鋰二次電池的正極電極制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋰二次電池的正極電極制備工藝，該工藝包括：混粉、打膠、攪拌、導(dǎo)電骨架輥壓、擠漿、刮漿、烘干、再次輥壓與裁切工序，本發(fā)明的工藝用三維導(dǎo)電骨架制成電極裝成的鋰二次電池，其內(nèi)阻低，電池容量增加，使用壽命延長，電化學(xué)性能優(yōu)良；本發(fā)明工藝制備的鋰二次電池的正極電極均勻，制作工藝簡單、流程短、易控制，本發(fā)明的工藝效率高并適合于規(guī)模化生產(chǎn)。
【專利說明】鋰二次電池的正極電極制備工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電化學(xué)二次電池的電極制備工藝，尤其是一種鋰二次電池的正極電極制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰二次電池自出現(xiàn)以來，就顯示了它強(qiáng)大的生命力。隨著活性材料特別是正極活性材料的發(fā)展，鋰電池的各項(xiàng)性能都得到了很大的提高。這對(duì)于開發(fā)高能量、環(huán)保和安全穩(wěn)定的鋰二次動(dòng)力電池具有很重要的意義，具有極大的市場前景和發(fā)展?jié)摿Α?[0003]目前，由于鋰電正極活性材料特別是磷酸鐵鋰材料，比容量已基本達(dá)到了極限，要在材料結(jié)構(gòu)上提高它的比容量其難度是非常巨大的，它的導(dǎo)電性能和高倍率放電性能也比較差。因此為了改善它的導(dǎo)電性能，必須在正極活性物質(zhì)中添加5%左右的導(dǎo)電劑，電極制備方法普遍都是采用臥式涂履機(jī)在銅箔上涂履很薄的一層活性物質(zhì)漿料。使用的涂履機(jī)不但復(fù)雜也非常龐大。單面或雙面涂履，電極兩面很難達(dá)到非常均勻一致?；钚詽{料涂在光面的金屬箔材料上形成的只是一層薄膜，在充放電過程中由于電極活性材料的膨脹收縮產(chǎn)生膜與骨架之間的位移而容易脫皮，這對(duì)電池的循環(huán)壽命有很大的影響。因此從工藝上提高活性材料的填充量和電極的導(dǎo)電性能就成為了鋰電池電極制備工藝深入研究的一個(gè)重大課題。
[0004]泡沫鋁等泡沫金屬材料是一種三維導(dǎo)電的電極骨架材料，在鋁基體中均勻分布著大量由三維相互連通的空間網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的開孔和連通的孔洞，孔隙率最高可達(dá)98%。微觀孔洞的通孔泡沫鋁產(chǎn)品具有泡沫狀結(jié)構(gòu)以及金屬鋁所具有的優(yōu)良導(dǎo)電、導(dǎo)熱等性能。泡沫鋁的導(dǎo)電性和延展性好，用于電池的電極基體材料，具有較為明顯的優(yōu)勢，因此正受到業(yè)界的重視。泡沫鋁在電極上的使用，在一定程度上改變了二次電池的放電機(jī)理，提高了電池整個(gè)體系綜合電性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種工藝簡單、電極活性物質(zhì)填充量大、電極活性物質(zhì)均勻性好、極片導(dǎo)電性能好、強(qiáng)度大的鋰二次電池的電極及電極制備工藝。
[0006]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述鋰二次電池的正極電極制備工藝包括如下步驟:
a、將95~99重量份的正極活性材料和f5重量份的導(dǎo)電劑放入混粉機(jī)混合均勻得到混合粉末；
