一种复合电极、电极涂覆装置及电极制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种复合电极，包括相邻接的表层、过渡层和底层，所述表层厚度为0.5‑30μm，所述底层厚度为50‑150μm，所述过渡层厚度为2‑20μm。本发明专利技术还提供了一种电极涂覆装置以及利用该装置制备复合电极的方法，该涂覆装置包括传送装置、喷涂装置和烘干装置；所述传送装置用于传送集流体。本发明专利技术采用湿法同步涂覆的方式制备出的复合电极具有优异的动力学性能，复合电极装配的锂离子电池，界面反应浓差极化小，有出色的功率性能，倍率充放电温升低，动力学性能优异。该方法操作简单，成本低，制作的含过渡层的复合电极具有优异的动力学性能，可以较大幅度地提升锂离子蓄电池的综合技术指标。

A composite electrode, electrode coating device and electrode preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种复合电极、电极涂覆装置及电极制备方法
本专利技术属于锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池用复合电极以及该复合电极的涂覆装置以及应用该电极涂覆装置进行复合电极制备的方法。
技术介绍
随着经济和科技的飞速发展，化石资源的消耗与日俱增，所造成的环境问题和能源危机已经成为现代社会发展的可预见的问题。在此前提下，新能源的开发已经成为全球化的大趋势，作为新能源的一种，锂离子电池在电动汽车、智能储能等领域体现出了其强大的功能。锂离子电池是一种具有高的工作电压、高比能量、长循环寿命等明显优势，也正因为具有上述无法替代的优势，锂离子电池得到了广泛的应用。随着科学技术的发展，市场以及应用需求对锂离子电池提出了更高的要求，近年来，复合电极的概念引起了广泛的关注。复合电极是指在集流体上的电极有两个涂层，通过复合涂层可以改善电极表面的电化学性能和动力学性能，对电池的容量、功率性能、循环性能和安全性能有较大的提升。目前，常使用的是方法是先在集流体上涂一层底层浆料，烘干后继续在底层浆料的表面再涂一层表层浆料，再将表层浆料烘干。但是，使用这种方法是将表涂层涂在相对粗糙和有孔隙率的底涂层上，两层之间的界面粘接效果差，易剥离，表涂层的外观也有缺陷，极大地影响了这类复合电极的性能。申请号为201611071066.5的名为《一种干法制备电池电容复合电极的方法》的中国专利中提供了一种干法制备复合电极的工艺，具体为：称取电极原料，通过挤压将原料制成干态电极膜，然后将该电极膜利用导电胶粘贴在导电涂层上，然后碾压得到复合涂层。上述技术方案尽管可行，但是干态膜容易发生龟裂，而且粘贴后导电胶会对复合电极产生无法预估的影响。
技术实现思路
为了解决所述现有技术的不足，本专利技术提供了一种具有多层活性物质层的复合电极，该复合电极具有优异的动力学性能，能答复提升锂离子电池的综合技术指标。同时，提供了一种该复合电极的涂覆装置，以及利用该装置进行涂覆的制备方法。本专利技术所要达到的技术效果通过以下方案实现：本专利技术中提供的复合电极包括相邻接的表层、过渡层和底层，所述表层厚度为0.5-30μm，所述底层厚度为50-150μm，所述过渡层厚度为2-20μm。进一步地，所述表层原料为包含无定形碳、钛酸锂、中间相碳微球、石墨烯、碳纳米管、富勒烯中一种或者多种的导电浆料；所述底层原料为包含人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、硅碳负极材料中一种或者多种的活性物质浆料。本专利技术复合电极中，表层通过提供超高的离子导电功能来改善电极表面的界面反应动力学，底层为主要活性物质层，提供脱嵌锂的能力。同时，优选所使用的底涂浆料与表涂浆料粘接剂相同，粘接剂在干燥后会有比较强的分子间作用力，确保复合电极表涂层与底涂层之间良好的粘接效果。同时由于是湿法同步涂覆，在溶剂逐步挥发和极片干燥过程中，底涂层和表涂层之间的浆料会有一定扩散和对流，产生一个过渡层，干燥后过渡层利用其梯度扩散效应，也可以改善表涂层与底涂层之间的界面离子扩散。所制得的复合电极，表涂层与底涂层之间界面粘接效果好，不产生剥离；同时由于中间有过渡层，在充放电过程中的离子扩散也不会有明显的界面浓度差导致的浓差极化，动力学性能优异。本专利技术通过将表涂层与底涂层浆料采用双层挤压式湿法涂覆，产生了过渡层，并进行一次烘干，极大的改善了两个涂层的界面粘接效果。该方法操作简单，工艺成熟，制作的含过渡层的复合电极具有优异的动力学性能，可以较大幅度地提升锂离子蓄电池的综合技术指标。本专利技术中还提供了一种涂覆装置，包括传送装置、喷涂装置和烘干装置；所述传送装置用于传送集流体；所述喷涂装置包括第一喷涂模块和第二喷涂模块，所述第一喷涂模块位于所述第二喷涂模块的下方，所述第一喷涂模块用于喷涂底层浆料，所述第二喷涂模块用于喷涂表层浆料，所述第一喷涂模块的出料口和所述第二喷涂模块的出料口均朝向所述传送装置，以同时喷涂所述底层浆料和所述表层浆料；所述烘干装置位于所述喷涂装置的下游，且位于所述传送装置的出料一侧。