本發(fā)明涉及一種鋰離子電芯正負(fù)極漿料的勻漿、存儲(chǔ)和涂布方法，特別是一種可以有效提高漿料分散速率、穩(wěn)定性和涂布面密度均勻性的方法。本發(fā)明應(yīng)用于鋰離子電池制造領(lǐng)域，是決定鋰離子電池一致性優(yōu)劣的重要步驟。

背景技術(shù)：

目前，鋰離子電池已經(jīng)被應(yīng)用在生活的很多方面，小到便攜式電子產(chǎn)品、電動(dòng)工具，大到電動(dòng)交通工具、大型動(dòng)力電源及儲(chǔ)能領(lǐng)域都在使用鋰離子電池。特別是在交通工具、動(dòng)力電源和儲(chǔ)能領(lǐng)域中使用鋰離子電池時(shí)，一般都是將若干個(gè)電芯串聯(lián)或并聯(lián)組成大型電池模組后使用，這就對(duì)所有電芯的一致性有很高的要求。在鋰離子電芯的制造過程中，決定電芯一致性的一個(gè)非常重要的因素就是正負(fù)極片的一致性控制，而正負(fù)極漿料的分散效果、穩(wěn)定性以及涂布過程中極片涂布面密度波動(dòng)正是控制電極片一致性的重中之重。除此之外，如果能縮短電池的生產(chǎn)周期，加快生產(chǎn)效率，將使鋰離子電芯的制造企業(yè)在市場中占有更大的競爭優(yōu)勢。

現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)：

(1)現(xiàn)有的鋰離子電芯正負(fù)極的勻漿一般都是采用攪拌加分散的方法，分散效果會(huì)因設(shè)備能力的差異而不同，且勻漿時(shí)間較長，致使用電量大，生產(chǎn)周期長。

(2)漿料在中轉(zhuǎn)或者存儲(chǔ)的過程中，一般都采用攪拌來抑制漿料穩(wěn)定性的劣化，但在量產(chǎn)過程中漿料量很大致使涂布時(shí)間長，漿料在單純的攪拌下其性質(zhì)還是會(huì)隨時(shí)間發(fā)生變化從而影響到涂布面密度的穩(wěn)定性控制。

(3)在涂布過程中，無論是噴涂還是輥涂，相對(duì)靜態(tài)的非牛頓流體漿料在成膜的過程中的邊際效應(yīng)及不穩(wěn)定性，致使涂布成膜的邊界和膜中部存在流體力學(xué)上的差異，從而使涂布成膜的面密度分布存在差異，最終會(huì)影響到電芯性能的一致性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種提高漿料分散穩(wěn)定性和涂布均勻性的方法，通過勻漿過程中加入振動(dòng)，從而減少勻漿時(shí)間；通過在漿料的中轉(zhuǎn)罐中增加振動(dòng)，提高漿料存儲(chǔ)的穩(wěn)定性和均一性；通過在涂布時(shí)增加振動(dòng)，改善涂布面密度的分布均勻性。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種提高漿料分散穩(wěn)定性和涂布均勻性的方法，分別在勻漿過程中、存儲(chǔ)過程中和涂布過程中使用振動(dòng)裝置。

進(jìn)一步地，在勻漿過程中，將振動(dòng)裝置安裝在勻漿罐體或伸入正極漿料或負(fù)極漿料中；在存儲(chǔ)過程中，將振動(dòng)裝置安裝在漿料存儲(chǔ)罐、中轉(zhuǎn)罐體或伸入正極漿料或負(fù)極漿料中；在涂布過程中，將振動(dòng)裝置安裝在涂布機(jī)頭或伸入涂布儲(chǔ)料槽的漿料中。

進(jìn)一步地，所述振動(dòng)裝置的振動(dòng)方式包括旋轉(zhuǎn)離心式、活塞往復(fù)式、活塞沖擊式、電磁振動(dòng)式或氣動(dòng)振動(dòng)式，勻漿過程、存儲(chǔ)過程或涂布過程中的振動(dòng)裝置的振動(dòng)方式相同或不同。

