一种极片表涂的制备方法、具有表涂的极片和锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种极片表涂的制备方法、具有表涂的极片和锂离子电池，该极片表涂的制备方法包括以下步骤：(1)将表涂浆料涂覆于离型膜的离型层上，表涂浆料在离型层的表面形成表涂层；(2)通过热压转移装置将预先涂覆于离型层上的表涂层转移到极片表面。本发明专利技术采用干法热压转移方法制备电池极片表涂，可替代传统的极片碾压后再湿法涂覆表涂的方法，避免了传统涂覆表涂过程中，表涂浆料中的溶剂等小分子对极片活性物层造成损伤，也避免了极片的机械损伤，提高了表涂的涂布效率及良率，减少了VOC排放，缩短了极片、电池的制造周期。

【技术实现步骤摘要】
一种极片表涂的制备方法、具有表涂的极片和锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池
，尤其是涉及一种极片表涂的制备方法、具有表涂的极片和锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池使用寿命长，工作电压高，能量密度大，安全性能好被广泛应用于社会各个领域。近年来电动车领域，对于锂离子电池能量密度的需求不断提升，高能量密度、高倍率充放电、高安全性、电解液注液量不断降低等需求越来越严苛，正负极尤其是硅碳体系的低膨胀率也提出更高的要求。锂离子电池经过多次充放电循环后，正负极都会有不同程度膨胀，膨胀过大对于电池容量发挥、循环、高低温性能、安全性能等都有严重影响。业内通过在正负极极片活性物表面涂覆一绝缘涂层，如陶瓷涂层等，依靠绝缘涂层自身的强度，抑制正负极的过度膨胀反弹，具有一定的效果。公开号为CN107565089A的中国专利一种制备极片表涂更加致密陶瓷涂层的方法及电池，提到在极片表面设置致密陶瓷涂层的方法来抑制极片的膨胀反弹。公开号为CN02222787A的中国专利锂离子电池极片、电池及高电池安全性方法，提到正极表面涂覆特定厚度的绝缘层以提高锂离子电池的安全性能、循环性能及大倍率放电性能等。公开号为CN107681113A的中国专利正极片及其制备方法以及二次电池，采用纳米无机氧化物陶瓷材料涂覆于正极活性物表面形成多孔无机物薄膜层，以提高安全性能和循环性能。公开号为CN107437623A的中国专利锂离子电池正极片及其制备方法，公开了在正极活性物表面设置间隔凸型聚合物导电涂层，在极片与隔离膜之间形成支撑骨架，使得极片与隔离膜之间存在缓冲间隙，给循环过程中膨胀应力集中的极片创造缓冲空间，可有效释放循环过程中极片的膨胀应力，减少因极片膨胀导致的扭曲变形，提高锂离子电池的安全性能和循环寿命。传统技术方案中，表涂都是通过湿法涂布方式将表涂浆料直接涂覆于正极或负极活性物层上，表涂浆料中存在的有机溶剂、水分、添加剂等小分子会渗入活性物层，影响活性物层中粘结剂、导电剂的排列，或在活性物层孔隙中存在残留，从而对极片性能造成不同程度的影响，对电池循环、倍率性能带来不可预测的影响；通常表涂厚度都较薄，一般为0.5-5μm不等，在涂布表涂过程中极片易受损伤，浆料固含量低于40％，涂布速度低于40m/min，涂布工艺方式选择受到限制，无形中增加了VOC排放和能源的消耗，限制了涂布良率的提升。传统表涂涂布是在极片碾压完成后进行的，这种方式下极片生产周期延长是必然的。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种极片表涂的制备方法、具有表涂的极片和锂离子电池，该极片表涂的制备方法可替代传统的极片碾压后再湿法涂覆表涂的方法，避免了传统涂覆表涂过程中，表涂浆料中的溶剂等小分子对极片活性物层造成损伤，也避免了极片的机械损伤，提高了表涂的涂布效率及良率，减少了VOC排放，缩短了极片、电池的制造周期。