负极极片的涂布方法与流程

1.本发明涉及极耳制造技术领域，特别是涉及一种负极极片的涂布方法。


背景技术：

2.随着科技不断发展，科技不断发展，人们从传统的蒸汽时代过度到电气时代，电气相关技术的应用发展极大方便以及丰富了人们的日常生活。电子设备也因此迎来了它的生机，为了能够让电子设备工作，电池是必不可少的动力源，电池依靠正极极片和负极极片对应与电子设备的正负极连接，电池输出电压值电子设备内使其能够工作。
3.以负极极片为例，负极极片的涂布涉及到负极浆料的制备以及浆料涂布，负极浆料的基本组成是石墨(石墨即活性物质)、导电剂、粘结剂和去离子水。其中粘结剂是采用sbr
‑
cmc体系，由于sbr和cmc有各自的优点和缺点，将两者结合能够弥补彼此缺点。当把制备好的负极浆料涂布在铜箔上并送去烘烤时，由于sbr与石墨等疏水材料亲和性的问题，在烘干过程中，因溶剂的蒸发，溶剂的流动会带动聚合物和小颗粒往极片的表面位置处富集，即位于底层的浆料层因为sbr上浮至顶层上，导致从下往上sbr的浓度分布差越来越大，使得浆料层的内的sbr均匀性不佳，均匀性不佳会增加电极阻抗，进而影响电池的电性能；此外，由于sbr本身具备很强的粘结性，一旦sbr在极片表面富集，后续对负极极片滚压时，负极极片上的浆料层会与辊发生严重的粘粘现象，导致负极极片损坏。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种能够保证负极耳上的浆料层sbr均匀性的，不会增加电极阻抗的以及不易后续辊压时发生粘粘问题的负极极片的涂布方法。
5.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
6.一种负极极片的涂布方法，包括如下步骤：
7.步骤s01、制备两种sbr占比不相同的负极浆料；
8.步骤s02、将两种sbr占比不相同的所述负极浆料输送至涂布装置的模头内，同时利用放卷装置对铜箔进行放卷；
9.步骤s03、对所述铜箔进行涂布操作，所述模头将两种sbr占比不相同的所述负极浆料涂布至所述铜箔的正面上，以使所述铜箔的正面附着两层负极浆料层，其中位于底层的所述负极浆料层中的sbr占比大于位于顶层的所述负极浆料层的sbr占比；
10.步骤s04、对正面附着有两层所述负极浆料层的所述铜箔进行烘干和；
11.步骤s05、再次对所述铜箔进行涂布操作，以使所述铜箔的反面附着两层负极浆料层，随后对所述铜箔的反面进行烘干，最后对所述铜箔的正面和反面进行辊压，得到所述负极得到所述负极极耳。
12.在其中一个实施方式中，在所述步骤s01中：
13.第一次将cmc胶加入反应釜内，得到一次混合液，并所述一次混合液进行搅拌，第
二次往所述反应釜内加入活性物质和导电剂，得到二次混合液，对所述二次混合液进行搅拌，第三次往所述反应釜内加入sbr，得到三次混合液，对所述三次混合液进行搅拌，第四次加入去离子水，得到四次混合液，对所述四次混合液进行搅拌，得到所述负极浆料，其中，两种所述负极浆料的制备方法均相同，仅在于sbr在浆料内的占比不相同。
14.在其中一个实施方式中，在所述步骤s02中：
15.在对所述一次混合液搅拌时，搅拌公转转速为[8rpm，12rpm]，搅拌时长为[5min，10min]；
[0016]
在对所述二次混合液搅拌时，搅拌公转转速为[35rpm，45rpm]，搅拌时长为[50min，60min]；
[0017]
在对所述三次混合液搅拌时，搅拌公转转速为[5rpm，10rpm]，搅拌时长为[5min，10min]；
[0018]
在对所述四次混合液搅拌时，搅拌公转转速为[35rpm，45rpm]，搅拌时长为[5min，10min]。
[0019]
在其中一个实施方式中，在所述步骤s02中：
[0020]