進(jìn)一步地，所述振動(dòng)裝置產(chǎn)生振動(dòng)頻率范圍為10Hz-10MHz，功率密度范圍為0.1w/cm²-10w/cm²。

進(jìn)一步地，所述正極漿料包括正極材料和正極溶劑；所述正極材料包括正極活性材料、正極導(dǎo)電劑和正極粘結(jié)劑；所述正極活性材料可以是所有的已知的鋰離子電池的正極材料，優(yōu)選的，所述正極活性材料為鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料和磷酸亞鐵鋰中的一種或兩種以上；所述正極溶劑為可揮發(fā)有流動(dòng)性的液體H₂O或N-甲基吡咯烷酮(NMP)。

進(jìn)一步地，正極活性材料占正極材料的80wt％-98wt％，正極粘結(jié)劑占正極材料的1wt％-10wt％，正極導(dǎo)電劑占正極材料的1wt％-10wt％；所述正極漿料的固含量為40wt％～90wt％。

進(jìn)一步地，所述負(fù)極漿料包括負(fù)極材料和負(fù)極溶劑；所述負(fù)極材料包括負(fù)極活性材料、負(fù)極導(dǎo)電劑和負(fù)極粘結(jié)劑；所述負(fù)極活性材料可以是所有的已知的鋰離子電池的負(fù)極材料，優(yōu)選的，所述負(fù)極活性材料為人造石墨，天然石墨，中間相碳微球，硬碳，軟碳，鈦酸鋰，硅碳，硅錫合金中的一種或兩種以上；所述負(fù)極溶劑為可揮發(fā)有流動(dòng)性的液體H₂O或N-甲基吡咯烷酮(NMP)。

進(jìn)一步地，負(fù)極活性材料占負(fù)極材料的80wt％-99wt％，負(fù)極導(dǎo)電劑占負(fù)極材料的0wt％-10wt％，負(fù)極粘結(jié)劑占負(fù)極材料的1wt％-10wt％；所述負(fù)極漿料的固含量為35wt％-60wt％。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所具有的有益效果：

在勻漿罐內(nèi)部或罐體上增加振動(dòng)裝置，控制振動(dòng)的頻率和功率，配合攪拌和分散槳，在保證漿料分散效果的前提下可有效縮短勻漿時(shí)間，不但節(jié)省制造費(fèi)用而且縮短電芯的制造周期。另外，在中轉(zhuǎn)罐、涂布設(shè)備上安裝振動(dòng)裝置，可明顯提高涂布面密度的均勻性及涂布過程中面密度隨時(shí)間變化的穩(wěn)定性，從而提高電芯性能的一致性。

附圖說明

圖1為通過本發(fā)明實(shí)施例3和對(duì)比例3的方法制得正極漿料存儲(chǔ)密度變化曲線。

圖2為通過本發(fā)明實(shí)施例4和對(duì)比例4的方法制得負(fù)極漿料存儲(chǔ)密度變化曲線。

圖3為通過本發(fā)明實(shí)施例5、6和對(duì)比例5、6的方法涂布過程中取樣圖。

具體實(shí)施方式

下面將參考附圖并結(jié)合具體實(shí)施例和對(duì)比例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說明。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例為正極勻漿的方法，包括如下步驟：

將正極活性材料70kg，其余物質(zhì)加入量按正極活性材料:導(dǎo)電劑:粘結(jié)劑＝97:1:2(重量比)比例，放入到廣州紅運(yùn)機(jī)械廠生產(chǎn)的DHL型雙行星動(dòng)力混合機(jī)中，并將電磁振動(dòng)裝置固定在勻漿罐體，加入NMP，固含量控制為75wt％，開公轉(zhuǎn)15rpm，自轉(zhuǎn)2500rpm，電磁振動(dòng)裝置的頻率設(shè)置為9KHz，功率密度設(shè)置為0.3w/cm²。漿料狀態(tài)達(dá)到滿足涂布要求(黏度6000±1000cps，細(xì)度25≤μm)為止所用的時(shí)間為2.5h。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例為負(fù)極勻漿的方法，包括如下步驟：

