专利名称：锂离子二次电池极片的干燥方法
技术领域：
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子二次电池极片的干燥方法。
背景技术：
锂离子二次电池具有能量高、循环寿命长、结构稳定、安全性能好、成本低、无任何 有毒有害物质、不对环境构成任何污染等特点，目前广泛应用于电子仪表、数码和家电产品 (例如，手机、数码相机、笔记本电脑)上，而且还可适用于制备大容量高功率的动力电池。传统的锂离子二次电池极片的制造工艺流程如下首先，将溶剂、粘结剂、导电齐U、 正/负极活性物质等按照工艺要求依次加入搅拌桶中进行搅拌，得到浆料；然后，将制成后 的浆料转入涂布机，并涂敷在集流体表面上；然后，将涂敷有浆料的成卷放进烘箱进行干 燥，根据面密度大小不同及特性不同，涂布机的烘箱温度设置在90 110度不等；然后，对 干燥后得到的卷料进行轧制、切片、选片和叠片等工艺得到最终的电池所需规格的完整极 片。卷料干燥必须在轧制前进行，这是因为轧制前的涂层极片敷料的透气性较好，在烘箱加 温可以将水分蒸发，而轧制后烘烤，涂层极片敷料内部的水分很难蒸发，这是因为轧制后将 涂层极片敷料进行压缩，空隙缩小，所以水分残留在涂层极片敷料内部。这种制造工艺流程在制作极片时极易吸水，即使将极片卷料放入烘箱进行加温干 燥，也不能完全排出极片敷料中的水分，这将会造成电池在充放电过程中极片中所含的水 分会和电池的电解液发生反应产生气体，影响电池性能，特别是对电池的循环寿命造成极 大的影响，同时容易造成电池鼓胀，给电池带来很大的安全隐患(例如，发生爆炸)。为了解决上述问题，在申请号为200810135388. 0的中国专利申请“一种极片干燥 设备和干燥方法”中提出了一种将待干燥的极片先后放入红外烘烤室和鼓风烘烤室进行烘 烤的方法。通过该方法制造的极片的电阻率小，而且在循环过程中的掉料情况减少。但是， 磷酸铁锂二价铁氧化成三价铁，自放电大、循环性能差、克容量发挥低。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种锂离子二次电池极片的干燥方法，以彻底排 除极片卷料中的水分，从而提高电池性能和消除电池鼓胀带来的安全隐患。为了实现以上目的，本发明提供的锂离子二次电池极片的干燥方法按照以下步 骤分开对正极卷料和负极卷料进行干燥步骤1、将卷料放入干燥箱内的托盘中；步骤2、 将干燥箱抽真空至-0. IMPa后持续抽1 30分钟关闭真空系统；步骤3、利用加热器对 干燥箱进行加热；步骤4、2 10个小时后在干燥箱内充入惰性气体，直到真空表指针达 到-0. OlMI5a停止；步骤5、让惰性气体在干燥箱内与湿气交换5 30分钟，然后将干燥箱 抽真空至-0. IMI^a后持续抽1 30分钟关闭；和步骤6、关闭加热器，待温度降至室内温度 后从干燥箱内取出卷料投入轧制。优选地，托盘保持干净，放入干燥箱内的卷料不超过四卷。
优选地，所述步骤3中将正极卷料的加热温度设置为11 130度，将负极卷料的 加热温度设置为80 90度。优选地，所述惰性气体为氮气或氩气。优选地，所述室内温度为30度以下。优选地，在关闭加热器之后待温度降至室内温度之前，将干燥箱抽真空至-0. IMPa 后持续抽1 30分钟关闭。优选地，在步骤6中不能待温度降至室内温度立即从干燥箱内取出卷料投入轧制 的情况下，将卷料真空保留在干燥箱内最多M小时。优选地，每2 20小时循环重复步骤4和步骤5，循环次数为5 20次。优选地，正极卷料每卷长为250 ^Om,负极卷料每卷长为150 180m。另一方面，本发明提供一种锂离子二次电池的极片制造方法，其特征在于，分开制 造正极极片和负极极片，包括按照权利要求1 7中的任何一个所述的干燥方法分开对正 极卷料和负极卷料进行干燥。通过以上技术方案，可彻底排除极片卷料中的水分，从而提高电池性能(包括循 环寿命和容量保持比率)和消除电池鼓胀带来的安全隐患。
