一种水系离子电池极板制作工艺的制作方法

技术领域

本发明涉及电池极板制造工艺，尤其涉及一种水系离子电池极板制作工艺。

背景技术：

随着社会的发展，人们对新能源的开发越来越重视，太阳能、风能、水能、潮汐能等具有无污染，取之不尽用之不竭的特点。这些能源大部分要转化为人们常用的电能来使用，作为储能元件的电池得到了广泛的研究和发展。目前已经商品化的电池有铅酸电池、氢镍电池、铁镍电池、镉镍电池、锂离子电池等。锂离子电池具有比能量高，电压高，使用寿命长的特点，但其成本高，安全性较差，易出现爆炸、起火的现象。铅酸电池和镉镍电池比能量低，使用寿命短，对环境污染严重。氢镍电池和铁镍电池对环境友好但使用寿命较短。因此开发出满足大规模储能应用的高安全、低成本、长寿命和大规模的储能技术已成为世界范围内的研究热点。水系离子电池因采用水作溶剂具有安全性高、成本低、无污染的特点，目前水系钠离子电池、水系锂离子电池、水系锂钠混合离子电池得到了广泛研究。水系离子电池是一种全新的电池体系，其电极的成型，集流体的选择，电解液功能添加剂的开发等等一系列的工艺技术难题还需要不断地被攻克，电池性能仍有很大的提升空间。电池极板一般包括活性物质、导电剂、粘结剂、溶剂和集流体几个部分。活性物质提供容量、导电剂提供导电网络、粘结剂提供粘结网络、溶剂可以使各物质分散均匀，集流体起到集合电子的作用。目前活性物质、导电剂、粘结剂和溶剂形成的混合物与集流体集合的方式多采用涂覆式，即将混合物先涂覆到集流体上，干燥后辊压冲切至所需尺寸，采用此方法制作的极板厚度不能大于1mm，大于1mm后将出现严重的掉料和皲裂现象；另外该种方式制作极板时仅能采用箔状的集流体，极板加工成型时将产生大量的废料，这些废料不能重复利用，材料利用率低。

技术实现要素：

本发明的目的公开一种设计合理，实现方式简单，可有效的控制极板的面密度和极板的涂覆均匀性，提高电池使用寿命的水系离子电池极板制作工艺。

实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种水系离子电池极板制作工艺，先将活性物质、导电剂、粘结剂和溶剂的混合物制成片状，然后与集流体进行压合，形成厚度在0.1mm—100mm之间的电池极板。

作为优选，水系离子电池极板制作工艺依次包括入选步骤：（1）混料，将活性物质、导电剂、粘结剂加入到搅拌器中，按质量比活性物质50-98%、导电剂1-40%、粘结剂1-20%，然后加入活性物质、导电剂和粘结剂总质量5%-100%的去离子水，搅拌混合均匀；（2）一次辊压，将混合均匀的原料通过辊压机辊压成片状，辊压厚度在0.1mm—100mm之间；（3）干燥，将片状物干燥处理，干燥温度30-200℃，干燥时间0.1—24h；（4）二次辊压，将干燥后的片状物再次辊压，辊压厚度在0.1mm—100mm之间；（5）冲切，将二次辊压后的片状物进行冲切；（6）压合，将冲切好的片状物与集流体在辊压机上压合，厚度在0.1mm—100mm之间。

作为优选，所活性物质为锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、镍酸锂、磷酸钛钠、锰酸钠、磷酸钒钠中的一种。

作为优选，导电剂为乙炔黑、SP、KS-6、科琴黑、碳纳米管、镍粉、钴粉、石墨烯中的一种或多种。

作为优选，粘结剂为PTFE、SBR、LA133中的一种或多种。

作为优选，集流体为镍网、铜网、钛网、不锈钢网、镍箔、铜箔、铝箔、钛箔、不锈钢带中的一种。

采用上述技术方案的一种水系离子电池极板制作工艺，将活性物质、导电剂、粘结剂和溶剂的混合物制成片状，然后与集流体进行压合形成电池极板，有效的解决了电极成型、质量控制、材料利用率低的问题，其优点是生产设备少、工艺简单、生产效率高、材料利用率高、极板易成型、面密度和厚度易控制，使电池的使用寿命得到有效提升。

