一种在涂布工序增加锂离子电池负极片附着力的方法与流程

文档序号:26837496发布日期:2021-10-08 17:41阅读:161来源:国知局

1.本发明涉及锂离子电池制造技术领域,尤其涉及到一种在涂布工序增加锂离子电池负极片附着力的方法。


背景技术:

2.锂离子电池能量密度大,工作电压高,没有记忆效应,自放电小,充电效率高,循环寿命长,安全性能好,污染小,现已广泛应用于手机、笔记本电脑、相机、移动电源、医疗设备、汽车、储能、军工和航天等领域。
3.锂离子电池负极浆料配制完成后若无搅拌会产生较为明显的沉降与分层现象。锂离子电池负极浆料第一面涂布的辅料层要经过两次烘烤,若涂布机烤箱温度设置不合理,第一面涂布和第二面涂布辅料层的含水率控制不当,第一面涂布的辅料层容易被过度烘烤而出现附着力较差甚至卷边、干裂的情况。涂布机烤箱传统的加热方式为走带的上下方同时进行鼓吹热风,这种加热方式易导致辅料层中粘结剂(如sbr)的迅速上浮,使与集流体直接接触的粘结剂的数量减少,极片的附着力大幅下降。涂布机烤箱前段的温度若设置偏高,粘结剂也容易上浮至极片表面,同样能使与集流体直接接触的粘结剂的数量减少,极片的附着力下降。


技术实现要素:

4.针对锂离子电池负极浆料容易沉降与分层,第一面涂布的敷料层容易出现被过度烘烤,以及粘结剂容易上浮的情况,本发明提供了一种在涂布工序增加锂离子电池负极片附着力的方法,可以明显增加锂离子电池负极片的附着力。
5.为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:一种在涂布工序增加锂离子电池负极片附着力的方法,所述方法包括:(1)涂布过程中在只含公转搅拌桨的周转罐中对锂离子电池负极浆料进行搅拌,同时将所需要的浆料抽出进行涂布;(2)通过正、反方向放卷方式的选择,使第一面涂布时锂离子电池负极浆料涂覆在集流体粗糙度较大的一面;(3)涂布过程中用易挥发性的酒精对待涂覆锂离子电池负极浆料的集流体表面进行擦拭;(4)涂布机烤箱采用“背面加热”的方式对负极片进行加热,即只在走带的下方鼓吹热风,走带的上方不设置加热器或不开启加热功能,在走带的上方设置抽风装置;(5)涂布机机头、涂布机烤箱和涂布机机尾基本呈线性布置,将涂布机烤箱沿长度方向均分为三段,靠近涂布机机头的一段为第一段,靠近涂布机机尾的一段为第三段,剩下的位于第一段和第三段之间的为第二段;涂布时将第一段涂布机烤箱的温度设置为60~90℃,将第二段涂布机烤箱的温度设置为75~120℃,将第三段涂布机烤箱的温度设置为70~110℃,且从第一段涂布机烤箱始端到第三段涂布机烤箱末端的温度呈现先上升后下降的规律;
(6)通过调节走带走速,使第一面涂布时单面负极片刚离开第三段涂布机烤箱末端时辅料层的含水率处于较高水平,辅料层处于微湿状态,第二面涂布时集流体两面的辅料层的含水率均处于较低水平且符合生产需求。
6.进一步地,(1)中所述的锂离子电池负极浆料以石墨为活性物质,以sp(导电炭黑)为导电剂,以cmc(羧甲基纤维素钠)为增稠剂和助悬剂,以sbr(丁苯橡胶)为粘结剂,以去离子水为分散剂;周转罐中公转搅拌桨的转速为5~40rpm,锂离子电池负极浆料的温度控制在20~35℃。
7.进一步地,(2)中所述的负极集流体为双面光铜箔或单面毛铜箔,第一面涂布时将负极浆料涂覆在铜箔粗糙度较大的一面。
8.进一步地,(6)中所述的第一面涂布时单面负极片刚离开第三段涂布机烤箱末端时辅料层的含水率为1.2~4.5%,第二面涂布时负极集流体两面的辅料层的含水率均为0.01~0.5%。
9.本发明的有益效果在于:涂布过程在周转罐中对锂离子电池负极浆料进行搅拌,可大幅减少浆料的沉降与分层。第一面涂布时选择将湿浆料涂覆在集流体粗糙度较大的一面,以及将第一面涂布时单面负极片刚离开涂布机烤箱时辅料层的含水率控制在较高水平,可防止第一面涂布的辅料层被过度烘烤而出现附着力较差甚至卷边、干裂的情况。用酒精擦拭集流体表面的油污等异物,可增加锂离子电池负极浆料与集流体的接触。采用“背面加热”的方式对负极片进行烘烤,合理设置涂布机烤箱的温度,以及涂布机烤箱温度设置呈现先上升后下降的规律,可大幅减少粘结剂sbr(丁苯橡胶)上浮至极片表面。综上,本发明所述方法,可在涂布工序明显增加锂离子电池负极片的附着力。
具体实施方式
10.下面结合具体实施例子对本发明进行进一步的描述,本部分的描述仅是示范性和解释性,不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