图1是根据本发明的第一实施例的锂离子二次电池极片的干燥方法的流程图；图2是根据本发明的第二实施例的锂离子二次电池极片的干燥方法的流程示意 图；图3、图4和图5分别是示出方案一、方案二和方案三的测试结果的曲线图。
具体实施例方式以下，将参照附图和实施例对本发明进行描述。在本发明中，考虑到正负极材料的混合接触会造成如下不良影响(1)在电池生 产中会造成短路，导致到后道工序造成报废；( 在化成时会造成较大的内阻；C3)自放电 增大；(4)安全隐患，包括高温放电、低温充电的影响；(5)影响电池的循环寿命，因此，分开 对正极卷料和负极卷料进行干燥，也就是说，正、负极卷料分开干燥，根据产品的特性设置 不同的温度。(第一实施例)图1是根据本发明的第一实施例的锂离子二次电池极片的干燥方法的流程图。如 图1所述，该干燥方法包括以下步骤步骤1、正负极卷料分别入箱在该步骤中，将卷料放入干燥箱内的托盘中，托盘应该保证是干净的，该步骤的目 的是避免正负极材料混合接触，交叉污染，以避免上述不良影响。步骤2、抽真空在该步骤中，将干燥箱抽真空至-0. IMPa后持续抽1 30分钟关闭真空系统。该 步骤的目的是使卷料在干燥箱内没有空气接触的条件下进行干燥。步骤3、加热
在该步骤中，利用加热器对干燥箱进行加热，其中，根据技术要求将加热温度设置在对各项性能没有影响的范围内，例如，可将正极卷料的加热温度设置为11 130度，将负极卷料的加热温度设置为8090度。步骤4、保持一定时间后充入惰性气体 在该步骤中，保持2 10个小时后在干燥箱内充入惰性气体，直到真空表指针达到-0. OlMPa停止，其中，保持2 10个小时的目的是等待在水分可以蒸发的情况下再进行下一步骤，否则影响干燥效果，充入惰性气体的原因是惰性气体中没有水分，例如，优选充入氮气，这是因为氮气的价格比较合理，或者还可充入氩气。步骤5、保持一定时间后抽真空在该步骤中，让惰性气体在干燥箱内与湿气交换5 30分钟，然后将干燥箱抽真空至-0. IMPa后持续抽1 30分钟关闭。该步骤的目的同样是使卷料在干燥箱内没有空气接触的条件下进行干燥。步骤6、出箱在该步骤中，关闭加热器，待温度降至室内温度(例如，30度以下)从干燥箱内取出卷料投入轧制，其中，待温度降至室内温度的原因是如果卷料温度太高出箱，卷料和室内温度温差大，卷料会迅速吸附空气中的水分，相当于没有起到干燥的目的。如果由于其它因素导致不能及时进行轧制，可以将卷料真空保留在干燥箱内最多24个小时，如超过24个小时，则会影响电池的恒流充电率和循环寿命。此外，为进一步加强干燥效果，可在关闭加热器之后待温度降至室内温度之前增加一个抽真空的步骤，即，将干燥箱抽真空至-0. IMPa 后持续抽1 30分钟关闭。另外，为了保证卷料中的水分能彻底排出，优选地如下控制卷料大小，S卩，正极卷料每卷长为250 280m，负极卷料每卷长为150 180m。(第二实施例)为了再进一步保证彻底排出卷料中的水分，本实施例在第一实施例的基础上重复循环换气5至20次后才关闭加热器，所述换气包括保持一定时间后充入惰性气体(步骤 4)和保持一定时间后抽真空(步骤5)。图2是根据本发明的第二实施例的锂离子二次电池极片的干燥方法的流程示意图。在图2中，循环换气5次，S卩，重复执行“保持时间”一“充氮气”一“保持时间，，—“抽
真空” 5次。 以下，将通过测试数据来说明不同干燥时间的电池性能对比。图3是示出方案一的测试结果的曲线图，方案一的工艺流程为粉料烘烤一浆料配制一涂布一轧制一切片一选片一叠片一装配一焊接一干燥一注液一化成一测试，在方案一中在轧制之前没有进行卷料干燥。从图3可看出，当循环1100次时，电池容量保持比率为 85. 66%。图4是示出方案二的测试结果的曲线图，方案二的工艺流程为粉料烘烤一浆料配制一涂布一干燥充空气一轧制一切片一选片一叠片一装配一焊接一干燥一注液一化成 —测试，在方案二中，在轧制之前进行卷料干燥，但是不是充入氮气而是充入室内空气，循环换气5 20次。从图4可看出，当循环1819次时，电池容量保持比率为83. 