干法极片的制备方法技术

本发明专利技术涉及极片制备技术领域，尤其涉及一种干法极片的制备方法，包括：在第一温度下制备第一混合物；在第二温度下制备第二混合物；对第二混合物施加剪切力，使其纤维化，制得第三混合物；将第三混合物预热；向预热后的第三混合物施加多个方向上的预成型压力，制备预成型自支撑电极膜；将预成型自支撑电极膜进行热辊压减薄，制备成自支撑电极膜；将制备的自支撑电极膜与涂炭箔材送入对辊机中，以获取干法极片。这样，纤维化的第三混合物具有粘度，从而无需使用溶剂即可粘黏、包裹粉末，且通过预成型工艺达到防止极片在制备过程中出现断带、粘辊、均匀性差等问题，提高了自支撑电极膜的机械性能，可连续制得厚度均匀的极片。可连续制得厚度均匀的极片。可连续制得厚度均匀的极片。

【技术实现步骤摘要】
干法极片的制备方法


[0001]本专利技术涉及极片制备
，尤其涉及一种干法极片的制备方法。

技术介绍

[0002]随着全球能源短缺和环境保护意识的提高，发展新能源成为当前能源领域最重要的研究方向，而锂离子电池具有高工作电压、无记忆效应、自放电小和循环寿命长等优点，逐渐成为能源行业的发展热点，被广泛应用于各类电子产品中。
[0003]商用锂离子电池的电极片是通过混料、匀浆、涂布、干燥、辊压等一系列工艺，最终得到合适厚度的正极极片与负极极片，但是在匀浆过程中需要使用大量的溶剂，例如：N
‑
甲基吡咯烷酮(又称为NMP)、去离子水等，后续又需要通过干燥过程来将这部分溶剂干燥除去，这会产生极大的能源浪费，而且这个过程还会存在以下缺点：
[0004](1)NMP价格高且具有毒性，需要回收处理；
[0005](2)如果电极涂层中的溶剂在干燥后还有残留，可能会降低电池的寿命；
[0006](3)粘结剂在电解液中溶解会增加电池的电阻率；
[0007](4)电极压实密度低，导致电池的能量密度低且循环寿命短；
[0008](5)制备工艺复杂且周期长。
[0009]与传统的湿法制浆相比，干法电极技术在极片的制备过程中不使用任何溶剂，仅通过干粉的混合即可制备出极片。干法电极技术在超级电容器生产中已经得到广泛的应用，但是在电池领域尚处于起步阶段。
[0010]现有的干法极片制备技术大多采用粉料直接过辊的方式，这样制备的自支撑极片膜机械性能较差(尤其是磷酸铁锂、三元这类正极材料)，在后续的卷绕过程中很容易出现断带、粘辊、均匀性差等一系列工艺问题，而且这种方式对粘结剂的含量要求很高，会降低电池的能量密度。