说明书附图

图1为组装成的电池首次充放电曲线；

图2为组装成的电池0.5C 充放电循环寿命曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本专利做进一步说明。

实施例1

一种水系离子电池极板制作工艺，依次包括入选步骤：（1）混料，将3.5g 锰酸锂、1g SP、0.5g PTFE 加入到搅拌器中，然后加入3g 去离子水，搅拌混合均匀；（2）一次辊压，将混合均匀的原料粉末转至辊压机，辊压成片状，辊压厚度2mm ；（3）干燥，将片状物转至干燥箱中干燥，干燥温度100℃，干燥时间6 h；干燥的目的是去除片状物中的水分，可提高片状物压实，避免片状物加工很薄时粘辊;（4）二次辊压，将干燥后的片状物再次辊压，辊压厚度0.1mm；二次辊压就是将片状物做成所需的厚度和面密度;（5）冲切，将辊压好的片状物冲切成直径为16mm的圆片；（6）压合，将冲切好的直径为16mm的圆片与直径为16mm不锈钢网片在辊压机上压合，调整厚度为0.1mm。

实施例2

一种水系离子电池极板制作工艺，依次包括入选步骤：（1）混料，将7g 磷酸铁锂、1g SP、1g KS-6、1g PTFE加入到搅拌器中，然后8g去离子水，搅拌混合均匀；（2）一次辊压，将混合均匀的原料粉末转至辊压机，辊压成片状，辊压厚度10mm ；（3）干燥，将片状物转至干燥箱中干燥，干燥温度100℃，干燥时间8 h；（4）二次辊压，将干燥后的片状物再次辊压，辊压厚度9mm；（5）冲切，将辊压好的片状物冲切成边长40mm的正方形片；（6）压合，将冲切好的边长40mm的正方形片与边长40mm的正方形不锈钢带在辊压机上压合，调整厚度为9mm。

实施例3

一种水系离子电池极板制作工艺，依次包括入选步骤：（1）混料，将6g 磷酸钛钠、2g SP、1.5g PTFE、0.5g SBR加入到搅拌器中，然后3g 去离子水，搅拌混合均匀；（2）一次辊压，将混合均匀的原料粉末转至辊压机，辊压成片状，辊压厚度4mm；（3）干燥，将片状物转至干燥箱中干燥，干燥温度80℃，干燥时间8 h；（4）二次辊压，将干燥后的片状物再次辊压，辊压厚度0.5mm；（5）冲切，将辊压好的片状物冲切成直径18mm的圆片；（6）压合，将冲切好的直径18mm的圆片与直径18mm的钛网在辊压机上压合，调整厚度为0.5mm。

实施例4

一种水系离子电池极板制作工艺，依次包括入选步骤：（1）混料，将8g锰酸钠、0.5g 科琴黑、0.5g 碳纳米管、0.5g SBR、0.5g的PTFE加入到搅拌器中，然后2g去离子水，搅拌混合均匀；（2）一次辊压，将混合均匀的原料粉末转至辊压机，辊压成片状，辊压厚度15mm；（3）干燥，将片状物转至干燥箱中干燥，干燥温度80℃，干燥时间2h；（4）二次辊压，将干燥后的片状物再次辊压，辊压厚度9mm；（5）冲切，将辊压好的片状物冲切为宽30mm长80mm的长方形片；（6）压合，将冲切好的宽30mm长80mm的长方形片与宽30mm长80mm钛箔在辊压机上压合，调整厚度为9mm。

将实施例1中直径16mm的极片作为正极，将实施例3中直径18mm的极片作为负极，以直径为19mm厚度为200um的无纺布为隔膜，注入1mol/L的Na₂SO₄和1mol/L的Li₂SO₄电解液，组装成CR2025电池，组装成的CR2025电池首次充放电曲线如图1所示，组装成的CR2025 电池0.5C 充放电循环寿命曲线如图2所示。