11.实施例1:锂离子电池负极浆料以石墨为活性物质,以sp(导电炭黑)为导电剂,以cmc(羧甲基纤维素钠)为增稠剂和助悬剂,以sbr(丁苯橡胶)为粘结剂,以去离子水为分散剂。涂布过程中在只含公转搅拌桨的周转罐中对锂离子电池负极浆料进行搅拌,公转速率为15 rpm,将锂离子电池负极浆料的温度控制在20~25℃,同时将所需要的浆料抽出进行涂布。负极集流体为双面光铜箔,通过正、反方向放卷方式的选择使第一面涂布时负极浆料涂覆在铜箔粗糙度较大的一面。涂布过程中用易挥发性的酒精对待涂覆锂离子电池负极浆料的双面光铜箔表面进行擦拭。涂布机烤箱采用“背面加热”的方式对负极片进行加热,即只在走带的下方鼓吹热风,走带的上方不设置加热器或不开启加热功能,在走带的上方设置抽风装置。涂布机机头、涂布机烤箱和涂布机机尾基本呈线性布置,涂布机烤箱有三节长度基本相等的烤箱,第一节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为60℃,第二节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为90℃,第3节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为85℃。通过调节走带走速,使第一面涂布时单面负极片刚离开第三节涂布机烤箱末端时辅料层的含水率为1.2~2.3%,第二面涂布时双面光铜箔两面的辅料层的含水率均为0.03~0.10%。
12.实施例2:
锂离子电池负极浆料以石墨为活性物质,以sp(导电炭黑)为导电剂,以cmc(羧甲基纤维素钠)为增稠剂和助悬剂,以sbr(丁苯橡胶)为粘结剂,以去离子水为分散剂。涂布过程中在只含公转搅拌桨的周转罐中对锂离子电池负极浆料进行搅拌,公转速率为15 rpm,将锂离子电池负极浆料的温度控制在20~25℃,同时将所需要的浆料抽出进行涂布。负极集流体为双面光铜箔,通过正、反方向放卷方式的选择使第一面涂布时负极浆料涂覆在铜箔粗糙度较大的一面。涂布过程中用易挥发性的酒精对待涂覆锂离子电池负极浆料的双面光铜箔表面进行擦拭。涂布机烤箱采用“背面加热”的方式对负极片进行加热,即只在走带的下方鼓吹热风,走带的上方不设置加热器或不开启加热功能,在走带的上方设置抽风装置。涂布机机头、涂布机烤箱和涂布机机尾基本呈线性布置,涂布机烤箱有3节长度基本相等的烤箱,第一节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为70℃,第二节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为95℃,第三节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为90℃。通过调节走带走速,使第一面涂布时单面负极片刚离开第三节涂布机烤箱末端时辅料层的含水率为1.5~2.3%,第二面涂布时双面光铜箔两面的辅料层的含水率均为0.03~0.20%。
13.实施例3:锂离子电池负极浆料以石墨为活性物质,以sp(导电炭黑)为导电剂,以cmc(羧甲基纤维素钠)为增稠剂和助悬剂,以sbr(丁苯橡胶)为粘结剂,以去离子水为分散剂。涂布过程中在只含公转搅拌桨的周转罐中对锂离子电池负极浆料进行搅拌,公转速率为15 rpm,将锂离子电池负极浆料的温度控制在20~25℃,同时将所需要的浆料抽出进行涂布。负极集流体为双面光铜箔,通过正、反方向放卷方式的选择使第一面涂布时负极浆料涂覆在铜箔粗糙度较大的一面。涂布过程中用易挥发性的酒精对待涂覆锂离子电池负极浆料的双面光铜箔表面进行擦拭。涂布机烤箱采用“背面加热”的方式对负极片进行加热,即只在走带的下方鼓吹热风,走带的上方不设置加热器或不开启加热功能,在走带的上方设置抽风装置。涂布机机头、涂布机烤箱和涂布机机尾基本呈线性布置,涂布机烤箱有3节长度基本相等的烤箱,第一节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为80℃,第二节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为95℃,第三节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为90℃。通过调节走带走速,使第一面涂布时单面负极片刚离开第三节涂布机烤箱末端时辅料层的含水率为1.5~2.5%,第二面涂布时双面光铜箔两面的辅料层的含水率均为0.03~0.30%。
