)制片機(jī)。本發(fā)明的工作過程如下1、將正極活性物質(zhì)LiCo03、LiMnO2, LiNiazCoayMnaxCK LiMPO4,加入PVDF溶液和導(dǎo)電溶液中，經(jīng)過攪拌后制作成為正極漿料。將制作好的正極漿料，通過正極涂布機(jī)均勻的涂布在鋁箔或鋁網(wǎng)上，經(jīng)過涂布機(jī)烘干道預(yù)烘干，制作成為正極單面極片含正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、鋁箔或鋁網(wǎng)。將制作好的正極漿料，按照不同設(shè)計(jì)要求的面積均勻涂覆在制作完成的正極單面極片的反面，經(jīng)過正極涂布機(jī)烘干道預(yù)烘干，完成涂覆工段的正極片制作。完成涂覆工段制作后的正極片，通過置于正極涂布機(jī)收卷處的一組高溫除水系統(tǒng)60°C 130°C可調(diào)節(jié)，除去正極極片與空氣接觸后表面的吸附水分，同時(shí)在正極極片經(jīng)過輥扎機(jī)前一并去除正極活性物質(zhì)顆粒與顆粒間的吸附水分和結(jié)晶水分。2、將負(fù)極活性物質(zhì)石墨、硬碳、軟碳等，加入CMC溶液和導(dǎo)電溶液中，經(jīng)過攪拌后制作成為負(fù)極衆(zhòng)料。將制作好的負(fù)極漿料，通過負(fù)極涂布機(jī)均勻的涂布在銅箔或銅網(wǎng)上，經(jīng)過涂布機(jī)烘干道預(yù)烘干，制作成為負(fù)極單面極片含負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、銅箔或銅網(wǎng)。將制作好的負(fù)極漿料，按照不同設(shè)計(jì)要求的面積均勻涂覆在制作完成的負(fù)極單面極片的反面，經(jīng)過負(fù)極涂布機(jī)烘干道預(yù)烘干，完成涂覆工段的負(fù)極片制作。完成涂覆工段制作后的負(fù)極片，通過置于負(fù)極涂布機(jī)收卷處的一組高溫除水系統(tǒng)600C 130°C可調(diào)節(jié)，除去負(fù)極極片與空氣接觸后表面的吸附水分，同時(shí)在負(fù)極極片經(jīng)過輥扎機(jī)前一并去除負(fù)極活性物質(zhì)顆粒與顆粒間的吸附水分和結(jié)晶水分。3、分別將一組高溫除水系統(tǒng)60V 130°C可調(diào)節(jié)在輥軋機(jī)、全自動(dòng)/半自動(dòng)制片機(jī)安裝，可除去正負(fù)極極片在輥扎前，搬運(yùn)或存放導(dǎo)致正負(fù)極極片表面吸附的水分，并將正負(fù)極極片表面含水量保持在30PPM以下；同時(shí)去除正負(fù)極極片經(jīng)過輥扎后正負(fù)極活性物質(zhì)顆粒與顆粒間的結(jié)晶水，并將其水分含量保持在30PPM以下。上述操作使得經(jīng)過涂布機(jī)烘干道、輥扎機(jī)、全自動(dòng)/半自動(dòng)制片機(jī)后的正負(fù)極極片在勻速1. 5m/min 12. Om/min前進(jìn)的情況下,正負(fù)極片表面吸附水份、正負(fù)極活性物質(zhì)顆粒與顆粒間結(jié)晶水份含量低于30PPM以下，通過控制活性物質(zhì)顆粒與顆粒間、正負(fù)極極片表面吸附水分的方法可以有效控制極片11的相關(guān)物理特性，可以有效改善鋰離子電池綜合性能。
權(quán)利要求
1.除水裝置，其特征在于它包括機(jī)體(I)和套裝于機(jī)體(I)外部的外殼(2)，機(jī)體 (O內(nèi)設(shè)置有鼓風(fēng)腔，鼓風(fēng)腔上部設(shè)有與殼體外部連通的開口(3),鼓風(fēng)腔內(nèi)設(shè)置有加熱器(4)，鼓風(fēng)腔內(nèi)位于加熱器(4)的上下兩側(cè)均設(shè)置有一層均風(fēng)板，兩層均風(fēng)板將鼓風(fēng)腔分隔為進(jìn)風(fēng)腔(5 )、加熱腔(6 )和出風(fēng)腔(7 )，均風(fēng)板上分布有通風(fēng)孔，機(jī)體(I)上還設(shè)有進(jìn)風(fēng)口(8)，進(jìn)風(fēng)口(8)與進(jìn)風(fēng)腔(5)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除水裝置，其特征在于所述的開口(3)為倒V型開口(3)， 沿從鼓風(fēng)腔到外殼(2)外部的方向，開口( 3)的通風(fēng)面積逐漸減小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除水裝置，其特征在于所述的機(jī)體(I)采用能阻滯熱流傳遞的隔熱材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除水裝置，其特征在于所述的外殼(2)采用不銹鋼材料制成。
