表面加入增强纤维的锂离子电池电极及涂布方式的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种加入增强纤维的浆料涂布方式，尤其是用于锂离子二次电池正负电极浆料的涂布方式。
【背景技术】
[0002]目前，公知的锂离子二次电池电极浆料由电极活性材料、导电剂、粘合剂和溶剂等组成。正极活性材料通常为钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂，负极活性材料通常为石墨，正极的粘结剂和溶剂一般为PVDF和NMP构成的有机体系，负极的粘结剂和溶剂则一般分别为SBR和水构成的水性体系。通过打浆使组成电极浆料的液体与多种固体物料之间的相互混合、溶解、分散，最后达到尽可能的均质化。打浆后所得合适黏度的电极浆料将转入涂布工序，通常是使用转移式涂布机将浆料。涂布工序中在机头处将合适厚度的浆料均匀的涂敷在作为浆料载体和电极集流体的铜箔或铝箔上，然后已涂敷的电极在烘箱中干燥，溶剂挥发。干燥过程中，干燥速度快的话电极表面易产生龟裂。干燥后的电极要经过辊压、切片或分条、焊极耳、贴胶纸、卷绕等后续工序制作成电池。在制作电池的过程中，尤其是在分条卷绕等工序中，极片中会产生较大的应力，容易造成掉粉。通常避免烘干过程中电极产生龟裂和制造过程中因应力产生掉粉的方法是增大电极中粘结剂的含量。但是，无论是负极常用的粘结剂SBR还是正极常用的粘结剂PVDF都是绝缘材料，增大其含量会导致电池内阻增大，从而降低电池的高倍率充放电能力。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有的锂离子电池电极浆料涂布后快速干燥时极片表面易产生龟裂，燥后所得的极片在应力下表面容易掉粉的问题。
[0004]为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案是:
本发明提出一种加入增强纤维的浆料涂布方式。增强纤维可以是聚合物纤维如PP、PE、PAN，也可以是碳纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维、矿物纤维、金属丝纤维或其组合。将增强纤维用压缩空气通过喷嘴吹出然后在落在预定位置。喷嘴可以安装在两个部位:1.安装在涂布辊前的挡料板上方，增强纤维通过喷嘴喷射到浆料中，由搅拌桨把纤维与浆料在一起搅匀，再通过涂布辊和背辊涂布到电极箔材上；2.安装在刚涂布尚未进入烘箱的电极浆料层上方，增强纤维通过喷嘴直接喷射到已涂布的新鲜电极浆料层表面。第一种方式的优点是纤维可以均匀分布到浆料中，但只适用于使用较短的增强纤维，因为长纤维不容易通过逗号辊和涂布辊之间的间隙；第二种方式的优点是不受涂布间隙的约束，可以使用长纤维。
[0005]本发明的有益效果是:
本发明在锂离子电池电极浆料涂布过程中加入增强纤维，由于纤维能够起到增强浆料物质间的粘合作用，能够使浆料颗粒之间和与集流体之间的附着性更好，使得干燥后的涂层无龟裂掉粉等弊病。
【附图说明】
[0006]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进一步说明。
[0007]图1:传统的电极浆料涂布方式示意图。
[0008]图2:加入增强纤维的电极浆料方式示意图。
[0009]图中:101:涂布棍，102:背棍，103:待涂1?材，104:已涂布1?材，105:逗号辊，106:搅拌桨，107:浆料，108:挡料板，109:支承辊201:纤维喷嘴。
【具体实施方式】
[0010]实施例1
首先对原料进行预处理以使其脱水。预处理方式分别为，锰酸锂和PVDF120摄氏度烘烤2小时，SP和S0200摄氏度烘烤2小时，溶剂NMP使用干燥分子筛脱水。称取锰酸锂3000克，SP90克，S039克，PVDF97克，NMP1898克和单丝直径7微米平均长度20毫米的碳纤维30克。首先将NMP和PVDF加入料桶，开动分散机，料桶的循环水冷却和温度控制系统开启，设定温度高于30摄氏度时循环冷却，分散浆转速设定为800转/分，搅拌60分钟以得到均匀的胶液。然后将锰酸锂、SP、S0分别分为3份，每30分钟各加入一份，维持分散浆转速设定为800转/分。待所有粉料完全被胶液所润湿之后，将分散浆转速设定为2900转/分进行高速搅拌，持续时间为240分钟。然后取300毫升浆料，使用NDJ-1型黏度计在4号转子30转每分的条件下测量黏度，根据黏度测量结果调整酌加NMP以使粘度在5500厘泊左右。然后将正极浆料从料桶中取出过120目筛。将过筛的浆料转入涂布工序进行涂布。涂布间隙初始值300微米，并根据实测敷料密度和目标辅敷料密度的差距进行调整。极片敷料面密度公差:单面±3g/m2、双面±6g/m2。在涂布过程中将前述称取的碳纤维持续送入纤维喷嘴中，开启压缩空气，并调节流量使碳纤维被按照目标流量匀速吹出，吹出的碳纤维沉降在刚从涂布辊转移到电极箔材上的新鲜电极浆料表面，然后随箔材一起进入烘箱中被烘干。
【主权项】
1.一种锂离子二次电池的正负电极浆料涂布方式，通过拉浆、间隙转移、或间隙挤压等方式将一定固液比一定粘度的浆料均匀涂覆到电极箔材上，其特征是:在涂布过程中烘干之前加入增强纤维，烘干之后增强纤维位置被浆料固定，增强纤维起到增加物料之间结合力的作用。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子二次电池的正负电极浆料涂布方式，其特征是:所述增强纤维是聚合物纤维如PP、PE、PAN，或者是碳纤维、碳纳米管、陶瓷纤维、玻璃纤维、矿物纤维、金属丝纤维或其组合。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子二次电池的正负电极浆料涂布方式，其特征是:所述增强纤维用压缩空气通过喷嘴吹出。
4.根据权利要求3所述的一种锂离子二次电池的正负电极浆料涂布方式，其特征是:所述喷嘴安装在涂布辊前的挡料板上方，增强纤维通过喷嘴喷射到浆料中，由搅拌桨把纤维与浆料在一起搅匀，再通过涂布辊和背辊涂布到电极箔材上。
5.根据权利要求3所述的一种锂离子二次电池的正负电极浆料涂布方式，其特征是:所述喷嘴安装在刚涂布尚未进入烘箱的电极浆料层上方，增强纤维通过喷嘴直接喷射到已涂布的新鲜电极浆料层表面所述增强纤维用压缩空气通过喷嘴吹出。
【专利摘要】本发明涉及一种加入增强纤维的浆料涂布方式，尤其是用于锂离子二次电池正负电极浆料的涂布方式。在均浆过筛后的浆料转移到涂布机前端的料槽中之后的涂布过程中，通过喷嘴将少量增强纤维喷射到浆料中。喷嘴可以安装在两个部位：1.安装在挡料板上方，增强纤维通过喷嘴喷射到浆料中，加入之后在料槽中持续搅拌从而使纤维均匀分布在浆料中，再通过涂布辊和背辊涂布到电极箔材上；2.安装在刚涂布尚未进入烘箱的电极浆料层上方，增强纤维通过喷嘴直接喷射到电极浆料层表面。由于纤维能够起到增强浆料物质间的粘合作用，能够使浆料之间的结合力更强，使得干燥后的涂层无掉粉龟裂等弊病。
【IPC分类】H01M4-139, B05C9-06, B05C19-04
【公开号】CN104549930
【申请号】CN201310511681
【发明人】谷涛, 沈绍典
【申请人】无锡华臻新能源科技有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月28日