14.实施例4:锂离子电池负极浆料以石墨为活性物质,以sp(导电炭黑)为导电剂,以cmc(羧甲基纤维素钠)为增稠剂和助悬剂,以sbr(丁苯橡胶)为粘结剂,以去离子水为分散剂。涂布过程中在只含公转搅拌桨的周转罐中对锂离子电池负极浆料进行搅拌,公转速率为15 rpm,将锂离子电池负极浆料的温度控制在20~25℃,同时将所需要的浆料抽出进行涂布。负极集流体为双面光铜箔,通过正、反方向放卷方式的选择使第一面涂布时负极浆料涂覆在铜箔粗糙度较大的一面。涂布过程中用易挥发性的酒精对待涂覆锂离子电池负极浆料的双面光铜箔表面进行擦拭。涂布机烤箱采用“背面加热”的方式对负极片进行加热,即只在走带的下方鼓吹热风,走带的上方不设置加热器或不开启加热功能,在走带的上方设置抽风装置。涂布机机头、涂布机烤箱和涂布机机尾基本呈线性布置,涂布机烤箱有4节长度基本相等的烤箱,第一节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为75℃,第二节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为85℃,第三节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为100℃,第四节烤箱在走
带的下方鼓吹的热风的温度为90℃。通过调节走带走速,使第一面涂布时单面负极片刚离开第三节涂布机烤箱末端时辅料层的含水率为1.5~2.5%,第二面涂布时双面光铜箔两面的辅料层的含水率均为0.03~0.08%。
15.实施例5:锂离子电池负极浆料以石墨为活性物质,以sp(导电炭黑)为导电剂,以cmc(羧甲基纤维素钠)为增稠剂和助悬剂,以sbr(丁苯橡胶)为粘结剂,以去离子水为分散剂。涂布过程中在只含公转搅拌桨的周转罐中对锂离子电池负极浆料进行搅拌,公转速率为25 rpm,将锂离子电池负极浆料的温度控制在25~29℃,同时将所需要的浆料抽出进行涂布。负极集流体为双面光铜箔,通过正、反方向放卷方式的选择使第一面涂布时负极浆料涂覆在铜箔粗糙度较大的一面。涂布过程中用易挥发性的酒精对待涂覆锂离子电池负极浆料的双面光铜箔表面进行擦拭。涂布机烤箱采用“背面加热”的方式对负极片进行加热,即只在走带的下方鼓吹热风,走带的上方不设置加热器或不开启加热功能,在走带的上方设置抽风装置。涂布机机头、涂布机烤箱和涂布机机尾基本呈线性布置,涂布机烤箱有5节长度基本相等的烤箱,第一节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为70℃,第二节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为85℃,第三节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为100℃,第四节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为105℃,第五节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为98℃。通过调节走带走速,使第一面涂布时单面负极片刚离开第三节涂布机烤箱末端时辅料层的含水率为1.2~3.0%,第二面涂布时双面光铜箔两面的辅料层的含水率均为0.03~0.08%。
16.实施例6:锂离子电池负极浆料以石墨为活性物质,以sp(导电炭黑)为导电剂,以cmc(羧甲基纤维素钠)为增稠剂和助悬剂,以sbr(丁苯橡胶)为粘结剂,以去离子水为分散剂。涂布过程中在只含公转搅拌桨的周转罐中对锂离子电池负极浆料进行搅拌,公转速率为25 rpm,将锂离子电池负极浆料的温度控制在25~29℃,同时将所需要的浆料抽出进行涂布。负极集流体为双面光铜箔,通过正、反方向放卷方式的选择使第一面涂布时负极浆料涂覆在铜箔粗糙度较大的一面。涂布过程中用易挥发性的酒精对待涂覆锂离子电池负极浆料的双面光铜箔表面进行擦拭。涂布机烤箱采用“背面加热”的方式对负极片进行加热,即只在走带的下方鼓吹热风,走带的上方不设置加热器或不开启加热功能,在走带的上方设置抽风装置。涂布机机头、涂布机烤箱和涂布机机尾基本呈线性布置,涂布机烤箱有6节长度基本相等的烤箱,第一节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为65℃,第二节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为80℃,第三节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为95℃,第四节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为108℃,第五节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为102℃,第六节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为98℃。通过调节走带走速,使第一面涂布时单面负极片刚离开第三节涂布机烤箱末端时辅料层的含水率为1.2~3.0%,第二面涂布时双面光铜箔两面的辅料层的含水率均为0.03~0.08%。
