一种高安全底涂锂离子电池的制造方法与流程

本发明涉及锂离子电池，尤其涉及一种高安全底涂锂离子电池的制造方法。

背景技术：

1、锂离子电池是一种二次电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作，锂离子电池在使用过程中难免会发生滥用现象，如过充、针刺、短路等，会产生大量的热，引发起火燃烧等安全事故，因而限制了锂离子电池在储能市场及电动汽车市场的应用

2、现有技术中为了避免安全事故的发生，会在锂离子电池中增加ptc极片，或使用含有低电导正极主材(如lfp、lmfp)的安全底涂结构；当电池温度升高时该结构的电阻会立即升高，这样当电池受到针刺滥用时，可以有效抑制内短路放热反应进而有效保护，从而实现锂电池的安全，然而增加ptc极片方式成本较高只适用于小批量电芯的生产，为此提出一种高安全底涂锂离子电池的制造方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，而提出的一种高安全底涂锂离子电池的制造方法。

2、一种高安全底涂锂离子电池的制造方法，包括以下步骤：

3、s1：将低电导正极材料、导电材料和粘结剂的按质量比混合在一起，以去离子水为分散介质，经过高速搅拌制备成一定粘度的浆料一，即得到安全底涂层；

4、s2：通过涂布装置将浆料一对正极集流体的两面进行表面轻微涂覆并烘干形成涂层，得到安全底涂集流体；

5、s3：在上述正极集流体的安全底涂层外侧进行正极浆料涂布得到正极片；

6、s4：将负极集流体重复步骤s2和s3，得到负极片；

7、s5：将正极片与匹配的负极片、隔膜进行卷绕、入壳、注液、老化工序加工，最终得到具有安全底涂的锂离子电池。

8、在上述的一种高安全底涂锂离子电池的制造方法中，所述低电导正极材料、导电材料和粘结剂的质量比为0.9:0.05:0.05，所述低电导正极材料包括lfp、lmfp的任意一种或多种，所述导电材料包括油炉黑、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯的任意一种或多种，所述粘结剂包括sbr、pvdf、paa、pan、pmma的任意一种或多种。

9、在上述的一种高安全底涂锂离子电池的制造方法中，所述正极集流体和负极集流体的厚度为3-20um，所述安全底涂层的厚度为0.5～20um。

10、在上述的一种高安全底涂锂离子电池的制造方法中，所述正极集流体为铝箔材质，所述负极集流体为铜箔材质。

11、在上述的一种高安全底涂锂离子电池的制造方法中，所述涂布装置包括底座、涂布机构和辅助机构，所述底座上设置有输送带，所述涂布机构安装在底座上且用于为输送带上的正极集流体和负极集流体进行涂布时集流体表面覆有安全底涂层，所述辅助机构安装在涂布机构上且用于提升集流体的涂布效果。

12、在上述的一种高安全底涂锂离子电池的制造方法中，所述涂布机构包括第一电机和涂布辊，所述底座上位于输送带的两侧安装有对称分布的安装板，两块所述安装板之间共同转动连接有主轴，所述涂布辊与主轴同轴连接，两块所述安装板的之间安装有涂料斗，所述涂料斗的底部连接有导料嘴，所述导料嘴的出料端与涂布辊的辊面相靠近，所述第一电机安装在安装板的顶部，两块所述安装板的顶部共同连接有固定箱，所述固定箱的两端贯穿转动连接转轴，所述转轴的一端与第一电机的输出轴同轴连接，且另一端同轴连接有主动轮，所述主轴的一端同轴连接有从动轮，所述主动轮与从动轮共同套设有传动带。

13、在上述的一种高安全底涂锂离子电池的制造方法中，所述辅助机构包括收集盒和第二电机，所述收集盒安装在导料嘴的上方，且收集盒的两端与两块安装板相连接，所述收集盒上连接有刮刀与涂布辊的辊面相贴合，所述收集盒的底部连接有滑轨，所述滑轨上滑动连接有滑块，所述滑块靠近涂布辊的一侧滑动连接有检测块，所述检测块位于滑块内一端连接有弹簧和压力传感器，所述第二电机安装在安装板上，两块所述安装板之间共同转动连接有往复丝杆，且往复丝杆一端与第二电机的输出轴同轴连接，所述往复丝杆与滑块通过螺纹连接。

14、在上述的一种高安全底涂锂离子电池的制造方法中，所述固定箱的底部贯穿转动连接有多根搅拌杆，每根所述搅拌杆的下端连接有搅拌叶，所述转轴上同轴连接有多个第一锥齿轮，每根所述搅拌杆的上端同轴连接有第二锥齿轮，每个所述第一锥齿轮与对应位置的第二锥齿轮相啮合。

15、与现有的技术相比，本发明优点在于：

16、1、本发明引入安全底涂技术，通过配方优化合成出含低电导正极材料的浆料；对正极集流体进行表面轻微涂覆，得到安全底涂集流体，提升了电池受到针刺等滥用情况的稳定性，提高了电池使用时的安全性。

