一种极片及其清洗方法与流程

[0001]
本发明涉及一种极片及其清洗方法，涉及锂离子电池技术领域。


背景技术：

[0002]
快充是目前锂离子电池发展的方向之一，其中极耳的连接位置对锂离子的快充性能有很大的影响。目前，采用将极耳的连接位置从极片边缘调整到极片侧面中间部分的方式，以提高锂离子电池的快充性能。
[0003]
由于极耳是和极片基材进行连接，因此，设置在极片基材表面的活性层需要有部分空白区域，以便于极耳与极片基材的连接。空白区域的设置通常采用跳涂和极片清洗两种方法，但是，在实际应用中，跳涂法存在生产效率低、边缘削薄等许许多多的问题，因此，极片清洗是目前常用的制备方法，那么如何高效便捷的对极片进行清洗受到了越来越多的关注。


技术实现要素：

[0004]
本发明提供了一种极片清洗方法，用于提高极片的清洗效果。
[0005]
本发明还提供了一种根据该清洗方法清洗得到的极片，该极片待清洗区域内无活性层残留，提高了极耳与极片基材之间的焊接拉力。
[0006]
本发明第一方面提供了一种极片清洗方法，包括如下步骤：
[0007]
将具有热缩性，或具有疏水性且受热分解的聚合物涂布在极片基材表面的待清洗区域中，得到清洗层；
[0008]
涂布活性层浆液；
[0009]
进行热处理，清除清洗层，并得到具有空白区域的活性层；
[0010]
所述待清洗区域是指极片基材表面用于连接极耳的区域。
[0011]
进一步地，所述具有热缩性的聚合物的热缩温度为60-180℃，收缩比≥10％。
[0012]
进一步地，所述具有热缩性的聚合物为pet和/或聚烯烃类聚合物。
[0013]
进一步地，所述聚烯烃类聚合物为pvc。
[0014]
进一步地，所述具有疏水性且受热分解的聚合物为聚氨酯类、聚四氟乙烯类聚合物中的一种或多种。
[0015]
进一步地，所述清洗层的厚度为10-100μm。
[0016]
进一步地，所述热处理的温度为80-150℃。
[0017]
进一步地，所述极片基材为集流体。
[0018]
进一步地，所述活性层浆液包括活性物质、导电剂和粘结剂。
[0019]
本发明第二方面提供了一种极片，根据上述任一所述方法制备得到。
[0020]
本发明的实施，至少具有以下优势：
[0021]
1、本发明提供了一种极片清洗方法，通过在极片基材表面的待清洗区域内涂布具有特定性质的聚合物，可有效对待清洗区域内的活性层进行清洗，并且清洗层所使用的聚
合物材料易清洗，不会残留在极片基材表面，不会对极片的使用造成任何影响，因此，本发明提供的清洗方法简单易行，有效提高了极片的清洗效率。
[0022]
2、通过本发明提供的极片清洗方法制备得到的极片，残留在极片表面的活性层较少，有效提高了极耳与极片基材的焊接拉力。
附图说明
[0023]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]
图1为本发明一实施例提供的极片清洗方法的流程图；
[0025]
图2为本发明一实施例中步骤1得到的清洗层的结构示意图；
[0026]
图3为本发明一实施例中步骤2得到的活性层的结构示意图；
[0027]
图4为本发明另一实施例中步骤2得到的活性层的结构示意图；
[0028]
图5为本发明一实施例中步骤3得到的极片的结构示意图。
[0029]
附图标记说明：
[0030]
1-极片基材；
[0031]
2-清洗层；
[0032]
3-活性层。
具体实施方式
[0033]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034]
本发明第一方面提供了一种极片清洗方法，包括如下步骤：
[0035]
将具有热缩性，或具有疏水性且受热分解的聚合物涂布在极片基材表面的待清洗区域中，得到清洗层；
[0036]
涂布活性层浆液；
[0037]
进行热处理，清除清洗层，并得到具有空白区域的活性层；
[0038]
所述待清洗区域是指极片基材表面用于连接极耳的区域。
[0039]
