一种极片的干法制备工艺及极片的连续生产设备制造技术

本发明专利技术公开了一种极片的干法制备工艺，包括以下步骤：S1：将活性物质、导电剂、热塑性弹性体和溶剂混合，所述热塑性弹性体溶于溶剂中，干燥混合液，制得热塑性弹性体包混的干粉；S2：在集流体表面均匀布设S1所得干粉，刮平干粉表面并调节干粉层厚度；S3：加热具有干粉层的极片；S4：热辊辊压具有单面干粉层的所述极片，得单面极片成品；或者在S3所得极片中集流体的另一面重复所述S2和S3，热辊辊压具有双面干粉层的所述极片，得双面极片成品。该极片的干法制备工艺步骤合理，所得极片中的活性物质、导电剂和热塑性弹性体分布均匀，极片具有良好的柔韧性。本发明专利技术还公开了一种极片的连续生产设备。

A kind of dry preparation technology and continuous production equipment of electrode

【技术实现步骤摘要】
一种极片的干法制备工艺及极片的连续生产设备
本专利技术涉及锂电池材料生产
，具体涉及一种极片的干法制备工艺及极片的连续生产设备。
技术介绍
锂离子电池的极片生产工艺与电池品质关系密切，是电池良品率控制的重要步骤，同时也是成本控制重点之一。常见的极片制作工艺包括混浆、涂布和干燥辊压三步骤：混浆过程中，一般以占整体质量50％wt含量以上的水或NMP作为溶剂，加入活性物质、粘结剂和导电剂，通过搅拌或螺杆挤出的方式，制成一定粘度的浆料；涂布过程中，将混浆所得的浆料，以转移涂布或挤出涂布的方式，以一定的厚度涂布在集流体上；干燥辊压步骤中，具有表面涂布浆料层的集流体经烘道干燥得到极片成品，或者进一步的经辊压得到极片成品。双面极片的生产过程如CN105336920B中所述的，包括依次的集流体正面涂布、一次干燥、集流体反面涂布、二次干燥。涂布浆料制备极片的技术缺陷为：第一、集流体连续供料，烘道长度长，占地面积大，能量损耗高，并且VOC排放量多大；第二、涂布多余部分的物料做废料处理，无法回收利用；第三，浆料涂布的活性物质与导电剂、粘结剂容易分层，导致各组分在烘干后的极片附着材料中分布不均，影响极片的柔韧性。改进的技术方案如CN105070879A所述的，包括粉料干混、干混粉料的喷射涂布和热辊压等步骤。上述方案的技术缺陷在于：第一、辊压时粉料粘辊几率高；第二、将上述方法用于双面极片的生产中，需要相应的设置两道热辊压处理，否则在集流体反面喷射涂布时容易出现掉粉等问题，不利于保证极片的良品率；第三、优选的粘接剂为CMC、PVDF和HFP中的一种或两种以上的组合，粘接剂不具有加热粘接的即时效果，导致集流体与干粉附着力低，加剧上述的掉粉粘辊等现象。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种极片的干法制备工艺，采用热塑性弹性体包混干粉，先加热后辊压的方法，克服生产过程中的掉粉和粘辊等缺陷。为了实现上述技术效果，本专利技术的技术方案为：一种极片的干法制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1：将活性物质、导电剂、热塑性弹性体和溶剂混合，所述热塑性弹性体溶于溶剂中，干燥混合液，制得热塑性弹性体包混的干粉；S2：在集流体表面均匀布设S1所得干粉，刮平干粉表面并调节干粉层厚度；S3：加热具有干粉层的极片；S4：热辊辊压具有单面干粉层的所述极片，得单面极片成品；或者在S3所得极片中集流体的另一面重复所述S2和S3，热辊辊压具有双面干粉层的所述极片，得双面极片成品。优选的技术方案为，所述集流体连续进料，S3中加热为对极片的限位加热，所述限位加热的加热区域宽度小于干粉层宽度，所述限位加热为非接触式加热；所述加热处理后还包括加热区域外干粉的回收处理步骤。优选的技术方案为，所述热塑性弹性体为选自聚烯烃、聚丙烯酸酯、聚丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚异丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或两种以上的组合。优选的技术方案为，所述热塑性弹性体占所述干粉的重量百分比为1.5～10％；所述活性物质占所述干粉的重量百分比为70～95％；所述导电剂占所述干粉的重量百分比为2～20％；所述混合液的固含量为5～50wt％。进一步的，所述热塑性弹性体占所述干粉的重量百分比优选为2～7％，更优选为2.5～5％。进一步的，混合液的固含量为15～45wt％，更优选地，20～40wt％，最佳25～35wt％。优选的技术方案为，所述S3中加热温度为80～200℃。优选地，S3中加热温度为100～180℃，更优选地，为120～160℃。优选的技术方案为，所述热辊辊压的工艺参数为：热辊温度70～150℃，辊压压力为10～300吨。优选地，温度为90～130℃，辊压压力为50～200吨，更优选地，温度为100～120℃，辊压压力为80～150吨。优选的技术方案为，连续进料的所述集流体的进料速度为0.2m/min～10m/s。本专利技术的目的之二在于提供一种极片的连续生产设备，包括集流体放卷组件和极片收卷组件，其特征在于，还包括依次设置于所述集流体放卷组件和极片收卷组件之间的第一布粉单元、第一加热组件和热辊压组件，所述第一布粉单元包括设置于集流体进料路径上方的第一筛网组件和第一狭缝刮平组件。优选的技术方案为，集流体的进料路径为U形，所述集流体的进料路径包含两相互平行且水平的路径段，所述第一布粉单元位于所述一路径段的上方；还包括依次设置于第一加热组件和热辊压组件之间的第二布粉单元和第二加热组件，所述第二布粉单元位于另一所述水平路径段的上方，所述第二布粉单元包括依次设置的第二筛网组件和第二狭缝刮平组件。优选的技术方案为，所述第一加热组件为非接触式加热组件，所述第一加热组件的出料侧设置有吸除加热区域外干粉的吸粉组件。本专利技术的优点和有益效果在于：该极片的干法制备工艺首先采用溶解的热塑性弹性体制备包混干粉，使得热塑性弹性体在活性材料和导电剂表面分布均匀，干粉制备过程中溶剂集中回收并且可重复利用；由于热塑性弹性体具有加热即黏结的特点，加热处理后包混于活性物质和导电剂微粒之间的热塑性弹性体之间互相粘接，同时热塑性弹性体与集流体之间也充分粘接，避免后续集流体第二表面涂布时出现第一表面干粉掉粉的现象，和/或杜绝后续极片热辊压时出现粉料粘辊的现象，有助于提高极片的良品率；热塑性弹性体制备包混干粉中各组分分布均匀，避免了活性物质与导电剂、粘接剂分层的问题，并且热塑性弹性体具有良好的弹性，拉伸强度小，干法工艺制得的极片具有良好的柔韧性，经辊压处理后粉料与集流体间的附着力良好；与常见的浆料涂布相比，干粉分布速度快，加热步骤无溶剂挥发，所用加热组件占地面积小；集流体和其表面的干粉层升温迅速，极片的生产效率高。附图说明图1是实施例1极片的连续生产设备的结构示意图；图2为集流体、干粉层和限位加热区域的结构示意图；图3本专利技术所述工艺得到的箔材的SEM照片；图4是实施例8极片的连续生产设备的结构示意图；图中：1、集流体放卷组件；2、第一布粉单元；21、第一筛网组件；22、第一狭缝刮平组件；3、第一加热组件；4、第二布粉单元；41、第二筛网组件；42、第二狭缝刮平组件；5、第二加热组件；6、热辊压组件；7、极片收卷组件；8、吸粉组件；a、集流体；b、干粉层；c、限位加热区域。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。热塑性弹性体具体的，热塑形弹性体的作用在于粘接导电剂、活性物质和集流体，其选择范围包括聚烯烃(如聚异丁烯、聚丁二烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物等)、聚丙烯酸酯(如聚丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚丙烯酸-甲基丙烯酸丁酯等)、聚丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚异丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、氯丁橡胶、聚对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极片的干法制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：将活性物质、导电剂、热塑性弹性体和溶剂混合，所述热塑性弹性体溶于溶剂中，干燥混合液，制得热塑性弹性体包混的干粉；/nS2：在集流体表面均匀布设S1所得干粉，刮平干粉表面并调节干粉层厚度；/nS3：加热具有干粉层的极片；/nS4：热辊辊压具有单面干粉层的所述极片，得单面极片成品；或者在S3所得极片中集流体的另一面重复所述S2和S3，热辊辊压具有双面干粉层的所述极片，得双面极片成品。/n