b、將I飛重量份的聚偏氟乙烯和95~99重量份的N-甲基吡咯烷酮放入打漿機(jī)的漿斗里打成透明狀膠體待用；
C、將混合粉末加入到打漿機(jī)的漿斗里，攪拌均勻，得到正極電極漿料；
d、將三維導(dǎo)電骨架輥壓至原始厚度的65%~80% ；e、將輥壓后的三維導(dǎo)電骨架浸入打漿機(jī)的漿斗里，通過漿斗里的擠漿輥在三維導(dǎo)電骨架內(nèi)擠上正極電極漿料；
f、將已經(jīng)擠上正極電極漿料的三維導(dǎo)電骨架表面用刮漿刀刮平；
g、將已經(jīng)擠上正極電極漿料并刮平的三維導(dǎo)電漿帶以豎直狀態(tài)經(jīng)過烘干爐進(jìn)行烘干，烘干爐的溫度控制在8(TllO°C，烘干時(shí)間控制在0.5^1.5小時(shí)；
h、將已經(jīng)烘干的三維導(dǎo)電漿帶輥壓至原始厚度的459^55%，再經(jīng)過裁切得到鋰二次電池的正極電極。
[0007]所述的三維導(dǎo)電骨架為泡沫鋁、穿孔鋁箔或者切拉鋁箔中的一種。
[0008]所述正極活性材料為鈷酸鋰、錳酸鋰，鎳錳酸鋰、磷酸鐵鋰中的一種或者它們兩種或者兩種以上的組合。
[0009]所述導(dǎo)電劑為乙炔黑、普通碳黑、超導(dǎo)碳黑或者石墨乳中的一種或者超導(dǎo)碳黑和石墨乳的混合物。
[0010]本發(fā)明的工藝用三維導(dǎo)電骨架制成正極電極裝成的鋰二次電池，其內(nèi)阻低，電池容量增加，使用壽命延長，電化學(xué)性能優(yōu)良；本發(fā)明工藝制備的鋰二次電池的正極電極均勻，制作工藝簡單、流程短、易控制，本發(fā)明的工藝效率高并適合于規(guī)模化生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的設(shè)備配制圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0013]將三維導(dǎo)電骨架裝上放卷裝置I上放卷，并保持恒定的張力；進(jìn)到托板3上通過調(diào)整輥2調(diào)整導(dǎo)電骨架的狀態(tài)，以決定其涂履的量；三維導(dǎo)電骨架4進(jìn)入漿料斗5，通過擠漿輥6換向，并利用擠漿輥6將漿料擠進(jìn)三維導(dǎo)電骨架4內(nèi)，精密刮漿刀7將表面掛的漿刮平后進(jìn)入制膜爐8的右烘道9初步烘干后經(jīng)過上換向輪11進(jìn)入左烘道10再烘干，然后掛漿烘干的電極出制膜爐8通過下?lián)Q向輥12進(jìn)入雙輥機(jī)13輾壓就制成了正極電極14。
[0014]最后根據(jù)電池的要求裁好極片，焊上電極極耳，即可制成鋰電池正極片。然后將其和隔膜、負(fù)極依次疊在一起卷繞成電芯，裝殼、點(diǎn)底、焊蓋帽、注液、封口、化成就可制成鋰二次電池了。
[0015]本發(fā)明在掛漿以后采用柔性精密刮刀，將電極表面刮平整，由于三維導(dǎo)電骨架通孔率高，漿料兩面串通，兩面同時(shí)一次烘干，電極兩面比較均勻。
[0016]對(duì)比例
a、將3重量份的聚偏氟乙烯和97重量份的N-甲基吡咯烷酮放入打漿機(jī)的漿斗里打成透明狀膠體；
b、將95重量份的鎳錳酸鋰和5重量份的乙炔黑分別加入到打漿機(jī)漿斗透明狀膠體里，攪拌均勻，得到正極電極漿料；
C、用涂履機(jī)將制得的正極漿料涂履在鋁箔的一面上烘干、收卷，再翻轉(zhuǎn)來將正極漿料涂履在鋁箔的另一面、烘干；
d、用雙輥將烘干的極片輾壓成13(Tl50微米厚；e、將輾壓后的極片經(jīng)過裁切得到鋰二次電池的正極電極；
f、然后將其和隔膜、負(fù)極依次疊在一起卷繞成電芯，裝殼、點(diǎn)底、焊蓋帽、注液、封口、化成制成鋰二次電池。