本发明提供了一种极片清洗方法，通过在待清洗区域内涂布具有一定性质的聚合物材料，实现对极片的有效清洗，图1为本发明一实施例提供的极片清洗方法的流程图，如图1所示，该清洗方法包括如下步骤：首先，根据极片的设计确定待清洗区域，待清洗区域是指极片基材表面用于连接极耳的区域，该区域内无活性层，极耳设置在该区域内并与极片基材连接，确定好待清洗区域后，选择具有热缩性、或者具有疏水性且受热分解的聚合物，将其涂布在极片基材表面的待清洗区域中，得到清洗层；其次，依据常规技术手段涂布活性层浆液，最后进行热处理，热处理过程中，对于具有热缩性的聚合物而言，在热处理过程中遇热收缩，与极片基材之间的附着力下降，使得清洗层及其表面的活性层一起从极片基材
表面脱落，完成对极片的清洗；对于具有疏水性且受热分解的聚合物而言，由于活性层浆液为极性物质，其不易附着在清洗层表面，因此待清洗区域中仅包括清洗层，在后续热处理过程中，聚合物受热分解，完成对极片的清洗；完成极片的清洗后，本领域技术人员即可依据常规技术手段将极耳设置在该区域内并与极片基材连接，得到最终的极片。本发明提供了一种极片清洗方法，通过在极片基材表面待清洗区域内涂布具有特定性质的聚合物，可有效对待清洗区域内的活性层进行清洗，并且清洗层所使用的聚合物材料易清洗，不会残留在极片基材表面，不会对极片的使用造成任何影响，因此，本发明提供的清洗方法简单易行，有效提高了极片的清洗效率。
[0040]
以下就本发明提供的清洗方法进行详细阐述：
[0041]
步骤1，将具有热缩性，或具有疏水性且受热分解的聚合物涂布在极片基材表面的待清洗区域中，得到清洗层：
[0042]
首先，本领域技术人员结合实际生产和制备需要，确定极耳的连接位置，并依据极耳的连接位置，确定极片上的待清洗区域，例如，当极耳连接在极片侧面中间位置时，即该活性层侧面中间设置有凹槽，活性层的俯视图为“凹”字形，极耳设置在该凹槽处并与极片基材连接，该凹槽在极片基材上的对应区域即为待清洗区域。
[0043]
其次，选择具有热缩性，或具有疏水性且受热分解的聚合物，具体地：当聚合物具有热缩性时，表示聚合物受热会收缩，结合目前极片制备过程中的烘干温度，可以选择热缩温度为60-180℃，收缩比≥10％的聚合物，即该聚合物在60-180℃时，可发生热缩现象，并且收缩比≥10％。
[0044]
进一步地，所述具有热缩性的聚合物为pet和/或聚烯烃类聚合物。
[0045]
本领域技术人员可选择pet或聚烯烃类聚合物，也可以选择pet和聚烯烃类聚合物的混合物，进一步地，所述聚烯烃类聚合物为pvc。
[0046]
当选择pet和聚烯烃类聚合物的混合物时，本发明对二者的混合比例不做进一步限制。
[0047]
当聚合物具有疏水性且受热分解时，表示该聚合物为非极性分子，不易溶于水，且受热分解，具体地，所述具有疏水性且受热分解的聚合物为聚氨酯类、聚四氟乙烯类聚合物中的一种或多种。
[0048]
最后，将适合的聚合物涂布在极片基材表面的待清洗区域，得到清洗层，当聚合物具有疏水性且受热分解时，可以直接将聚合物涂布在极片基材表面的待清洗区域，为了提高聚合物和极片基材的结合力，也可以使用胶层将聚合物涂布在极片基材表面，为了便于后续清除胶层，胶层可以为上述具有热缩性的聚合物，因此，为了提高极片清洗效率，实际制备过程中，通常使用具有热缩性的聚合物。
[0049]
在涂布过程中，申请人研究发现，若清洗层的厚度过高则不利于极片的清洗，为了进一步提高极片的清洗效果，所述清洗层的厚度为10-100μm。
[0050]
经过上述步骤，即可得到极片基材和设置在极片基材表面的清洗层，图2为本发明一实施例中步骤1得到的清洗层的结构示意图，如图2所示，极片基材1表面的对应区域内设置有清洗层2，清洗层2所在位置即为待清洗区域。
[0051]
步骤2，涂布活性层浆液：
[0052]
首先，涂布活性层浆液可依据现有技术进行，但由于清洗层所使用的材料的不同，
活性层的涂布效果也存在一定差别：
[0053]
在一种实施方式中，当聚合物具有热缩性时，涂布活性层浆液过程中，活性层浆液会覆盖在清洗层表面，图3为本发明一实施例中步骤2得到的活性层的结构示意图，如图3所示，当聚合物具有热缩性时，极片基材1和清洗层2的上表面均设置有活性层3。
[0054]
