一种高精度锂电池极片的生产工艺及系统技术方案

一种高精度锂电池极片的生产工艺及系统，其中，生产工艺包括以下步骤：切割形成具有所需规格的集流体；将集流体放入至压铸装置的下模具中，并将浆料定量地挤压至集流体上；压铸装置的上模具和下模具升温至烘干温度；保持烘干温度一定时间后，上模具和下模具停止加热，并在降温过程中压铸集流体，得到电池极片。本发明专利技术采用压铸工序代替了传统生产工艺中采用辊压工序，在外力卸除后集流体的不会出现反弹，并且集流体各处所受压力一致，亦不会出现各区域延展性不一致的情况，因此通过压铸工序制得的电池极片的厚度、压实密度能够保持高度一致，显著地提高了电池极片的加工质量、精度和成品率。和成品率。和成品率。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度锂电池极片的生产工艺及系统


[0001]本专利技术涉及锂电池极片加工领域，具体涉及一种高精度锂电池极片的生产工艺及系统。

技术介绍

[0002]随着锂离子电池技术发展，锂离子电池应用范围也越来越广泛，除便携式电子产品外，还广泛应用于电动交通工具，大型动力电源以及储能领域。锂离子电池由于其具有高比能量、高电压、自放电小、环保并且安全性好等特点受到广大消费者的青睐。
[0003]锂电池极片是构成锂电池的重要组成部分。锂电池极片的缺陷会严重影响锂电池的质量，甚至产生安全隐患。电池极片的制造属于锂电池工艺的前段工序，可进一步细分为浆料制备、浆料涂覆、极片辊压、极片分切、极片干燥五道工艺。专利CN112886068A公开了一种锂电池的制作方法，该方法在制备负极浆料或正极浆料后，将负极浆料或正极浆料涂覆于铜箔或铝箔上再进行辊压，辊压后裁剪得到负极片或正极片。
[0004]电池极片的制备工艺是连续性的，其每道工序均会对后续工序产生影响，从而影响电池极片和锂电池的质量、成品率。传统的电池极片的生产工艺中，辊压工序是非常重要的环节。但是，辊压工序的应用将产生一系列问题，影响电池极片的质量和成品率。
[0005]首先，辊压后极片会产生一定程度的反弹，且料区中应力集中的区域反弹也越大，造成极片厚度不均、压实密度不一致的问题，虽然有部分工艺通过多道次辊压分散压缩变形量，但辊压工序更加繁冗复杂，且仍无法从根源上解决辊压后的极片反弹问题；其次，在辊压之前，为了节省活性物质的用量，通常涂布的宽度会小于箔带的宽度，即箔带边缘会有数毫米宽的区域未覆盖活性物质，因此，在辊压时这部分未覆盖活性物质的区域不会与辊压机的双辊接触，以致没有发生继发性的延展，而铜箔、铝箔都具有继续延展性，从而导致箔带上没有附着活性物质的区域与箔带中间大面积已附着活性物质的区域的延展度不同，在箔带的边缘形成波浪形的褶皱，严重时易造成整个极片报废，降低成品率。此外，辊压工序还受涂布工序完成质量的影响，若涂布过程中极片表面留有小颗粒而导致质地不均，则在辊压时小颗粒受到双辊压力，便向箔带方向挤压，颗粒体较软的可被碾成粉末继而脱落，颗粒体较硬的会挤压箔带，造成箔带破孔甚至箔带断裂，并且即使没有小颗粒的出现，涂布不均匀在辊压后也会显现得更加明显，因涂布较厚的位置被压实，产生光泽，而涂布较薄部位未被压实，没有光泽产生，则极片表面会出现不规则的光泽图形，易形成面积脱落。
[0006]不仅如此，辊压工序完成后，极片分切工序易造成极片边缘出现毛刺或波浪边，且在裁切过程中容易出现极片掉粉、材料热损伤等问题，这些问题都将影响电池的性能和品质，因此传统的电池极片工艺对极片分切工序的精度和成片的边缘质量要求很高，相应地增加了生产成本、降低了生产效率，但极片在裁切过程中的掉粉、边缘质量不易控制等问题始终没有很好的解决办法。
[0007]为此，有必要对传统的电池极片生产工艺进行改革，以提高锂电池的电化学性能、安全性能、一致性，并降低锂电池的制造成本。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种高精度锂电池极片的生产工艺及系统，以解决现有技术中电池极片工艺采用辊压工艺所存在的极片反弹、各区域延展性不一致、受涂布工序影响，进而导致的极片厚度不均、压实密度不一致等诸多问题，以及辊压工序后的极片分切工序容易产生的极片边缘质量低，极片易掉粉的问题。
[0009]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0010]一种高精度锂电池极片的生产工艺，包括以下步骤：
[0011](A)切割形成具有所需规格的集流体；
[0012](B)将集流体放入至压铸装置的下模具中，并将浆料定量地挤压至集流体上；
[0013](C)压铸装置的上模具和下模具升温至烘干温度；
[0014](D)保持烘干温度一定时间后，上模具和下模具停止加热，并在降温过程中压铸集流体，得到电池极片。