由此，通过设置喷涂装置和烘干装置，可以在集流体的表面同时涂覆底层浆料和表层浆料，然后再一次性烘干，这样可以简化涂布方法，而且制作的含过渡层的复合电极具有优异的动力学性能，可以较大幅度地提升锂离子蓄电池的综合技术指标。进一步地，所述第一喷涂模块的出料口和所述第二模块的出料口位于同一水平位置。进一步地，所述喷涂装置包括上模、中模和下模，所述上模和所述中模的上部分相对设置且构成所述第二喷涂模块，所述下模和所述中模的下部分相对设置且构成所述第一喷涂模块。进一步地，所述上模和所述中模的上部分之间的间隙距离为h1，所述下模和所述中模的下部分之间的间隙距离为h2，其中，h2＞h1。进一步地，所述喷涂装置位于所述传送装置的进料侧。进一步地，还包括第一泵体和第二泵体，所述第一泵体连接所述第一喷涂模块，所述第二泵体连接所述第二喷涂模块，所述第一泵体和所述第二泵体均为计量泵。本专利技术中还提供了上述利用上述涂覆装置进行电极制备的方法，具体包括如下步骤：S01，所述传送装置传送所述集流体；S02，所述喷涂装置利用所述第一喷涂模块向所述集流体的第一表面喷涂底层浆料，且还同时利用所述第二喷涂模块向所述底层浆料喷涂表层浆料；S03，所述烘干装置烘干所述集流体第一表面上的所述底层浆料和所述表层浆料。由此，由于采用湿法同步涂覆方式，在底层浆料和表层浆料的溶剂逐步挥发和干燥过程中，底涂层和表涂层之间的浆料会有一定扩散和对流，产生一个过渡层，干燥后过渡层利用其梯度扩散效应，也可以改善表涂层与底涂层之间的界面离子扩散。所制得的复合电极，表涂层与底涂层之间界面粘接效果好，不易产生剥离；同时由于中间有过渡层，在充放电过程中的离子扩散也不会有明显的界面浓度差导致的浓差极化，动力学性能优异。而且该方法操作简单，工艺成熟，制作的含过渡层的复合电极具有优异的动力学性能，可以较大幅度地提升锂离子蓄电池的综合技术指标。进一步地，S03完成后，还包括：翻转所述集流体；所述传送装置传送所述集流体；所述喷涂装置利用所述第一喷涂模块向所述集流体的第二表面喷涂底层浆料，且还同时利用所述第二喷涂模块向所述底层浆料喷涂表层浆料；所述烘干装置烘干所述集流体第二表面上的所述底层浆料和所述表层浆料。本专利技术的技术方案具有如下优点：1、本专利技术采用湿法同步涂覆的方式制备出的复合电极具有优异的动力学性能，复合电极装配的锂离子电池，界面反应浓差极化小，有出色的功率性能，倍率充放电温升低，动力学性能优异。该方法操作简单，成本低，制作的含过渡层的复合电极具有优异的动力学性能，可以较大幅度地提升锂离子蓄电池的综合技术指标；2、本专利技术中的电极涂覆装置可以在集流体的表面同时涂覆底层浆料和表层浆料，然后再一次性烘干，这样可以简化涂布方法，而且制作的含过渡层的复合电极具有优异的动力学性能，可以较大幅度地提升锂离子蓄电池的综合技术指标；3、本专利技术中的电极涂覆方法简单易行，适合大规模量化生产。附图说明图1为本专利技术中提供的复合电极涂覆设备的结构示意图；图2为本专利技术中所制备得到的复合电极的结构示意图；图3为采用本专利技术实施例的复合电极制备方法所制备得到的复合电极与未使用该方法所制备得到的复合电极的电阻率值对比图；图4为采用本专利技术实施例的复合电极制备方法所制备得到的复合电极与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合电极，其特征在于：包括相邻接的表层、过渡层和底层，所述表层厚度为0.5‑30μm，所述底层厚度为50‑150μm，所述过渡层厚度为2‑20μm。

【技术特征摘要】
1.一种复合电极，其特征在于：包括相邻接的表层、过渡层和底层，所述表层厚度为0.5-30μm，所述底层厚度为50-150μm，所述过渡层厚度为2-20μm。2.如权利要求1所述复合电极，其特征在于：所述表层原料为包含无定形碳、钛酸锂、中间相碳微球、石墨烯、碳纳米管、富勒烯中一种或者多种的导电浆料；所述底层原料为包含人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、硅碳负极材料中一种或者多种的活性物质浆料。3.一种电极涂覆装置，其特征在于：包括传送装置、喷涂装置和烘干装置；所述传送装置用于传送集流体；所述喷涂装置包括第一喷涂模块和第二喷涂模块，所述第一喷涂模块位于所述第二喷涂模块的下方，所述第一喷涂模块用于喷涂底层浆料，所述第二喷涂模块用于喷涂表层浆料，所述第一喷涂模块的出料口和所述第二喷涂模块的出料口均朝向所述传送装置，以同时喷涂所述底层浆料和所述表层浆料；所述烘干装置位于所述喷涂装置的下游，且位于所述传送装置的出料一侧。4.如权利要求3所述电极涂覆装置，其特征在于：所述第一喷涂模块的出料口和所述第二模块的出料口位于同一水平位置。5.如权利要求3所述电极涂覆装置，其特征在于：所述喷涂装置包括上模、中模和下模，所述上模和所述中模的上部分相对设置且构成所述第二喷涂模块，所述下模和所述中模的下部分相对设...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴治国，张海林，张勍，李艳，邹美靓，
申请(专利权)人：恒大新能源科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44