17.实施例7:锂离子电池负极浆料以石墨为活性物质,以sp(导电炭黑)为导电剂,以cmc(羧甲基纤维素钠)为增稠剂和助悬剂,以sbr(丁苯橡胶)为粘结剂,以去离子水为分散剂。涂布过程中在只含公转搅拌桨的周转罐中对锂离子电池负极浆料进行搅拌,公转速率为20 rpm,将锂离子电池负极浆料的温度控制在25~30℃,同时将所需要的浆料抽出进行涂布。负极集流体
为双面光铜箔,通过正、反方向放卷方式的选择使第一面涂布时负极浆料涂覆在铜箔粗糙度较大的一面。涂布过程中用易挥发性的酒精对待涂覆锂离子电池负极浆料的双面光铜箔表面进行擦拭。涂布机烤箱采用“背面加热”的方式对负极片进行加热,即只在走带的下方鼓吹热风,走带的上方不设置加热器或不开启加热功能,在走带的上方设置抽风装置。涂布机机头、涂布机烤箱和涂布机机尾基本呈线性布置,涂布机烤箱有7节长度基本相等的烤箱,第一节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为65℃,第二节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为80℃,第三节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为90℃,第四节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为105℃,第五节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为110℃,第六节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为103℃,第七节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为96℃。通过调节走带走速,使第一面涂布时单面负极片刚离开第三节涂布机烤箱末端时辅料层的含水率为1.2~3.0%,第二面涂布时双面光铜箔两面的辅料层的含水率均为0.03~0.08%。
18.实施例8:锂离子电池负极浆料以石墨为活性物质,以sp(导电炭黑)为导电剂,以cmc(羧甲基纤维素钠)为增稠剂和助悬剂,以sbr(丁苯橡胶)为粘结剂,以去离子水为分散剂。涂布过程中在只含公转搅拌桨的周转罐中对锂离子电池负极浆料进行搅拌,公转速率为20 rpm,将锂离子电池负极浆料的温度控制在20~30℃,同时将所需要的浆料抽出进行涂布。负极集流体为双面光铜箔,通过正、反方向放卷方式的选择使第一面涂布时负极浆料涂覆在铜箔粗糙度较大的一面。涂布过程中用易挥发性的酒精对待涂覆锂离子电池负极浆料的双面光铜箔表面进行擦拭。涂布机烤箱采用“背面加热”的方式对负极片进行加热,即只在走带的下方鼓吹热风,走带的上方不设置加热器或不开启加热功能,在走带的上方设置抽风装置。涂布机机头、涂布机烤箱和涂布机机尾基本呈线性布置,涂布机烤箱有8节长度基本相等的烤箱,第一节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为70℃,第二节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为80℃,第三节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为90℃,第四节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为95℃,第五节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为98℃,第六节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为105℃,第七节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为100℃,第八节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为96℃。通过调节走带走速,使第一面涂布时单面负极片刚离开第三节涂布机烤箱末端时辅料层的含水率为1.5~3.2%,第二面涂布时双面光铜箔两面的辅料层的含水率均为0.03~0.08%。