將負(fù)極活性材料20kg，其余物質(zhì)加入量按負(fù)極活性材料:導(dǎo)電劑:粘結(jié)劑＝95:1:4(重量比)加入，放入到廣州紅運(yùn)機(jī)械廠生產(chǎn)的DHL型雙行星動(dòng)力混合機(jī)中，并將電磁振動(dòng)裝置固定在勻漿罐體，加入H₂O，固含量控制為45wt％，開公轉(zhuǎn)10rpm，自轉(zhuǎn)2000rpm，電磁振動(dòng)裝置的頻率設(shè)置為12KHz，功率密度設(shè)置為0.32w/cm²。漿料狀態(tài)達(dá)到滿足涂布要求(黏度3000±1000cps，細(xì)度30≤μm)為止所用的時(shí)間為4.5h。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例為正極漿料存儲(chǔ)的方法，包括如下步驟：

將正極勻漿實(shí)施例1中的漿料在中轉(zhuǎn)罐中放置，并將電磁振動(dòng)裝置固定在中轉(zhuǎn)罐體，控制攪拌為5rpm，電磁振動(dòng)裝置頻率為5KHz,功率密度設(shè)置為0.1w/cm²。每4h檢測漿料表面的密度，變化趨勢如圖1所示，24h后的密度變化為0.11g/cm³。

實(shí)施例4：

本實(shí)施例為負(fù)極漿料存儲(chǔ)方法，包括如下步驟：

將負(fù)極勻漿實(shí)施例1中的漿料在中轉(zhuǎn)罐中放置，并將電磁振動(dòng)裝置固定在中轉(zhuǎn)罐體，控制攪拌為5rpm，電磁振動(dòng)裝置頻率為5KHz,功率密度設(shè)置為0.1w/cm²。每4h檢測漿料表面的密度，變化趨勢如圖2所示，24h后的密度變化為0.06g/cm³。

實(shí)施例5：

本實(shí)施例為正極涂布方法，包括如下步驟：

將正極勻漿實(shí)施例1中的漿料進(jìn)行轉(zhuǎn)移式輥涂涂布，將電磁振動(dòng)裝置固定在儲(chǔ)料槽底部，控制儲(chǔ)料槽中的攪拌棒進(jìn)行60次/min的攪拌，控制電磁振動(dòng)裝置的振動(dòng)頻率為20KHz，功率密度為0.12w/cm²。目標(biāo)密度是20.80mg/cm²，每50片進(jìn)行一次面密度檢測，取樣如圖3，每個(gè)大片上取25個(gè)面積為7.0686cm²的小圓片，面密度的計(jì)算公式為：面密度＝(小圓片總重-小圓片箔材重)/小圓片面積。統(tǒng)計(jì)面密度的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，結(jié)果如表1所示。

實(shí)施例6：

本實(shí)施例為負(fù)極涂布方法，包括如下步驟：

將負(fù)極勻漿實(shí)施例1中的漿料進(jìn)行轉(zhuǎn)移式輥涂涂布，將電磁振動(dòng)裝置固定在儲(chǔ)料槽底部，控制儲(chǔ)料槽中的攪拌棒進(jìn)行60次/min的攪拌，控制電磁振動(dòng)裝置的振動(dòng)頻率為20KHz，功率密度為0.12w/cm²。目標(biāo)面密度為10.50mg/cm²，每50片進(jìn)行一次面密度檢測，取樣如圖3，每個(gè)大片上取25個(gè)面積為7.0686cm²的小圓片，面密度的計(jì)算公式為：面密度＝(小圓片總重-小圓片箔材重)/小圓片面積。統(tǒng)計(jì)面密度的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，結(jié)果如表2所示。