所述模头内开设有空腔，所述空腔被一隔离件分割，以使所述空腔被划分成两个腔室，两个所述腔室都有对应的独立泵驱动，其中一个所述腔室用于容纳其中一种所述负极浆料，另一个所述腔室用于容纳另一种所述负极浆料，两个所述腔室内均开设有出料长口，两个所述出料长口正对被所述放卷装置放卷的铜箔。
[0021]
在其中一个实施方式中，在所述步骤s02中：
[0022]
所述放卷装置包括基座、放卷电机、主动辊和若干背辊，所述放卷电机设置于所述基座上，所述主动辊与所述放卷电机的驱动轴连接，各所述背辊均转动安装于所述基座上，所述主动辊和各所述背辊分别与所述铜箔传动连接，所述放卷电机输出动力驱动主动辊转动，进而实现对铜箔的放卷。
[0023]
在其中一个实施方式中，所述模头与其中一个所述背辊的间距距离为[70um，170um]。
[0024]
在其中一个实施方式中，在步骤s03中：
[0025]
位于正面顶层的所述负极浆料层的sbr：位于正面底层的所述负极浆料层的sbr＝0.25～0.35；
[0026]
位于反面顶层的所述负极浆料层的sbr：位于反面底层的所述负极浆料层的sbr＝0.25～0.35。
[0027]
与现有技术相比，本发明至少具有以下的优点及有益效果：
[0028]
本发明的负极极片的涂布方法，通过制备两种sbr占比不同的负极浆料，将两种负极浆料输入至模头内，利用模头完成对铜箔的涂布，使得铜箔的正反两面均附着有两层负极浆料层，当后续对附着有负极浆料层的铜箔进行烘干时，即使发生上浮现象，位于底层的负极浆料层中的sbr会上浮至位于顶层的负极浆料层内，由于位于底层的负极浆料中的sbr占比大于位于顶层的负极浆料的sbr占比，使得顶层和底层的负极浆料层内的sbr占比趋于相等，让sbr不会发生浓度分布差，保证sbr的均匀性，有效地防止因sbr均匀性问题导致电极阻抗增加，进而影响后续的电池电性能；此外，由于sbr的均匀性佳，也能够极大避免sbr在铜箔表面富集，防止铜箔在辊压时发生粘连现象。
附图说明
[0029]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0030]
图1为本发明一实施方式中的负极极片的涂布方法的步骤流程示意图；
[0031]
图2为本发明一实施方式中的负极胶料层内sbr在烘干时上浮的结构原理示意图；
[0032]
图3为本发明一实施方式中的背辊和模头配合的结构示意图。
具体实施方式
[0033]
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
[0034]
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
[0035]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0036]
请参阅图1，一种负极极片的涂布方法包括如下步骤：
[0037]
步骤s01、制备两种sbr占比不相同的负极浆料。
[0038]
如此，需要说明的是，制备涂布铜箔的负极浆料，负极浆料的组成部分包括活性物质(活性物质即所谓的石墨)、导电剂、粘结剂和去离子水，粘结剂包括cmc胶和sbr，以上物质为负极浆料的主要组成部分，制备两种sbr占比不相同的负极浆料主要是通过调整各成分的配比来实现两种负极浆料的sbr占比不同。
[0039]
步骤s02、将两种sbr占比不相同的负极浆料输送至涂布装置的模头内，同时利用放卷装置对铜箔进行放卷。
[0040]
如此，需要说明的是，制备好两种sbr占比不相同的负极浆料后，将两种负极浆料同时输入至涂布装置的模头内，同时把铜箔带安装在放卷装置上，利用放卷装置对铜箔带进行放卷，为后续的涂布工序进行铺垫。
[0041]
步骤s03、对铜箔进行涂布操作，模头将两种sbr占比不相同的负极浆料涂布至铜箔的正面上，以使铜箔的正面附着两层负极浆料层，其中位于底层的负极浆料层中的sbr占比大于位于顶层的负极浆料层的sbr占比。
