一种锂离子电池制造方法技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池制造方法，属于锂离子电池制备技术领域。该方法步骤如下：(1)电极材料粉末的制备；(2)预制体的制备；(3)锂离子电池浆料的制备；(4)极片的制备；(5)电芯的制备；(6)锂离子电池制备。本发明专利技术的可用于锂离子电池生产的预制体投料设备操作方便、减少粉料扬尘与损耗的几率、易于机械化操作、大大减少生产误差与生产时间。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池制造方法
本专利技术涉及一种锂离子电池制造方法，属于锂离子电池制造

技术介绍
近年来，随着锂离子电池的储电能力和生产技术的持续进步，锂离子电池已经成为电子产品、电动汽车的主要储能设备。与此同时，锂离子电池的市场需要量大幅度上升，与此同时，对锂离子电池的生产成本、生产效率以及性能一致性的需求也日益提高。汽车用动力电池对锂离子电池的性能一致性要求较高，对正极、负极电极材料的一致性的需求也相应提高。在电极材料的生产过程中，无论生产条件控制达到多高的水平，不同的批次之间难免存在一定的一致性差异。故需要对不同生产批次的材料进行均匀混合的操作工序(简称批混)，以实现材料的一致性。在锂离子电池的制备过程中，首先要进行浆料的生产。浆料生产过程中，主要有两种路线，其一：先将粘结剂和溶剂混合搅拌，制备胶液，再将电极材料、导电剂、添加剂依次加入搅拌釜中，加入胶液进行搅拌分散；其二：直接将粘结剂、导电剂、电极材料、添加剂加入搅拌釜中，加入溶剂进行搅拌分散。在这两个制备路线中，电极材料、导电剂、添加剂都是粉末状物体。粉体的称量过程主要分为人工称量和设备称量两种技术。人工称量采用电子秤对各组分依次进行手动称量和加料，每种粉体都需要进行一次称量，过程繁琐且容易造成职业伤害；也可选用自动加料设备，会增加生产成本和场地。例如，CN201611200897公开的“锂离子电池浆料及其制备方法”，该技术方案采用的匀浆步骤如下，步骤一、将活性材料、粘结剂和导电剂除铁后投入双轴桨叶式高效混合机中，混合均匀，形成混合粉体。步骤二、在所述混合粉体中加入溶剂，搅拌以混合均匀，形成混合浆料。步骤三、将所述混合浆料投入高速分散机中进行高速分散，形成固含量为70-80％的半成品浆料。步骤四、将所述半成品浆料真空下除泡、过筛，形成锂离子电池浆料。该专利申请公开的技术方案中，需要将各个粉体依次进行投料，投料步骤相对较繁琐，需要进行称量操作。例如，CN201110095839公开的“锂离子电池浆料及其制备方法及锂离子电池”中，采用的匀浆步骤如下：步骤一、使用粘接剂制备浓度为3％～7％的胶液；步骤二、将活性物质和导电剂在三臂行星搅拌机中，在低速下均匀混合形成粉体；步骤三、在步骤二中的粉体中加入溶剂的总量的1％～15％，在低速下均匀混合形成湿粉体，其中，溶剂的总量与所述粉体的质量比为55∶4～50∶50；步骤四、在步骤三中的湿粉体中加入胶液的20％～50％和剩余的溶剂，在高速下均匀混合；步骤五、加入剩余的胶液，先在低速下均匀搅拌5～10分钟，然后在高速下搅拌2～5小时，形成锂离子电池浆料。该专利申请公开的技术方案中，采用先配胶后配制浆料的流程，需要制胶设备和匀浆设备，同时所有的粉料都需要称量步骤，投料步骤相对较繁琐，需要手工称料或机械加料。因此，提供一种操作方便、减少粉料扬尘与损耗的几率、易于机械化操作、大大减少生产误差与生产时间的锂离子电池制造方法就成为该
急需解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种操作方便、减少粉料扬尘与损耗的几率、易于机械化操作、大大减少生产误差与生产时间的锂离子电池制造方法。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案达到的：一种锂离子电池制造方法，其步骤如下：(1)电极材料粉末的制备在电极材料生产的批混工序中，同步将导电剂、粘结剂、添加剂同时加入，获得均匀粉末；说明：电极材料的生产中，最后一道工序为批混作业，目的是使不同批次的材料充分混合，在批混过程中，可以同时将锂离子电池的浆料生产中所需的其他的固体粉末(如导电剂、粘结剂、添加剂等)同步加入，在批混的过程中，同时将所有的材料混匀；(2)预制体的制备将步骤(1)中的批混后的均匀粉末模压，制备成预制体；说明：该步骤需要将粉末模压成外形规整、重量一致的块状预制体，以方便在锂离子生产时进行投料，如每块重量10kg时，投料100kg则可直接投料10块；(3)锂离子电池浆料的制备将步骤(2)的预制体通过投料设备投入匀浆设备中，加入溶剂，获得锂离子电池浆料；说明：预制体投入匀浆设备时是块状，经过低速搅拌迅速破碎，随着溶剂的加入很快被搅拌成湿粉，再经过高速搅拌和分散步骤成为均匀稳定的浆料；(4)极片的制备将步骤(3)中的浆料，依次进行涂布、辊压、裁片工序，得到极片；(5)电芯的制备将步骤(4)中的极片进行电芯组装工序；(6)锂离子电池制备将步骤(5)中制备的电芯进行电池化成工序，得到锂离子电池。优选地，所述步骤(3)中所述投料设备的具体结构如下：一种预制体投料设备，包括承载盘、导轨、传送带、运输车、传动带和摇杆；摇杆固设于运输车的一端，导轨固设于运输车的上部，摇杆与导轨通过传动带相连接，传送带与导轨连接，承载盘固定于传送带上。