锂离子电池材料的微波干燥制造技术

用于制造锂离子电池的方法包括在锂离子电池的基底上沉积电极材料作为涂层，使用不同频率的微波辐射照射沉积的电极材料，使用非水电解质溶液润湿被照射的电极材料，以及在气密的封装物内密封润湿的电极材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开内容涉及锂离子电池组的制造，以及更具体地，涉及使用微波辐射以干燥用于锂离子电池组的电极材料。背景及概述锂离子电池组的每个电池包括负电极和正电极。负电极可以由锂离子插入的、分散在铜或镍基底上的还原碳材料组成。正电极可以由分散在铝基底上的锂金属氧化物组成。正电极和负电极可以布置在层中，在它们之间放置绝缘隔离物以防止短路。得到的层状结构可以被折叠或卷绕成为期望的电池结构，与电池的外部接触点连接，使用非水电解质溶液润湿，并且然后密封在合适的封装物内。一般来说，锂离子电池的性能和寿命可取决于从密封在电池封装物内的材料排除水分一即，水一的程度。因此，在添加电解质溶液之前，可以在真空下加热正电极和负电极层以使电极材料干燥。然而，真空处理费用高并且耗费时间，并且不容易应用于连续的加工，例如，卷到卷过程。因此，本公开内容的一个实施方式提供用于制作锂离子电池的方法。该方法包括在锂离子电池的基底上沉积电极材料作为涂层，使用不同频率的微波辐射照射沉积的电极材料，使用非水电解质溶液润湿照射的电极材料，以及在气密的封装物内密封润湿的电极材料。另一个实施方式提供用于制作锂离子电池的装置。该装置包括电极材料沉积台、微波干燥台、润湿台和密封台。沉积台配置为在锂离子电池的基底上沉积电极材料作为涂层。干燥台包括微波发射器，其配置为使用不同频率的微波辐射照射沉积的电极材料。润湿台配置为使用非水电解质溶液润湿照射的电极材料。密封台配置为在气密的封装物内密封润湿的电极材料。提供以上陈述以便以简化的形式介绍本公开内容的选择的部分，并非确定关键或必要的特征。由权利要求书限定的所主张的主题既不限于上述内容也不限于本文提及的解决任何问题或缺点的实施。附图简述图1A和IB显示根据本公开内容的实施方式的锂离子电池电极在横截面上的外观。图2A显示根据本公开内容的实施方式的用于圆柱形锂离子电池的如布置的正电极和负电极。图2B显示根据本公开内容的实施方式的圆柱形锂离子电池的外观。图3A显示根据本公开内容的实施方式的用于扁平的锂离子电池的如布置的正电极和负电极。图3B显示根据本公开内容的实施方式的扁平的锂离子电池。图4是呈现制作根据本公开内容的实施方式的锂离子电池的装置的方块图。图5显示制造根据本公开内容的实施方式的锂离子电池的装置的微波干燥台的外观。图6图解制造根据本公开内容的实施方式的锂离子电池的实例方法。图7图解在制造根据本公开内容的实施方式的锂离子电池的装置的微波干燥台内照射电极材料的实例方法。详述将通过实例并且参考上述列举的图解的实施方式描述本公开内容的方面。一致地标识并且以最少的重复描述在一个或多个实施方式中基本上相同的部件、过程步骤和其他要素。然而，需要注意的是一致地标识的要素也可以在一定程度上不同。进一步需要注意的是本公开内容中包括的附图为示意性的并且通常不按比例绘制。甚至，可以有意曲解图中显示的各种附图比例、横纵比和部件数以使得更容易看到某些特征或关系。图1A示意地显示在横截面上的锂离子电池电极10。该电极包括基底12和支撑在基底上的电活性涂层14。通常，电极10可以是电池的正电极1P或负电极10N。正电极的电活性涂层可以包括锂金属氧化物，比如钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂或镍钴酸锂，仅列举少数。正电极的基底可以为铝箔。负电极的电活性涂层可以包括任意形式的锂插入的碳，包括锂插入的石墨。负电极的基底可以为铜箔或镍箔。在一些实施方式中，可以将来自水性或非水性料浆的电活性涂层中的任一个或两个都施加至相应的基底，由此赋予电极显著量的水。进一步，电极中的任一个或两个都还可以包括其他材料，比如胶黏剂或粘合剂，它们也可以包含水和/或其他质子化合物。