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种极片表涂的制备方法，包括以下步骤：(1)离型膜上涂布表涂：将表涂浆料涂覆于离型膜的离型层上，表涂浆料在离型层的表面形成表涂层，表涂层和离型膜组成带有表涂层的离型膜；(2)表涂层热压转移：极片碾压机与极片收卷机之间设置有热压转移装置，通过热压转移装置将步骤(1)中的表涂层转移到碾压后的极片的表面，得到具有表涂的极片。进一步的，步骤(2)中的热压转移装置包括位于碾压后的极片上方的上热压转移装置、位于碾压后的极片下方的下热压转移装置，上热压转移装置和下热压转移装置对称设置，上热压转移装置包括沿碾压后的极片的运动方向依次设置的上放卷辊、上压辊、上收卷辊，下热压转移装置包括沿碾压后的极片的运动方向依次设置的下放卷辊、下压辊、下收卷辊，上热压转移装置和下热压转移装置对碾压后的极片的两面同时热压转移表涂层，碾压后的极片的下方设有用于传送碾压后的极片的第一传送辊和第二传送辊。进一步的，上放卷辊和上压辊之间依次设有上纠偏器和上舒展辊，上压辊和上收卷辊之间依次设有上机速传感器和上导辊；下放卷辊和下压辊之间设有依次设有下纠偏器和下舒展辊，下压辊和下收卷辊之间依次设有下机速传感器和下导辊。采用上述技术方案，上纠偏器和下纠偏器防止物料跑偏，上机速传感器和下机速传感器实施检测物料的速度。进一步的，上压辊和下压辊的直径相同，均为100-500mm，上压辊和下压辊的材质为金属、尼龙、硅胶中的任意一种。进一步的，通过热压转移装置将步骤(1)中的表涂层转移到碾压后的极片的表面的具体步骤为：将碾压后的极片放置于第一传送辊和第二传送辊上，碾压后的极片向极片收卷机方向运动；上放卷辊上缠绕有步骤(1)得到的带有表涂层的离型膜，表涂层位于远离上放卷辊的一侧，带有表涂层的离型膜依次经过上纠偏器、上舒展辊、上压辊，经过上压辊的热压后，在热和压力作用下，表涂层从离型层上剥离下来，转移并粘结到碾压后的极片的表面，得到具有表涂的极片和不带有表涂层的离型膜，不带有表涂层的离型膜依次经过上机速传感器、上导辊，最后缠绕于上收卷辊上以回收再利用；下放卷辊上缠绕有步骤(1)得到的带有表涂层的离型膜，表涂层位于远离下放卷辊的一侧，带有表涂层的离型膜依次经过下纠偏器、下舒展辊、下压辊，经过下压辊的热压后，在热和压力作用下，表涂层从离型层上剥离下来，转移并粘结到碾压后的极片的表面，得到具有表涂的极片和不带有表涂层的离型膜，不带有表涂层的离型膜依次经过下机速传感器、下导辊，最后缠绕于下收卷辊上以回收再利用；上热压转移装置、下热压转移装置、极片碾压机保持联动。进一步的，上压辊和下压辊的碾压压力为0.1-0.6MPa，上压辊和下压辊的表面温度为20-150℃。进一步的，步骤(1)中表涂浆料的固含量≥50％，表涂浆料通过湿法涂布的方法涂覆于离型膜的离型层上。进一步的，离型膜的基材为PET膜，PET膜的厚度为10-25μm，表涂层与离型层之间的剥离强度为0.1-2N/m，离型层与PET膜的剥离强度为20-100N/m，表涂层与碾压后的极片之间的剥离强度为10-100N/m。优选地，不带有表涂层的离型膜重复利用10次时，表涂层与离型层之间的剥离强度为0.1-2N/m。本专利技术还提供了一种采用上述极片表涂的制备方法生产的具有表涂的极片。本专利技术还提供了一种采用上述具有表涂的极片的锂离子电池。相对于现有技术，本专利技术所述的极片表涂的制备方法、具有表涂的极片和锂离子电池具有以下优势：通过热压转移装置将预先涂覆于离型层上的表涂层(见图2)转移到极片活性物层表面，得到具有所需表涂的极片，避免了传统涂覆表涂过程中，浆料中的溶剂、添加剂等小分子对极片活性物层造成损伤，也避免了极片的机械损伤，提高表涂的涂布效率及良率；因PET膜具有良好的力学性能、耐温性、尺寸稳定性和较高的抗拉强度，因此，可以提高干燥温度，实现高速涂布；同时采用高固含量的表涂浆料通过湿法涂布方式，达到减少VOC排放，降低能源消耗的目的；通过对极片生产流程的重新整合，对比图3和图4，可知本专利技术所述的方法缩短了极片、电池的制造周期。