對(duì)比例1：

本對(duì)比例為正極勻漿方法，包括如下步驟：

將正極活性材料70kg，其余物質(zhì)加入量按正極活性材料:導(dǎo)電劑:粘結(jié)劑＝97:1:2(重量比)比例，放入到廣州紅運(yùn)機(jī)械廠生產(chǎn)的DHL型雙行星動(dòng)力混合機(jī)中，加入NMP，固含控制為75wt％，開公轉(zhuǎn)15rpm，自轉(zhuǎn)2500rpm。漿料狀態(tài)達(dá)到滿足涂布要求(黏度6000±1000cps，細(xì)度25≤μm)為止所用的時(shí)間為7h。

對(duì)比例2：

本對(duì)比例為負(fù)極勻漿方法，包括如下步驟：

將負(fù)極活性材料20kg，其余物質(zhì)加入量按負(fù)極活性材料:導(dǎo)電劑:粘結(jié)劑＝95:1:4(重量比)比例，放入到廣州紅運(yùn)機(jī)械廠生產(chǎn)的DHL型雙行星動(dòng)力混合機(jī)中，加入H₂O，固含控制為45wt％，開公轉(zhuǎn)10rpm，自轉(zhuǎn)2000rpm。漿料狀態(tài)達(dá)到滿足涂布要求(黏度3000±1000cps，細(xì)度30≤μm)為止所用的時(shí)間為10.5h。

對(duì)比例3：

本對(duì)比例為正極漿料存儲(chǔ)方法，包括如下步驟：

將正極勻漿對(duì)比例1中的漿料在中轉(zhuǎn)罐中放置，控制攪拌為5rpm。每4h檢測漿料表面的密度，變化趨勢如圖1所示，24h后的密度變化為0.21g/cm³。

對(duì)比例4：

本對(duì)比例為負(fù)極漿料存儲(chǔ)方法，包括如下步驟：

將負(fù)極勻漿對(duì)比例1中的漿料在中轉(zhuǎn)罐中放置，控制攪拌為5rpm。每4h檢測漿料表面的密度，變化趨勢如圖2所示，24h后的密度變化為0.12g/cm³。

對(duì)比例5：

本對(duì)比例為正極涂布方法，包括如下步驟：

將正極勻漿實(shí)施例1中的漿料進(jìn)行轉(zhuǎn)移式輥涂涂布，控制儲(chǔ)料槽中的攪拌棒進(jìn)行60次/min的攪拌。目標(biāo)面密度是20.80mg/cm²，每50片進(jìn)行一次面密度檢測，取樣如圖3，每個(gè)大片上取25個(gè)面積為7.0686cm²的小圓片，面密度的計(jì)算公式為：面密度＝(小圓片總重-小圓片箔材重)/小圓片面積。統(tǒng)計(jì)面密度的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，結(jié)果如表1所示。

對(duì)比例6：

本對(duì)比例為負(fù)極涂布方法，包括如下步驟：

將負(fù)極勻漿實(shí)施例1中的漿料進(jìn)行轉(zhuǎn)移式輥涂涂布，控制儲(chǔ)料槽中的攪拌棒進(jìn)行60次/min的攪拌。目標(biāo)面密度是10.50mg/cm²，每50片進(jìn)行一次面密度檢測，取樣如圖3，每個(gè)大片上取25個(gè)面積為7.0686cm²的小圓片，面密度的計(jì)算公式為：面密度＝(小圓片總重-小圓片箔材重)/小圓片面積。統(tǒng)計(jì)面密度的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，結(jié)果如表2所示。

表1為通過本發(fā)明實(shí)施例5和對(duì)比例5的方法正極涂布后面密度的均值和標(biāo)準(zhǔn)差。

表1

表2為通過本發(fā)明實(shí)施例6和對(duì)比例6的方法負(fù)極涂布后面密度的均值和標(biāo)準(zhǔn)差。

表2

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。