19.实施例9:锂离子电池负极浆料以石墨为活性物质,以sp(导电炭黑)为导电剂,以cmc(羧甲基纤维素钠)为增稠剂和助悬剂,以sbr(丁苯橡胶)为粘结剂,以去离子水为分散剂。涂布过程中在只含公转搅拌桨的周转罐中对锂离子电池负极浆料进行搅拌,公转速率为20 rpm,将锂离子电池负极浆料的温度控制在20~30℃,同时将所需要的浆料抽出进行涂布。负极集流体为双面光铜箔,通过正、反方向放卷方式的选择使第一面涂布时负极浆料涂覆在铜箔粗糙度较大的一面。涂布过程中用易挥发性的酒精对待涂覆锂离子电池负极浆料的双面光铜箔表面进行擦拭。涂布机烤箱采用“背面加热”的方式对负极片进行加热,即只在走带的下方鼓吹热风,走带的上方不设置加热器或不开启加热功能,在走带的上方设置抽风装置。涂布机机头、涂布机烤箱和涂布机机尾基本呈线性布置,涂布机烤箱有9节长度基本相等的烤
箱,第一节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为68℃,第二节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为75℃,第三节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为85℃,第四节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为95℃,第五节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为105℃,第六节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为112℃,第七节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为107℃,第八节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为100℃,第九节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为95℃。通过调节走带走速,使第一面涂布时单面负极片刚离开第三节涂布机烤箱末端时辅料层的含水率为1.5~3.0%,第二面涂布时双面光铜箔两面的辅料层的含水率均为0.02~1.0%。
20.实施例10:锂离子电池负极浆料以石墨为活性物质,以sp(导电炭黑)为导电剂,以cmc(羧甲基纤维素钠)为增稠剂和助悬剂,以sbr(丁苯橡胶)为粘结剂,以去离子水为分散剂。涂布过程中在只含公转搅拌桨的周转罐中对锂离子电池负极浆料进行搅拌,公转速率为20 rpm,将锂离子电池负极浆料的温度控制在20~30℃,同时将所需要的浆料抽出进行涂布。负极集流体为单面毛铜箔,通过正、反方向放卷方式的选择使第一面涂布时负极浆料涂覆在铜箔的毛面。涂布过程中用易挥发性的酒精对待涂覆锂离子电池负极浆料的单面毛铜箔的光面进行擦拭。涂布机烤箱采用“背面加热”的方式对负极片进行加热,即只在走带的下方鼓吹热风,走带的上方不设置加热器或不开启加热功能,在走带的上方设置抽风装置。涂布机机头、涂布机烤箱和涂布机机尾基本呈线性布置,涂布机烤箱有9节长度基本相等的烤箱,第一节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为70℃,第二节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为75℃,第三节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为85℃,第四节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为90℃,第五节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为98℃,第六节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为105℃,第七节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为110℃,第八节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为105℃,第九节烤箱在走带的下方鼓吹的热风的温度为98℃。通过调节走带走速,使第一面涂布时单面负极片刚离开第三节涂布机烤箱末端时辅料层的含水率为1.5~3.0%,第二面涂布时双面光铜箔两面的辅料层的含水率均为0.02~1.0%。
21.以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明的技术范围作出任何限制,故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明的技术方案范围内。
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