56%。图5是示出方案三的测试结果的曲线图，方案三的工艺流程为粉料烘烤一浆料配制一涂布一干燥充氮气一轧制一切片一选片一叠片一装配一焊接一干燥一注液一化成 —测试，在方案三中，在轧制之前进行卷料干燥，充入氮气进行换气，循环换气5 20次。 从图5可看出，当循环1779次时，电池容量保持比率为98. 96%。也就是说，在更多次循环 时，电池容量仍能保持很高，从而说明通过本发明方法显著提高了电池的循环寿命，并可消 除电池鼓胀所带来的安全隐患。(第三实施例)本实施例给出一种锂离子二次电池的极片制造方法，该方法的特征在于，分开制 造正极极片和负极极片，即，正极极片制造工艺流程和负极极片的全部制造流程均分开实 现。通过这种极片制造方法，可充分排出卷料中的水分，最大可能地提高电池性能和消除电 池鼓胀给电池带来的安全隐患。以上已参照附图和实施例对本发明进行了详细描述，但是，应该理解，本发明并不 限于以上所公开的具体实施例，任何基于本说明书所公开的技术方案的变型都应包括在本 发明的保护范围内。
权利要求
1.一种锂离子二次电池极片的干燥方法，该方法按照以下步骤分开对正极卷料和负极 卷料进行干燥步骤1、将卷料放入干燥箱内的托盘中；步骤2、将干燥箱抽真空至-0. IMPa后持续抽1 30分钟关闭真空系统； 步骤3、利用加热器对干燥箱进行加热；步骤4、2 10个小时后在干燥箱内充入惰性气体，直到真空表指针达到-0. OlMPa停止；步骤5、让惰性气体在干燥箱内与湿气交换5 30分钟，然后将干燥箱抽真空 至-0. IMPa后持续抽1 30分钟关闭真空系统；和步骤6、关闭加热器，待温度降至室内温度后从干燥箱内取出卷料投入轧制。
2.根据权利要求1所述的干燥方法，其特征在于，托盘保持干净，放入干燥箱内的卷料 不超过四卷。
3.根据权利1所述的干燥方法，其特征在于，所述步骤3中将正极卷料的加热温度设置 为11 130度，将负极卷料的加热温度设置为80 90度。
4.根据权利要求1所述的干燥方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气或氩气。
5.根据权利要求1所述的干燥方法，其特征在于，所述室内温度为30度以下。
6.根据权利要求1所述的干燥方法，其特征在于，在关闭加热器之后待温度降至室内 温度之前，将干燥箱抽真空至-0. IMPa后持续抽1 30分钟关闭。
7.根据权利要求1所述的干燥方法，其特征在于，在步骤6中不能待温度降至室内温度 立即从干燥箱内取出卷料投入轧制的情况下，将卷料真空保留在干燥箱内最多M小时。
8.根据权利要求1所述的干燥方法，其特征在于，每2 20小时循环重复步骤4和步 骤5，循环次数为5 20次。
9.根据权利要求1所述的干燥方法，其特征在于，正极卷料每卷长为250 ^Om,负极 卷料每卷长为150 180m。
10.一种锂离子二次电池的极片制造方法，其特征在于，分开制造正极极片和负极极 片，包括按照权利要求1 7中的任何一个所述的干燥方法分开对正极卷料和负极卷料进 行干燥。
全文摘要
本发明提供一种锂离子二次电池极片的干燥方法，该方法按照以下步骤分开对正极卷料和负极卷料进行干燥将卷料放入干燥箱内的托盘中；将干燥箱抽真空至-0.1MPa后持续抽1～30分钟关闭；利用加热器对干燥箱进行加热；2～10个小时后在干燥箱内充入惰性气体，直到真空表指针达到-0.01MPa停止；让惰性气体在干燥箱内与湿气交换5～30分钟，然后将干燥箱抽真空至-0.1MPa后持续抽1～30分钟关闭；关闭加热器，待温度降至室内温度后从干燥箱内取出卷料投入轧制。本发明可彻底排除极片卷料中的水分，从而提高电池性能和消除电池鼓胀带来的安全隐患。
文档编号F26B9/10GK102147185SQ20101060137
公开日2011年8月10日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日
发明者高亮 申请人:奇瑞汽车股份有限公司