一种节能环保型锂电池极片制备工艺及设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种节能环保型锂电池极片制备工艺及设备。
【背景技术】
[0002]目前，锂离子电池(简称锂电池)极片的生产工艺主要包括:制胶、混料、涂布、烘烤、辊压等工序。
[0003]制胶是将粘结剂与溶剂溶解或溶胀，根据制胶溶剂的不同，可分为水性极片和油性极片。水性极片虽然成本低廉、环保，但残留水分会导致电池气胀、循环寿命差、安全性低，因此90%以上锂电企业特别是高端电池及军品电池都采取油性工艺制备极片；油性极片溶剂NMP价格高，涂布后烘烤阶段能耗高，而且会对环境造成污染，对操作人员的人身健康造成威胁。
[0004]混料，是将活性材料、导电剂和其它添加剂与胶液混匀。
[0005]涂布，是将活性材料均匀涂敷于基材上。
[0006]烘烤，就是对涂布后基材附着的活性材料进行加热干燥。
[0007]辊压，是对涂布材料进行一定程度的压缩、压实成为要求的极片。
[0008]传统工艺上述各工序是独立的，工序间还需周转车或周转罐配备中转人员来完成。此外，配料工序生产是由搅拌罐体积决定的，生产过程是非连续式。传统极片生产工艺造成如下不利因素:1.必须使用溶剂，会给环境和员工健康带来不利影响，同时，增加生产成本。2.工序不能直接合并，瓶颈工序会降低其它工序设备的利用率。3.间歇生产方式需将每次配料在短时间内全部生产，否则浆料品质会受影响，甚至直接导致报废。4.工序衔接需专用设备和人员，增加成本。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种节能环保型锂电池极片制备工艺，并进一步提供实施该工艺的设备，解决传统锂电池极片制备工艺中涂布后干燥极片耗能、耗时、工序多且衔接繁琐的技术问题。
[0010]本发明是通过以下技术方案实现的:
一种节能环保型锂电池极片制备工艺，其步骤如下:
(1)准备涂布基材:按所需极片的正负极准备涂布基材；
(2)原材料干混:称取配方量的活性材料、导电剂、粘结剂和添加剂，加入双行星搅拌机搅拌分散3-5h，其中搅拌转速15-25rpm，分散转速300_900rpm，然后加入球磨机球磨至粒径不大于50 μ m，得干混粉料；
(3 )涂布干混粉料:将所述干混粉料装入计量喷雾器，所述计量喷雾器将干混粉料喷射至涂布基材上；
(4)热压:将辊压机的热压辊加热至180-220°C，将涂布了干混粉料的基材进行热压，完成后用收卷装置收卷即可。
[0011]其中，步骤(I)中，正极片的涂布基材为铝网，负极片的涂布基材为铜网，所述铝网和铜网的孔径均为0.1-0.5 μπι。
[0012]步骤(2)中，涂布基材的厚度均9-150 μπι，对于正极片，所述活性材料为钴酸锂、猛酸锂、三元材料或磷酸铁锂中的任一种或两种以上的组合，所述导电剂为ks-6、sp-L1、CNTs或VGCF中的任一种或两种以上的组合，所述粘结剂为PVDF，所述添加剂为石墨烯；对于负极片，活性材料为FSN-1和/或MCMB(中间相碳微球石墨)，导电剂为ks-6、sp-L1、CNTs(碳纳米管)或VGCF (碳纤维)中的任一种或两种以上的组合，粘结剂为CMC (羧甲基纤维素)、PVDF (聚偏氟乙烯)或HFP (六氟丙烯)中的任一种或两种以上的组合，所述添加剂为石墨烯。
[0013]一种用于节能环保型锂电池极片制备工艺的锂电池极片制备设备，其包括计量喷雾器、辊压机以及收卷装置，涂布基材的一端穿过辊压机的一对热压辊之间的辊缝固定在收卷装置上，所述计量喷雾器设置在热压辊背离收卷装置的一侧，其喷嘴的宽度与涂布基材的宽度相适配。
[0014]所述锂电池极片制备设备中，计量喷雾器的喷嘴与所述热压辊之间的距离为20-50mm。
[0015]所述计量喷雾器包括两个喷嘴，分别设置在涂布基材的上下两面。
[0016]本发明工艺与现有技术相比，完全不使用溶剂，而是采取干粉渗透技术，能有效防止有毒溶剂危害人体健康和环境污染，同时避免了传统涂布工艺的干燥环节，直接进入辊压工序，优化了生产工序，节约能源以及人力物力，降低生产成本，同时提高材料利用率和生产效率。
[0017]本发明所用的锂电池极片制备系统设计合理，操作方便，完全能满足所述工艺的使用需求，制备出合格的极片成品，并且该系统可以进行连续化生产，更进一步提高了生产效率。
【附图说明】
[0018]图1为本发明锂电池极片制备系统的结构示意图。
[0019]在附图中:1涂布基材、2计量喷雾器、3热压辊、4极片、5收卷装置。
【具体实施方式】
[0020]实施例1锂电池正极片的制备工艺
(1)准备涂布基材:取厚度为80μm、孔径0.1 μ??的铝网作为正极片的涂布基材1，并将其一端穿过热压装置的一对热压辊3之间的辊缝固定在收卷装置5上；
(2)原材料干混:称取如下原材料:活性材料磷酸铁锂9350g、导电剂ks-6300g、粘结剂PVDF 300g和添加剂石墨烯50g，加入LDPPM-60L型双行星搅拌机搅拌分散3.5h，其中搅拌转速18rpm，分散转速400rpm，然后加入QM-5型球磨机球磨至平均粒径45 μ m，得干混粉料；
(3)涂布干混粉料:将所述干混粉料装入计量喷雾器2，计量喷雾器2在热压辊3背离收卷装置5的一侧，且与热压辊3之间的距离为50mm ;设置涂布基材I的走带速度为Sm/min，设置计量喷雾器2的喷粉量为20g/s，将干混粉料双面喷射至涂布基材I上，喷涂宽度为 1.3m ;
(4)热压:将辊压机的热压辊提前加热至200°C，辊缝调整至目标压实密度2.15 g/cm3对应的厚度134 μπι，步骤(3)中涂布了干混粉料的涂布基材I经过辊缝时被热压，热压辊将粉料内的粘结剂融化，将涂布基材I和其它粉料热压成一体，成为电池的正极片4，完成后用收卷装置5收卷即可。
[0021]本实施例制备的极片4面密度为115