[0015]具体地，首先对铜箔或者铝箔进行切割，得到具有所需规格的集流体。此处的规格是指切割得到的集流体的形状、尺寸与最终期望得到的电池极片的形状、尺寸基本相同。优选地，所述铝箔、铜箔采用激光切割加工成为所需规格的集流体成品，以减少或避免集流体边缘产生的毛刺或波浪边。此外，由于切割工序前置，避免了在集流体在涂覆浆料后再分切所造成的浆料浪费。
[0016]切割成为所需形状、尺寸的集流体后，将集流体放入至压铸装置的下模具的型腔内。优选地，下模具的型腔的形状、尺寸与所放入的集流体匹配，以使得集流体放至型腔底面上时，集流体的上方形成用于容纳浆料的空间，且上方的浆料不会与集流体的下表面接触。
[0017]之后根据所需浆料的厚度、压实密度，采用挤压涂布方式，将配制好的正极浆料或者负极浆料挤压至集流体上，浆料在集流体上展开后达到预定的厚度。优选地，所述正极浆料或者负极浆料采用真空搅拌机搅拌，从粉末变成搅拌均匀的浆料。相较于现有技术中浆料挤压至持续移动的集流体上，本技术方案中，浆料在静态的下模具的型腔内展开，均匀地覆盖于集流体上并达到预设的厚度，每个集流体上的浆料用量能够精确地控制，不仅能够确保浆料涂布均匀，而且能够确保各批次间、各电池极片的浆料涂布量恒定，进而显著地提高成品率和电池极片质量。
[0018]浆料在型腔内达到预设高度后，压铸装置的上、下模具即开始逐渐升温，最终达到预设的烘干温度。在一个或多个实施例中，所述烘干温度为140～160℃，优选地，所述烘干温度为145～155℃，进一步优选地，所述烘干温度为150℃。达到烘干温度后，下模具内的浆料加热升温，被烘干浆料表面始终保持着湿润水分进行蒸发，此时烘干速率保持稳定，呈现恒速烘干状态，通过将烘干温度设置在140～160℃，有利于浆料内的粘接剂聚偏氟乙烯(PVDF)结晶，PVDF在此温度区间内结晶度高，故具有较好的粘结力，对于制成的电池内阻和循环性能有积极作用。
[0019]恒速烘干状态持续一段时间后，上模具和下模具停止加热，此时可以自然降温，也可以通过温控系统控制降温，上模具在降温过程中向下模具移动并挤压下模具型腔内的浆料和集流体，最终压铸得到电池极片。
[0020]本技术方案中，采用压铸工序代替了传统生产工艺中采用辊压工序，上模具持续
下压挤压集流体、浆料，随着上模具的压力逐渐增大，集流体的压实密度逐渐增加，在外力卸除后集流体的不会出现反弹，并且集流体各处所受压力一致，亦不会出现各区域延展性不一致的情况，因此通过压铸工序制得的电池极片的厚度、压实密度能够保持高度一致，显著地提高了电池极片的加工质量、精度和成品率。同时，该电池极片生产工艺的涂布工序将浆料挤压涂布至静置的下模具的型腔中，与现有技术中挤压涂布至移动中的集流体相比，能够精确地控制每片集流体上浆料的用量，从而在压铸条件一致的情况下，确保每片电池极片的压实密度、厚度一致，真正意义上实现高精度加工。此外，切割工序的前置能够有效地减少涂料的浪费，降低生产成本，且避免电池极片的边缘产生毛刺或波浪边，提高电池极片的质量。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度锂电池极片的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：(A)切割形成具有所需规格的集流体；(B)将集流体放入至压铸装置的下模具中，并将浆料定量地挤压至集流体上；(C)压铸装置的上模具和下模具升温至烘干温度；(D)保持烘干温度一定时间后，上模具和下模具停止加热，并在降温过程中压铸集流体，得到电池极片。2.根据权利要求1所述的一种高精度锂电池极片的生产工艺，其特征在于，在所述步骤(D)中，所述上模具自初始位置向下移动至预压位置，待温度降低至第二温度时，上模具自预压位置向下移动至最终压铸位置，所述第二温度为90～125℃。3.根据权利要求2所述的一种高精度锂电池极片的生产工艺，其特征在于，所述上模具自初始位置向预压位置移动过程中至少中止一次，中止保持一定时间后继续下压。4.根据权利要求1所述的一种高精度锂电池极片的生产工艺，其特征在于，在所述步骤(B)中，浆料挤压至集流体上后，所述下模具升温至第一温度，所述第一温度为80～95℃。5.根据权利要求1～4中任一项所述的一种高精度锂电池极片的生产工艺，其特征在于，所述烘干温度为140～160℃。6.根据权利要求1～4中任一项所述的一种高精度锂电池极片的生产工艺，其特征在于，得到的用于正极的电池极片的压实密度为3.2～3.6g/cm3，得到的用于负极的电池极片的压实密度为1.3～1.6g/cm3。7.一种高精度锂电池极片的生产系统，其特征在于，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱凤军，吴波，罗业富，
申请(专利权)人：四川无量智慧道桥科技有限公司，
类型：发明
国别省市：