17、2、本发明中制造方法具有成本低、无毒、环保、操作简单、效果明显和可量产化等特点，极大地提高锂离子电池的安全性能及优率。

18、3、本发明中的涂布装置针对于安全底涂的锂离子电池进行设计，既保证较好的涂布效果情况下，也提升了涂布效率。

技术特征：

1.一种高安全底涂锂离子电池的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高安全底涂锂离子电池的制造方法，其特征在于：所述低电导正极材料、导电材料和粘结剂的质量比为0.9:0.05:0.05，所述低电导正极材料包括lfp、lmfp的任意一种或多种，所述导电材料包括油炉黑、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯的任意一种或多种，所述粘结剂包括sbr、pvdf、paa、pan、pmma的任意一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种高安全底涂锂离子电池的制造方法，其特征在于：所述正极集流体和负极集流体的厚度为3-20um，所述安全底涂层的厚度为0.5～20um。

4.根据权利要求1所述的一种高安全底涂锂离子电池的制造方法，其特征在于：所述正极集流体为铝箔材质，所述负极集流体为铜箔材质。

5.根据权利要求1所述的一种高安全底涂锂离子电池的制造方法，其特征在于：所述涂布装置包括底座(1)、涂布机构(2)和辅助机构(3)，所述底座(1)上设置有输送带(4)，所述涂布机构(2)安装在底座(1)上且用于为输送带(4)上的正极集流体和负极集流体进行涂布时集流体表面覆有安全底涂层，所述辅助机构(3)安装在涂布机构(2)上且用于提升集流体的涂布效果。

6.根据权利要求5所述的一种高安全底涂锂离子电池的制造方法，其特征在于：所述涂布机构(2)包括第一电机(24)和涂布辊(22)，所述底座(1)上位于输送带(4)的两侧安装有对称分布的安装板(20)，两块所述安装板(20)之间共同转动连接有主轴(21)，所述涂布辊(22)与主轴(21)同轴连接，两块所述安装板(20)的之间安装有涂料斗(23)，所述涂料斗(23)的底部连接有导料嘴(232)，所述导料嘴(232)的出料端与涂布辊(22)的辊面相靠近，所述第一电机(24)安装在安装板(20)的顶部，两块所述安装板(20)的顶部共同连接有固定箱(25)，所述固定箱(25)的两端贯穿转动连接转轴(26)，所述转轴(26)的一端与第一电机(24)的输出轴同轴连接，且另一端同轴连接有主动轮(27)，所述主轴(21)的一端同轴连接有从动轮(28)，所述主动轮(27)与从动轮(28)共同套设有传动带(29)。

7.根据权利要求6所述的一种高安全底涂锂离子电池的制造方法，其特征在于：所述辅助机构(3)包括收集盒(30)和第二电机(36)，所述收集盒(30)安装在导料嘴(232)的上方，且收集盒(30)的两端与两块安装板(20)相连接，所述收集盒(30)上连接有刮刀(31)与涂布辊(22)的辊面相贴合，所述收集盒(30)的底部连接有滑轨(32)，所述滑轨(32)上滑动连接有滑块(33)，所述滑块(33)靠近涂布辊(22)的一侧滑动连接有检测块(34)，所述检测块(34)位于滑块(33)内一端连接有弹簧和压力传感器，所述第二电机(36)安装在安装板(20)上，两块所述安装板(20)之间共同转动连接有往复丝杆(35)，且往复丝杆(35)一端与第二电机(36)的输出轴同轴连接，所述往复丝杆(35)与滑块(33)通过螺纹连接。

8.根据权利要求6所述的一种高安全底涂锂离子电池的制造方法，其特征在于：所述固定箱(25)的底部贯穿转动连接有多根搅拌杆(251)，每根所述搅拌杆(251)的下端连接有搅拌叶(252)，所述转轴(26)上同轴连接有多个第一锥齿轮(253)，每根所述搅拌杆(251)的上端同轴连接有第二锥齿轮(254)，每个所述第一锥齿轮(253)与对应位置的第二锥齿轮(254)相啮合。

技术总结
本发明公开了一种高安全底涂锂离子电池的制造方法，涉及锂离子电池技术领域，包括以下步骤：S1：将低电导正极材料、导电材料和粘结剂的按质量比混合在一起，以去离子水为分散介质，经过高速搅拌制备成一定粘度的浆料一，即得到安全底涂层；S2：通过涂布装置将浆料一对正极集流体的两面进行表面轻微涂覆并烘干形成涂层，得到安全底涂集流体；本发明引入安全底涂技术，得到安全底涂集流体，提升了电池受到针刺等滥用情况的稳定性，提高了电池使用时的安全性，同时涂布装置针对于安全底涂的锂离子电池进行设计，既保证较好的涂布效果情况下，也提升了涂布效率。

技术研发人员：赵健,王灵君,陶柱晨,黄雅婷
受保护的技术使用者：芜湖天弋能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16