5.采用如權(quán)利要求1所述的除水裝置的改善鋰離子電池正負(fù)極極片含水量的方法，其特征在于在涂布工序后，由高溫除水系統(tǒng)去除極片(11)與空氣接觸后表面的吸附水分以及活性物質(zhì)顆粒與顆粒間的吸附水分和結(jié)晶水分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種改善鋰離子電池正負(fù)極極片含水量的方法，其特征在于它還包括在輥軋工序后，由高溫除水系統(tǒng)去除極片(11)與空氣接觸后表面的吸附水分以及活性物質(zhì)顆粒與顆粒間的吸附水分和結(jié)晶水分的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種改善鋰離子電池正負(fù)極極片含水量的方法，其特征在于它還包括在制片工序后，由高溫除水系統(tǒng)去除極片(11)與空氣接觸后表面的吸附水分以及活性物質(zhì)顆粒與顆粒間的吸附水分和結(jié)晶水分的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求5 7中任意一項(xiàng)所述的一種改善鋰離子電池正負(fù)極極片含水量的方法，其特征在于所述的高溫除水系統(tǒng)包括分設(shè)于極片(11)上下兩側(cè)的兩臺除水裝置， 位于極片(11)上方的除水裝置A (9)的開口(3)正對于極片(11)的上表面，位于極片(11) 下方的除水裝置B (10)的開口(3)正對于極片(11)的下表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種改善鋰離子電池正負(fù)極極片含水量的方法，其特征在于所述的高溫除水系統(tǒng)去除極片與空氣接觸后表面的吸附水分以及活性物質(zhì)顆粒與顆粒間的吸附水分和結(jié)晶水分的方法，具體包括以下步驟高溫除水系統(tǒng)的除水裝置的進(jìn)風(fēng)口 (8 )均與風(fēng)機(jī)連接，風(fēng)機(jī)吹入的氣體通過進(jìn)風(fēng)口( 8 )進(jìn)入進(jìn)風(fēng)腔(5 )，由設(shè)置于進(jìn)風(fēng)腔(5 )與加熱腔(6)之間的均風(fēng)板A (12)均勻后，進(jìn)入加熱腔(6)，然后由加熱器(4)對進(jìn)入加熱腔 (6 )的氣體進(jìn)行加熱，加熱后的氣體由設(shè)置于加熱腔(6 )與出風(fēng)腔(7 )之間的均風(fēng)板B (13 ) 均勻后通過開口(3)均勻吹到極片(11)的表面，除去極片(11)表面的吸附水和正、負(fù)極活性物質(zhì)顆粒與顆粒間結(jié)晶水。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種改善鋰離子電池正負(fù)極極片含水量的方法，其特征在于所述的極片(11)為正極極片或負(fù)極極片。
全文摘要
本發(fā)明公開了除水裝置，它包括機(jī)體(1)和套裝于機(jī)體(1)外部的外殼(2)，機(jī)體(1)內(nèi)設(shè)置有鼓風(fēng)腔，鼓風(fēng)腔上部設(shè)有與殼體外部連通的開口(3)，鼓風(fēng)腔內(nèi)設(shè)置有加熱器(4)；還公開了改善鋰離子電池正負(fù)極極片含水量的方法，它包括以下步驟在涂布工序后，由高溫除水系統(tǒng)去除極片(11)與空氣接觸后表面的吸附水分以及活性物質(zhì)顆粒與顆粒間的吸附水分和結(jié)晶水分。本發(fā)明的有益效果是通過增設(shè)多組高溫除水系統(tǒng)及時(shí)去除正負(fù)極極片表面吸附水分，同時(shí)采用紅外加熱器、光波加熱器或陶瓷加熱器，相比采用傳統(tǒng)電熱絲降低了加熱能耗。
文檔編號F26B3/02GK103017502SQ201210531150
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者周清, 陳澤明, 曾祥軍 申請人:廣漢禧丹佛納米鋰電池有限公司