[0042]
如此，需要说明的是，随着放卷装置不断对铜箔进行放卷，当铜箔被传输至预定位置处时，模头会将将两种sbr占比不相同的负极浆料涂布至铜箔的正面上，铜箔的正面具有两层负极浆料层，位于底层的负极浆料层中的sbr占比大于位于顶层的负极浆料层的sbr占
比。
[0043]
步骤s04、对正面附着有两层负极浆料层的铜箔烘干。
[0044]
如此，需要说明的是，当把铜箔的正面涂布有两层负极浆料层后，对铜箔进行烘干，需要强调的是，在烘干时即使发生sbr的上浮问题，由于位于底层的负极浆料中的sbr占比大于位于顶层的负极浆料的sbr占比，位于底层的负极浆料层中的sbr会上浮至位于顶层的负极浆料层内，让顶层和底层负极浆料的sbr占比趋于相同，让顶层和底层的sbr不会发生过大的浓度分布差，以此来保证sbr的均匀性，同时也会因为sbr的均匀性佳，极大避免sbr在铜箔表面富集，防止铜箔在辊压时发生粘连现象。
[0045]
步骤s05、再次对铜箔进行涂布操作，以使铜箔的反面附着两层负极浆料层，随后对铜箔的反面进行烘干，最后对所述铜箔的正面和反面进行辊压，得到负极极片。
[0046]
如此，需要说明的是，当完成对铜箔的正面涂布后，对铜箔的反面开始进行涂布操作，操作方法和前述的一致，区别仅在于步骤s05中是让铜箔的反面附着两层负极浆料层，随后对铜箔的反面进行烘干，最后对铜箔的正面和反面进行辊压，最终就得到了负极极片。
[0047]
还需要说明的是，请参阅图2，图2的对比例是铜箔的一侧面上仅有一层负极胶料层的示意图，从图2可以看出，当对铜箔进行烘干时，负极浆料层内的sbr会上浮到表面富集，若不解决上述问题，富集的sbr就会增加负极极片的电极阻抗，同时也会增加负极极片在滚压时发生粘接的概率。而反观本技术，即图2所示的实施例，不论是对铜箔的正面还是对铜箔的反面依次进行涂布，目的都是一样的，都是为了在铜箔的正面或者铜箔的反面附着两层负极浆料层，且位于底层的负极浆料层的sbr占比大于位于顶层的负极浆料层的sbr占比。由于在烘干时，不可避免地负极浆料层会发生上浮的问题，在无法避免上浮问题的情况下，本技术依靠上下两层不同sbr占比的负极浆料层，即使发生sbr上浮问题，随着底层的sbr上浮至顶层内，让上下两层的sbr浓度接近相同，能够极大改善sbr均匀性问题，防止制造出来的负极极耳因sbr均匀性问题而导致电极阻抗增加。同时因为sbr的均匀性佳，极大避免sbr在铜箔表面富集，防止铜箔在辊压时发生粘连现象。本技术将利用上下两层sbr占比不同的负极浆料层去解决sbr上浮问题，与现有技术不同，现有技术多数依靠改性粘结剂、调整烘干工艺等方法，本技术的方案操作步骤简单，且成本低。
[0048]
进一步地，在一实施方式中，在步骤s01中：
[0049]
第一次将cmc胶加入反应釜内，得到一次混合液，并一次混合液进行搅拌，第二次往反应釜内加入活性物质和导电剂，得到二次混合液，对二次混合液进行搅拌，第三次往反应釜内加入sbr，得到三次混合液，对三次混合液进行搅拌，第四次加入去离子水，得到四次混合液，对四次混合液进行搅拌，得到负极浆料，其中，两种负极浆料的制备方法均相同，仅在于sbr在浆料内的占比不相同。
[0050]
如此，需要说明的是，当需要制备负极浆料时，负极浆料的组成部分包括活性物质、导电剂、粘结剂和去离子水，上述物质的反应均是在反应釜内进行的，第一次往反应釜内加入cmc胶，并对其进行搅拌，得到一次混合液，随后第二次、第三次以及第四次对应加入活性物质和导电剂、sbr以及去离子水，对应得到二次混合液、三次混合液和四次混合液，需要强调的是，不管是第一次、第二次、第三次还是第四次，都需要涉及到搅拌的过程，搅拌的目的是各反应物充分混合，保证均匀性，得到更佳的负极浆料。
[0051]
还需要说明的是，两种负极浆料的制备方法均相同，不同仅在于在配比反应物时，