【技术特征摘要】
1.一种极片的干法制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将活性物质、导电剂、热塑性弹性体和溶剂混合，所述热塑性弹性体溶于溶剂中，干燥混合液，制得热塑性弹性体包混的干粉；
S2：在集流体表面均匀布设S1所得干粉，刮平干粉表面并调节干粉层厚度；
S3：加热具有干粉层的极片；
S4：热辊辊压具有单面干粉层的所述极片，得单面极片成品；或者在S3所得极片中集流体的另一面重复所述S2和S3，热辊辊压具有双面干粉层的所述极片，得双面极片成品。


2.根据权利要求1所述的极片的干法制备工艺，其特征在于，所述集流体连续进料，S3中加热为对极片的限位加热，所述限位加热的加热区域宽度小于干粉层宽度；所述限位加热为非接触式加热；所述加热处理后还包括加热区域外干粉的回收处理步骤。


3.根据权利要求1或2所述的极片的干法制备工艺，其特征在于，所述热塑性弹性体为选自聚烯烃、聚丙烯酸酯、聚丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚异丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或两种以上的组合。


4.根据权利要求1所述的极片的干法制备工艺，其特征在于，所述热塑性弹性体占所述干粉的重量百分比为1.5～10％；所述活性物质占所述干粉的重量百分比为70～95％；所述导电剂占所述干粉的重量百分比为2～20％；所述混合液的固含量为5-50wt％。

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【专利技术属性】
技术研发人员：夏咸兵，杨六香，赵钰芳，王进，
申请(专利权)人：联动天翼新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32