在另一种实施方式中，当聚合物具有疏水性且受热分解时，涂布活性层浆液过程中，由于聚合物具有疏水性，而活性层所使用的物质通常为极性分子，因此，活性层无法附着在清洗层的表面，使得活性层仅能设置在极片基材的表面，即活性层上与清洗层的对应区域为空白区域。图4为本发明另一实施例中步骤2得到的活性层的结构示意图，如图4所示，当清洗层中包括具有疏水性且受热分解的聚合物时，清洗层2的表面无法附着活性层3，使得活性层3仅设置在极片基材1的表面，活性层3上与清洗层2的对应区域为空白区域。
[0055]
步骤3，进行热处理，清除清洗层，并得到具有空白区域的活性层：
[0056]
由于清洗层使用的聚合物均不耐热，因此可以通过热处理将聚合物清除，完成极片的清洗，由于清洗层使用的材料不同，清除过程也存在差异：
[0057]
当聚合物具有热缩性时，对于温度变化较为敏感，遇热收缩，在热处理过程中，聚合物发生收缩，导致聚合物与极片基材之间的附着力下降，与极片基材分离，进而将清洗层表面的活性层与极片基材表面的活性层分离，热处理结束后，可结合风嘴或毛刷对待清洗区域进行吹扫，将清洗层2与待清洗区域中的活性层3彻底清除干净，完成极片的清洗。
[0058]
当聚合物具有疏水性且受热分解时，由于活性层浆液无法附着在清洗层表面，因此热处理过程中，待清洗区域内的聚合物受热发生分解，即可完成极片的清洗。
[0059]
在具体制备过程中，由于涂布完活性层浆液后，需要进行烘干处理，因此，可以将烘干处理和热处理结合，出于对极片其他材料的保护，热处理温度可以适当低于聚合物的受热温度，具体地，所述热处理的温度为80-150℃。
[0060]
当聚合物具有热缩性时，聚合物的收缩率≥30％时即可结束热处理过程；
[0061]
当聚合物具有疏水性且受热分解时，聚合物通常可在1-20min内分解完成。
[0062]
经过上述步骤，即可有效将待清洗区域中的清洗层和活性层清除，完成极片的清洗，图5为本发明一实施例中步骤3得到的极片的结构示意图，如图5所示，该极片中包括极片基材1和活性层3，且极片中包括空白区域，用于后续极耳的连接。
[0063]
可以理解的是，图2-图5仅用于阐述极片的清洗方法，重点突出了清洗层的结构，图2-图5并不表示极片的真实结构。
[0064]
在完成极片的清洗后即可依据现有技术，在清洗得到的空白区域内设置极耳并与极片基材连接，得到最终的极片。
[0065]
本发明提供的极片清洗方法适用于正极片和负极片，本领域技术人员可结合实际制备需要进行选择极片基材和活性层材料：
[0066]
其中，极片基材可以为集流体，当极片为正极片时，极片基材为铝箔；当极片为负极片时，极片基材为铜箔。
[0067]
活性层的材料以及制备方法均可采用现有技术中的常规技术手段，例如，活性层浆液通常包括活性物质、导电剂和粘结剂，并将活性层浆液涂布在极片基材表面，得到活性层。
[0068]
当极片为正极片时，正极活性物质可以选自现有的锂与钴、锰、镍及其组合的金属
复合氧化物中的一种或两种以上。例如，复合氧化物包括钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、磷酸铁锂(lfp)、镍锰酸锂、富锂锰基材料等。
[0069]
粘结剂可以选自聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、羧化聚氯乙烯、含环氧乙烷的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯中的一种或多种。
[0070]
导电剂可以选自炭黑、乙炔黑、石墨烯、科琴黑、碳纤维中的一种或多种。
[0071]
在选择合适的材料的基础上，将正极活性物质、粘结剂、导电剂散在适量的n-甲基吡咯烷酮(nmp)溶剂中，充分搅拌混合形成均匀的正极浆料，并将正极浆料均匀涂覆在正极极片基材上。
[0072]
当极片为负极片时，负极活性物质可选自现有含碳的材料中的一种或两种以上，例如人造石墨、硬炭、软炭等。
[0073]
导电剂可以选自天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、石墨烯中的一种或多种。