[0017]經(jīng)測試，以此工藝制成的18650型號(hào)的鋰二次電池平均內(nèi)阻32毫歐，平均容量在2000毫安時(shí)左右。
[0018]實(shí)施例1
一種鋰二次電池的正極電極制備工藝包括如下步驟:
a、將95重量份的鎳錳酸鋰和I重量份的乙炔黑放入混粉機(jī)混合均勻得到混合粉末；
b、將I重量份的聚偏氟乙烯和95重量份的N-甲基吡咯烷酮放入打漿機(jī)的漿斗里打成透明狀膠體待用；
C、將混合粉末加入到 打漿機(jī)的漿斗里，與待用透明狀膠體攪拌均勻，得到正極電極漿
料；
d、將泡沫鋁輥壓至原始厚度的65%~80%；
e、將輥壓后的泡沫鋁浸入打漿機(jī)的漿斗里，通過漿斗里的擠漿輥在泡沫鋁內(nèi)擠上正極電極衆(zhòng)料；
f、將已經(jīng)擠上正極電極漿料的泡沫鋁表面用刮漿刀刮平；
g、將已經(jīng)擠上正極電極漿料刮平的泡沫鋁漿帶以豎直狀態(tài)經(jīng)過制膜爐進(jìn)行烘干，制膜爐的烘干溫度控制在8(TllO°C，烘干時(shí)間控制在0.5^1.5小時(shí)；
h、將已經(jīng)烘干的泡沫鋁三維導(dǎo)電漿帶輥壓至原始厚度的45%~55%，再經(jīng)過裁切得到鋰二次電池的正極電極。
[0019]將對(duì)比例的鋰二次電池中的正極電極替換成本實(shí)施例制成的正極電極并裝配成18650型號(hào)的鋰二次電池后，經(jīng)測試，鋰二次電池的內(nèi)阻為23毫歐，相比對(duì)比例降低了 9毫歐，鋰二次電池的容量提高至2106毫安時(shí)，相比對(duì)比例提高了 5.3%。
[0020]實(shí)施例2
一種鋰二次電池的正極電極制備工藝包括如下步驟:
a、將97重量份的鎳錳酸鋰和3重量份的乙炔黑放入混粉機(jī)混合均勻得到混合粉末；
b、將3重量份的聚偏氟乙烯和97重量份的N-甲基吡咯烷酮放入打漿機(jī)的漿斗里打成透明狀膠體待用；
C、將混合粉末加入到打漿機(jī)漿斗里待用的透明狀膠體中，攪拌均勻，得到正極電極漿
料；
d、將切拉鋁網(wǎng)輥壓至原始厚度的80%~95%；
e、將輥壓后的微切拉鋁網(wǎng)浸入打漿機(jī)的漿斗里，通過漿斗里的擠漿輥在微切拉鋁網(wǎng)內(nèi)擠上正極電極漿料；
f、將已經(jīng)擠上正極電極漿料的微切拉鋁網(wǎng)表面用刮漿刀刮平；
g、將已經(jīng)擠上正極電極漿料刮平的微切拉鋁網(wǎng)以豎直狀態(tài)經(jīng)過制膜爐進(jìn)行烘干，制膜爐的烘干溫度控制在8(TllO°C，烘干時(shí)間控制在0.5^1.5小時(shí)；
h、將已經(jīng)擠上正極電極漿料烘干的微切拉鋁網(wǎng)漿帶輥壓至原始厚度的45%飛5%，再經(jīng)過裁切得到鋰二次電池的正極電極。
[0021]將對(duì)比例的鋰二次電池中的正極電極替換成本實(shí)施例制成的正極電極并裝配成18650型號(hào)的鋰二次電池后，經(jīng)測試，鋰二次電池的內(nèi)阻為25毫歐，相比對(duì)比例降低了 7毫歐，鋰二次電池的容量提高至2150毫安時(shí)，相比對(duì)比例提高了 7.5%。
[0022]實(shí)施例3
一種鋰二次電池的正極電極制備工藝包括如下步驟:
a、將99重量份的鎳錳酸鋰和5重量份的乙炔黑放入混粉機(jī)混合均勻得到混合粉末；
b、將5重量份的聚偏氟乙烯和99重量份的N-甲基吡咯烷酮放入打漿機(jī)的漿斗里打成透明狀膠體待用；
C、將混合粉末加入到打漿機(jī)漿斗里的待用透明狀膠體中，攪拌均勻，得到正極電極漿
料；
d、將穿孔鋁箔通過調(diào)整輥調(diào)整平整；