需要预先设定好各反应物的配比，保证最后制备出来的两种负极浆料sbr占比不同，为后续的涂布工序打下基础。
[0052]
具体地，在一实施方式中，在步骤s02中：
[0053]
在对一次混合液搅拌时，搅拌公转转速为[8rpm，12rpm]，搅拌时长为[5min，10min]；
[0054]
在对二次混合液搅拌时，搅拌公转转速为[35rpm，45rpm]，搅拌时长为[50min，60min]；
[0055]
在对三次混合液搅拌时，搅拌公转转速为[5rpm，10rpm]，搅拌时长为[5min，10min]；
[0056]
在对四次混合液搅拌时，搅拌公转转速为[35rpm，45rpm]，搅拌时长为[5min，10min]。
[0057]
如此，需要说明的是，在对一次混合液搅拌、对二次混合液搅拌、对三次混合液搅拌以及对四次混合液搅拌时，可以按照上述参数对应对一次混合液、二次混合液、三次混合液及四次混合液进行搅拌，最终得到负极浆料，此时的负极浆料还处于液体状态，等正式对铜箔进行涂布时，负极浆料会从液态转变成固态。
[0058]
进一步地，在一实施方式中，在步骤s02中：
[0059]
模头内开设有空腔，空腔被一隔离件分割，以使空腔被划分成两个腔室，两个腔室都有对应的独立泵驱动，其中一个腔室用于容纳其中一种负极浆料，另一个腔室用于容纳另一种负极浆料，两个腔室内均开设有出料长口，两个出料长口正对被放卷装置放卷的铜箔。
[0060]
如此，需要说明的是，模头用于喷涂负极胶料，模头内开设有空腔，空腔的中部位置处设置有一个隔离件，隔离件把空腔划分成两个腔室，每一个腔室都有对应的独立泵进行驱动，其中一个腔室用于容纳其中一种负极浆料，另一个腔室用于容纳另一种负极浆料，且两个腔室均开设有出料长口，当进行涂布操作时，放卷装置把铜箔对应传输至预定位置处，随后两个独立泵输出动力，将两个腔室内的负极浆料对应喷涂在铜箔上，让铜箔的正面或者反面均附着有两层负极浆料层。
[0061]
进一步地，在一实施方式中，在步骤s02中：
[0062]
放卷装置包括基座、放卷电机、主动辊和若干背辊，放卷电机设置于基座上，主动辊与放卷电机的驱动轴连接，各背辊均转动安装于基座上，主动辊和各背辊分别与铜箔传动连接，放卷电机输出动力驱动主动辊转动，进而实现对铜箔的放卷。
[0063]
如此，需要说明的是，图3所示的是背辊20和模头30配合的结构示意图，从图3可以看出，模头30内有两个腔室，一个是腔室30a，另一个是腔室30b，当需要涂布时，腔室30a将其中一种负极浆料从其出料长口涂布铜箔上，腔室30b对应的也将另一种负极浆料从其出料长口涂布铜箔上，让铜箔的正面或者反面均附着有两层负极浆料层。
[0064]
还需要说明的是，当需要对铜箔进行放卷时，放卷电机输出动力转动主动辊，在放卷电机、主动辊和若干背辊的共同作用下，就能够实现对铜箔的放卷，把铜箔传输至模头位置处进行喷涂。
[0065]
进一步地，在一实施方式中，模头与其中一个背辊的间距距离为[70um，170um]。
[0066]
如此，需要说明的是，模头与其中一个背辊的间距距离决定了负极浆料层的厚度，
模头与背辊之间的距离不宜设置过大，否则会导致负极胶料层的厚度整体偏大，优选范围为[70um，170um]。
[0067]
进一步地，在一实施方式中，在步骤s03中：
[0068]
位于正面顶层的负极浆料层的sbr：位于正面底层的负极浆料层的sbr＝0.25～0.35；
[0069]
位于反面顶层的负极浆料层的sbr：位于反面底层的负极浆料层的sbr＝0.25～0.35。
[0070]
如此，需要说明的是，不管是铜箔的正面还是铜箔的反面，位于顶层的负极浆料层的sbr：位于底层的负极浆料层的sbr＝0.25～0.35，生产人员可以结合实际的生产需要，灵活设定比例。
[0071]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。