[0074]
粘结剂可以选自羧甲基纤维素、丁苯橡胶、聚氯乙烯、羧化聚氯乙烯、聚氟乙烯、含环氧乙烷的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺酰亚胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、中的一种或多种。
[0075]
在选择合适的活性层材料的基础上，将负极活性物质、导电剂和粘结剂分散在适量的去离子水中，充分搅拌混合形成均匀的负极浆料；将负极浆料均匀涂覆在负极极片基材上。
[0076]
本发明并不严格限定上述正极和负极的材料选择，可以是目前锂离子电池中常用的材料，并不限于上述材料。
[0077]
综上，本发明提供了一种极片清洗方法，通过在极片基材表面的待清洗区域内涂布具有特定性质的聚合物，可有效对待清洗区域内的活性层进行清洗，并且清洗层所使用的聚合物材料易清洗，不会残留在极片基材表面，不会对极片的使用造成任何影响，因此，本发明提供的清洗方法简单易行，有效提高了极片的清洗效率。
[0078]
本发明第二方面提供了一种极片，根据上述任一所述方法制备得到。
[0079]
本发明第二方面提供了一种极片，在本发明提供的极片清洗方法的基础上，在清洗得到的空白区域内设置极耳即可得到该极片。通过本发明提供的极片清洗方法制备得到的极片，残留在极片表面的活性层较少，有效提高了极耳与极片基材的焊接拉力。
[0080]
本发明第三方面提供了一种锂离子电池，包括上述任一所述制备方法制备得到的极片。
[0081]
本发明第三方面提供了一种锂离子电池，在本发明提供的极片清洗方法制备得到的极片的基础上，可依据现有制备方法搭配隔膜、电解液制备得到锂离子电池，例如，将正极、隔膜和负极按顺序叠好，使隔膜处于正负极之间以起到隔离的作用，然后进行卷绕得到裸电芯，并将裸电芯置于外包装壳中，干燥后，注入电解液，经过真空封装、静置、化成、整形等工序，制备得到锂离子电池。
[0082]
以下结合具体实施例进行说明：
[0083]
实施例1
[0084]
步骤1、在铝箔放卷后，将聚合物pet(分子量20000-30000)涂布在铝箔表面的待清
洗区，得到清洗层；
[0085]
步骤2、将正极活性物质钴酸锂、导电剂乙炔黑以及粘结剂pvdf溶于溶剂nmp中，得到活性层浆料，随后将活性层浆料涂布在铝箔以及清洗层表面，形成湿膜；
[0086]
步骤3、涂布完成后，进行烘箱干燥，其中，烘箱温度为85-140℃，烘箱长度20m，走带速度20m/min；期间，pet受热收缩，使得清洗层与铝箔之间的附着力下降，清洗层和清洗层表面的活性层从铝箔表面脱落，最后通过除尘装置，将铝箔表面的清洗层和清洗层表面的活性层清除回收，完成极片的清洗。
[0087]
对比例1
[0088]
步骤1、将正极活性物质钴酸锂、导电剂乙炔黑以及粘结剂pvdf溶于溶剂nmp中，得到活性层浆料，随后将活性层浆料涂布在铝箔表面，烘干后得到活性层；
[0089]
步骤2、采用激光处理方法，清洗待清洗区域内的活性层，完成极片的清洗。
[0090]
本发明进一步按照实施例1以及对比例1提供的方法生产一定数量的正极片，测量待清洗区域内活性层的残留率，以及极片的破损率等，测量结果见表1：
[0091]
其中，残留率通过ccd相机检测，残留判定标准＞0.5mm2；
[0092]
破损率通过ccd相机检测，破损判定标准＞0.5mm2；
[0093]
焊接拉力通过手动拉力计测试；
[0094]
根据残留率和破损数量，采用(总生产数量-残留数量-破损数量)/总生产数量，计算得到极片良率。
[0095]
表1实施例1以及对比例1提供的极片清洗方法的清洗效率测试结果
[0096][0097][0098]
从表1提供的测试结果来看，根据本申请提供的极片清洗方法清洗得到的极片，其表面残留以及破损率明显低于对比例1，焊接拉力以及产品良率高于对比例1，说明本申请提供的清洗方法可有效提高极片的清洗效率。
[0099]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。