本专利技术所述的方法制备的极片表涂具有较高的机械强度、与活性物层良好的粘结强度，可以抑制极片膨胀反弹，提高保液能力，改善锂离子电池的安全稳定性、循环性能。附图说明图1为本专利技术所述的热压转移装置的整体结构示意图；图2为本专利技术所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极片表涂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)离型膜上涂布表涂：将表涂浆料涂覆于离型膜的离型层(21)上，表涂浆料在离型层(21)的表面形成表涂层(22)，表涂层(22)和离型膜组成带有表涂层的离型膜(2)；(2)表涂层热压转移：极片碾压机与极片收卷机之间设置有热压转移装置，通过热压转移装置将步骤(1)中的表涂层(22)转移到碾压后的极片(1)的表面，得到具有表涂的极片(3)。

【技术特征摘要】
1.一种极片表涂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)离型膜上涂布表涂：将表涂浆料涂覆于离型膜的离型层(21)上，表涂浆料在离型层(21)的表面形成表涂层(22)，表涂层(22)和离型膜组成带有表涂层的离型膜(2)；(2)表涂层热压转移：极片碾压机与极片收卷机之间设置有热压转移装置，通过热压转移装置将步骤(1)中的表涂层(22)转移到碾压后的极片(1)的表面，得到具有表涂的极片(3)。2.根据权利要求1所述的极片表涂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中的热压转移装置包括位于碾压后的极片(1)上方的上热压转移装置、位于碾压后的极片(1)下方的下热压转移装置，上热压转移装置和下热压转移装置对称设置，上热压转移装置包括沿碾压后的极片(1)的运动方向依次设置的上放卷辊(31a)、上压辊(33a)、上收卷辊(35a)，下热压转移装置包括沿碾压后的极片(1)的运动方向依次设置的下放卷辊(31b)、下压辊(33b)、下收卷辊(35b)，上热压转移装置和下热压转移装置对碾压后的极片(1)的两面同时热压转移表涂层(22)，碾压后的极片(1)的下方设有用于传送碾压后的极片(1)的第一传送辊(30)和第二传送辊(36)。3.根据权利要求2所述的极片表涂的制备方法，其特征在于：上放卷辊(31a)和上压辊(33a)之间依次设有上纠偏器(41a)和上舒展辊(32a)，上压辊(33a)和上收卷辊(35a)之间依次设有上机速传感器(42a)和上导辊(34a)；下放卷辊(31b)和下压辊(33b)之间设有依次设有下纠偏器(41b)和下舒展辊(32b)，下压辊(33b)和下收卷辊(35b)之间依次设有下机速传感器(42b)和下导辊(34b)。4.根据权利要求3所述的极片表涂的制备方法，其特征在于：上压辊(33a)和下压辊(33b)的直径相同，均为100-500mm，上压辊(33a)和下压辊(33b)的材质为金属、尼龙、硅胶中的一种。5.根据权利要求4所述的极片表涂的制备方法，其特征在于：通过热压转移装置将步骤(1)中的表涂层(22)转移到碾压后的极片(1)的表面的具体步骤为：将碾压后的极片(1)放置于第一传送辊(30)和第二传送辊(36)上，碾压后的极片(1)向极片收卷...

【专利技术属性】
技术研发人员：任卫强，张敏，高秀玲，
申请(专利权)人：天津市捷威动力工业有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12