虽然图1A显示了仅涂覆在基底的一侧上的电极，但是涂覆在两侧上的电极与本公开内容完全一致，并且完全适用于下文阐述的方法。因此，图1B显示电极10’，其具有在两侧上都涂覆有电活性涂层14和14’的基底12。在这种实施方式中，一侧上的涂层可以与另一侧上的涂层相同或至少有些不同。如图2A中所示，正电极1P和负电极1N可以被卷成用于圆柱形锂离子电池的‘凝胶卷(jellyroll)’结构16。在该实施方式中，电极是层状的，并且卷绕多孔隔离物片材18布置在它们之间，以避免短路。图2B显示具有电接触点20、封装物22和密封盖23的实例圆柱形锂离子电池19。电接触点可以分别为正电极的基底12P和负电极的基底12N的延伸。在其他实施方式中，正电极1P和负电极1N可以分别是层状的，并且折叠成‘扁平的’结构24，如图3A中，多孔隔离物片材18在它们之间。后者的结构可以被用于扁平的锂离子电池25，如图3B中所示。为完成锂离子电池，非水电解质溶液一例如溶解在极性质子溶剂中的锂盐一被注入封装物内，然后密封其。在一些实施方式中，质子溶剂可以包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯中的一种或多种。在这些和其他实施方式中，锂盐可以为吸湿的固体，比如六氟磷酸锂、四氟硼酸锂或高氯酸锂。图4为高级方块图，其显示在一个实施方式中制造锂离子电池的装置26的各种台。该装置包括电极材料沉积台28、微波干燥台30、润湿台32和密封台34。沉积台配置为在锂离子电池的基底12上沉积电极材料作为涂层。微波干燥台配置为使用不同频率的微波辐射照射沉积的电极材料。在一些实施方式中，微波干燥台配置为输送作为连续片材的电极材料和基底。润湿台配置为使用非水电解质溶液润湿照射的电极材料。密封台配置为在气密的封装物内密封润湿的电极材料。如上述提到的，锂离子电池的性能和寿命可取决于从密封在电池封装物内的材料排除的水分的程度。因此，图5显示在一个实施方式中实例微波干燥台30的外观。该图解的微波干燥台配置为使用可变频率的微波加热干燥电极材料的连续片材。微波干燥台30包括进料辊36，将待干燥的材料从此送入。在图解的实施方式中，电极作为连续的片材被送入微波干燥台。因此，进料辊可以配置为维持片材的合适的拉伸量。在一个实施方式中，片材的宽度可以基本上与完成的锂离子电池中的电极的宽度相同。在一些实施方式中，送入微波干燥台的电极材料可以具有前面附图的正电极1P或负电极1N的结构；它可以包括布置在基底12上的电活性涂层14。在其他实施方式中，送入微波干燥台的电极材料可以具有更复杂的层状的结构。例如，它可以包括正和负电极层两者以及一个或多个隔离物片材18。继续图5，微波干燥台30还包括气体导管38，其具有入口 40、出口 42以及允许电极材料穿过的合适尺寸的开口 44。气体导管配置为当照射电极材料时引导气体经过电极材料。至少气体导管的上部窗口 46可以由微波透射材料构成，比如玻璃或陶瓷。原则上，任何干燥的、非微波吸收的气体可以被准许通过入口 40并且被用于将湿气输送至气体导管外。实例包括氮气、氩气、二氧化碳和除湿的空气。即使气流可以有助于电极干燥过程，但是它在所有应用中不是必须的。因此，在一些实施方式中，可以省略气体导管38有利于开放的结构，在其中输送待干燥的材料通过开放的空间，以及在其中通过对流至大气中带走湿气。微波干燥台30还包括提取辊48，其配置为拉动电极材料通过该台并且存储干燥的材料以用于将来使用。在微波干燥台30内，干燥电极材料的主要模式是通过吸收微波辐射加热。因此，装置包括微本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制造锂离子电池的方法，所述方法包括：在所述锂离子电池的基底上沉积电极材料作为涂层；使用不同频率的微波辐射照射所述沉积的电极材料；使用非水电解质溶液润湿所述照射的电极材料；并且在气密的封装物内密封所述润湿的电极材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·阿莉森，A·伊夫蒂哈尔，
申请(专利权)人：A一二三系统公司，
类型：发明
国别省市：美国;US