e、將調(diào)整后的微穿孔鋁箔浸入打漿機(jī)的漿斗里，通過漿斗里的擠漿輥在微穿孔鋁箔上涂上正極電極漿料；
f、將已經(jīng)涂上正極電極漿料的微穿孔鋁箔表面漿料用刮漿刀刮平；
g、將已經(jīng)涂上漿料并刮平的微穿孔鋁箔漿帶以豎直狀態(tài)經(jīng)過烘干爐進(jìn)行烘干，烘干爐的溫度控制在8(TllO°C，烘干時(shí)間控制在0.5^1.5小時(shí)；
h、將已經(jīng)烘干的微穿孔鋁箔漿 帶輥壓至原始厚度的55%飛5%，再經(jīng)過裁切得到鋰二次電池的正極電極。
[0023]將對(duì)比例的鋰二次電池中的正極電極替換成本實(shí)施例制成的正極電極并裝配成18650型號(hào)的鋰二次電池后，經(jīng)測試，鋰二次電池的內(nèi)阻為26.3毫歐，相比對(duì)比例降低了
5.7毫歐，鋰二次電池的容量提高至2168毫安時(shí)，相比對(duì)比例提高了 8.4%。
[0024]通過本發(fā)明工藝所制備的正極電極既能在減少添加導(dǎo)電劑的情況下提高電極電導(dǎo)率，降低電極的內(nèi)阻；同時(shí)還增加了活性物質(zhì)的填充量，提高電池的容量；克服了平面導(dǎo)電骨架電極強(qiáng)度差，充放電以后脫皮現(xiàn)象，提高了電池的綜合性能。本發(fā)明的工藝方法簡單，易于規(guī)?；a(chǎn)，用此工藝生產(chǎn)的鋰二次電池的綜合性能優(yōu)良。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰二次電池的正極電極制備工藝，其特征是該制備工藝包括如下步驟: a、將95~99重量份的正極活性材料和f5重量份的導(dǎo)電劑放入混粉機(jī)混合均勻得到混合粉末； b、將I飛重量份的聚偏氟乙烯和95~99重量份的N-甲基吡咯烷酮放入打漿機(jī)的漿斗里打成透明狀膠體待用； C、將混合粉末加入到打漿機(jī)的漿斗里，攪拌均勻，得到正極電極漿料； d、將三維導(dǎo)電骨架輥壓至原始厚度的659^80%； e、將輥壓后的三維導(dǎo)電骨架浸入打漿機(jī)的漿斗里，通過漿斗里的擠漿輥在三維導(dǎo)電骨架內(nèi)擠上正極電極漿料； f、將已經(jīng)擠上正極電極漿料的三維導(dǎo)電骨架表面用刮漿刀刮平； g、將已經(jīng)擠上正極漿料并刮平的三維導(dǎo)電漿帶以豎直狀態(tài)經(jīng)過烘干爐進(jìn)行烘干，烘干爐的溫度控制在8(TllO°C，烘干時(shí)間控制在0.5^1.5小時(shí)； h、將已經(jīng)烘干的三維導(dǎo)電漿帶輥壓至原始厚度的459^55%，再經(jīng)過裁切得到鋰二次電池的正極電極。
2.如權(quán)利要求1所述的鋰二次電池的正極電極制備工藝，其特征是:所述的三維導(dǎo)電骨架為泡沫鋁、穿孔鋁箔或者切拉鋁箔中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述 的鋰二次電池的正極電極制備工藝，其特征是:所述正極活性材料為鈷酸鋰、錳酸鋰，鎳錳酸鋰、磷酸鐵鋰中的一種或者它們兩種或者兩種以上的組合。
4.如權(quán)利要求1所述的鋰 二次電池的正極電極制備工藝，其特征是:所述導(dǎo)電劑為乙炔黑、普通碳黑、超導(dǎo)碳黑或者石墨乳中的一種或者超導(dǎo)碳黑和石墨乳的混合物。
【文檔編號(hào)】H01M4/139GK103682257SQ201310738262
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】翟恩宏 申請(qǐng)人:安徽億諾新能源有限責(zé)任公司