优选地，所述承载盘口朝上放置，其中投料方向具备一定角度的斜面，保证到达前段投料点后，承载盘1内的预制体可以顺利倒出。优选地，所述导轨为若干个，并排固设于运输车的上部。优选地，所述导轨为4-15个。优选地，所述导轨为10个。优选地，所述摇杆为手动式。优选地，所述摇杆为自动式。优选地，所述承载盘为4-12个。优选地，所述承载盘中装入1块或多块预制体，但每个承载盘中的数量一致。优选地，所述承载盘朝向投料侧的侧壁具备斜角，角度在25-75度之间。优选地，所述承载盘朝向投料侧的侧壁具备斜角，角度在45度。优选地，所述承载盘为304不锈钢，与现有匀浆设备使用的钢材一致。优选地，所述步骤(3)中所述加入溶剂的具体步骤为：加入5重量％-15重量％的溶剂，低速搅拌；再加入80重量％-90重量％的溶剂，高速搅拌分散；再加入剩余5重量％-15重量％的溶剂，低速搅拌。优选地，所述电极材料的质量比例为80％-95％之间。优选地，所述导电剂的质量比例为1％-10％之间。优选地，所述粘结剂的质量比例为2％-10％之间。优选地，所述添加剂的质量比例为1％-5％之间。优选地，所述预制体的外形为正方体、长方体、圆柱体、球体等便于运输、称量、计数的规整外形。优选地，所述电极材料中的正极材料可为磷酸铁锂正极材料、三元正极材料、锰酸锂正极材料、富锂锰基正极材料中的一种或几种的混合材料；负极材料可为硅基负极材料、碳基负极材料、金属氧化物负极材料、钛酸锂负极材料中的一种或几种的混合材料。优选地，所述添加剂可为自身终止高分歧寡聚物，具体为双马来酰亚胺寡聚物材料，也可为能够对铜箔和铝箔进行温和刻蚀的挥发性弱酸，如醋酸；易热分解弱酸，如草酸。优选地，所述预制体制备过程中，四种成分的混合可采用双行星搅拌机、螺带式混合机、高速搅拌混料机等设备对四个组分进行混合分散，直至将各个组分完全混合均匀。优选地，预制体制备浆料时，可选用双行星搅拌机、球磨机、高速均质机、高压均质机等浆料混合设备进行浆料的制备。优选地，所述预制体制备过程中，将一定质量的粉末加入模压机中，通过模压操作使其压制成为固定形状的预制体。优选地，所述预制体的重量应为0.5-5kg之间，预制体重量以0.5kg的整数倍为宜，便于计量。优选地，所述预制体的莫氏硬度在1-4之间，在能够保证运输使用过程中的完整性的情况下，可以尽可能的将硬度降低。优选地，所述导电剂为导电炭黑、导电石墨、乙炔黑、碳纳米管、中间相碳微球导电剂中的一种或几种的混合材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池制造方法，其步骤如下：(1)电极材料粉末的制备在电极材料生产的批混工序中，同步将导电剂、粘结剂、添加剂同时加入电极材料中，获得均匀粉末；(2)预制体的制备将步骤(1)中的批混后的均匀粉末模压，制备成预制体；(3)锂离子电池浆料的制备将步骤(2)的预制体通过投料设备投入匀浆设备中，加入溶剂，获得锂离子电池浆料；(4)极片的制备将步骤(3)中的浆料，依次进行涂布、辊压、裁片工序，得到极片；(5)电芯的制备将步骤(4)中的极片进行电芯组装工序；(6)锂离子电池制备将步骤(5)中制备的电芯进行电池化成工序，得到锂离子电池。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池制造方法，其步骤如下：(1)电极材料粉末的制备在电极材料生产的批混工序中，同步将导电剂、粘结剂、添加剂同时加入电极材料中，获得均匀粉末；(2)预制体的制备将步骤(1)中的批混后的均匀粉末模压，制备成预制体；(3)锂离子电池浆料的制备将步骤(2)的预制体通过投料设备投入匀浆设备中，加入溶剂，获得锂离子电池浆料；(4)极片的制备将步骤(3)中的浆料，依次进行涂布、辊压、裁片工序，得到极片；(5)电芯的制备将步骤(4)中的极片进行电芯组装工序；(6)锂离子电池制备将步骤(5)中制备的电芯进行电池化成工序，得到锂离子电池。2.根据权利要求1所述的锂离子电池制造方法，其特征在于：所述步骤(3)中所述投料设备的具体结构如下：包括承载盘、导轨、传送带、运输车、传动带和摇杆；摇杆固设于运输车的一端，导轨固设于运输车的上部，摇杆与导轨通过传动带相连接，传送带与导轨连接，承载盘固定于传送带上。3.根据权利要求2所述的锂离子电池制造方法，其特征在于：所述承载盘朝向投料侧的侧壁具备斜角，角度在25-75度之间；所述导轨为若干个，并排固设于运输车的上部，所述导轨为4-15个，所述摇杆为手动式或自动式，所述承载盘为4-12个。4.根据权利要求1所述的锂离子电池制造方法，其特征在于：所述步骤(1)中导电剂、粘结剂、添加剂和电极材料的混合采用双行星搅拌机、螺带式混合机或高速搅拌混料机设备对四个组分进行混合分散，直至将各个组分完全混合均匀；所述步骤(3)中所述匀浆设备为双行星搅拌机、球磨机、高速均质机或高压均质机。5.根据权利要求1所述的锂离子电池制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琦，赵挺，杨容，柏祥涛，高哲峰，庄卫东，
申请(专利权)人：国联汽车动力电池研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11