技术实现思路

[0011]本专利技术提供一种干法极片的制备方法，用以克服干法电极制备过程中的断带、粘辊、均匀性差等问题，实现简化工艺流程，提高自支撑电极膜的机械性能，可连续制得厚度均匀的极片。
[0012]本专利技术提供一种干法极片的制备方法，包括：
[0013]在第一温度下制备包含电极活性材料与导电剂的第一混合物；
[0014]在第二温度下制备包含第一混合物与非原纤化粘结剂的第二混合物；
[0015]对所述第二混合物施加剪切力，使其纤维化，制得第三混合物；
[0016]将所述第三混合物预热；
[0017]向预热后的所述第三混合物施加多个方向上的预成型压力，制备预成型自支撑电极膜；
[0018]将所述预成型自支撑电极膜进行热辊压减薄，制备成自支撑电极膜；
[0019]将制备的所述自支撑电极膜与涂炭箔材送入对辊机中，以获取干法极片。
[0020]根据本专利技术提供的干法极片的制备方法，所述电极活性材料为正极活性材料，所述正极活性材料为磷酸铁锂或镍钴锰酸锂或钴酸锂，所述电极活性材料为负极活性材料，所述负极活性材料为石墨或硅碳或硬碳。
[0021]根据本专利技术提供的干法极片的制备方法，所述导电剂为导电炭黑或乙炔黑或碳纳米管或石墨烯。
[0022]根据本专利技术提供的干法极片的制备方法，所述非原纤化粘结剂为聚四氟乙烯或羧甲基纤维素钠或聚偏氟乙烯或羟乙基纤维素。
[0023]根据本专利技术提供的干法极片的制备方法，在所述第一混合物中，所述电极活性材料的质量占比为60％
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99％，所述导电剂的质量占比为1％
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20％。
[0024]根据本专利技术提供的干法极片的制备方法，在所述第二混合物中，所述非原纤化粘结剂的质量占比为1％
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10％。
[0025]根据本专利技术提供的干法极片的制备方法，所述在第一温度下制备包含电极活性材料与导电剂的第一混合物的步骤中，所述电极活性材料和所述导电剂的混合速度为100rpm/min
‑
5000rpm/min，和/或，所述电极活性材料和所述导电剂的混合时间为1min
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60min。
[0026]根据本专利技术提供的干法极片的制备方法，所述在第二温度下制备包含第一混合物与非原纤化粘结剂的第二混合物的步骤中，所述第一混合物与所述非原纤化粘结剂的混合速度为100rpm/min
‑
5000rpm/min，和/或，所述第一混合物与所述非原纤化粘结剂的混合时间为1min
‑
60min。
[0027]根据本专利技术提供的干法极片的制备方法，所述对所述第二混合物施加剪切力，使其纤维化，制得第三混合物的步骤中，采用超高速剪切工艺或气流粉碎工艺对所述第二混合物纤维化。
[0028]根据本专利技术提供的干法极片的制备方法，当采用所述超高速剪切工艺时，超高速剪切过程的转速为20000rpm/min
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50000rpm/min；和/或，超高速剪切过程的时间为1min
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20min。
[0029]根据本专利技术提供的干法极片的制备方法，在所述将所述第三混合物预热的步骤中，将所述第三混合物放置于真空干燥箱或箱式炉或马弗炉中进行预热，预热温度为50℃
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100℃，预热时间为10min
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60min。
[0030]根据本专利技术提供的干法极片的制备方法，在所述向预热后的所述第三混合物施加预成型压力，制备预成型自支撑电极膜的步骤中，多方向的所述预成型压力为均匀的外力，所述预成型压力小于等于10t，预成型时的温度为50℃
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200℃。
[0031]根据本专利技术提供的干法极片的制备方法，所述预成型自支撑电极膜的厚度为10μm
‑
1000μm。
[0032]根据本专利技术提供的干法极片的制备方法，所述对辊机的压力小于等于50t，辊缝宽度小于等于1000μm。
[0033]根据本专利技术提供的干法极片的制备方法，所述自支撑电极膜的厚度为10μm
‑
500μm。
[0034]根据本专利技术提供的干法极片的制备方法，所述第二温度低于所述第一温度，所述
第一温度的取值范围为20℃
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30℃，所述第二温度小于19℃。
[0035]根据本专利技术实施例的干法极片的制备方法，通过对第二混合物施加剪切力，使其纤维化，以获取第三混合物，然后再将第三混合物预热、预成型，这样纤维化的第三混合物具有粘度，从而无需使用溶剂即可粘黏、包裹粉末，且通过预成型工艺达到防止极片在制备过程中出现断带、粘辊、均匀性差等问题，提高了自支撑电极膜的机械性能，可连续制得厚度均匀的极片。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1为本专利技术实施例的干法极片的制备方法工艺流程图。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干法极片的制备方法，其特征在于，包括：在第一温度下制备包含电极活性材料与导电剂的第一混合物；在第二温度下制备包含第一混合物与非原纤化粘结剂的第二混合物；对所述第二混合物施加剪切力，使其纤维化，制得第三混合物；将所述第三混合物预热；向预热后的所述第三混合物施加多个方向上的预成型压力，制备预成型自支撑电极膜；将所述预成型自支撑电极膜进行热辊压减薄，制备成自支撑电极膜；将制备的所述自支撑电极膜与涂炭箔材送入对辊机中，以获取干法极片。2.根据权利要求1所述的干法极片的制备方法，其特征在于，所述电极活性材料为正极活性材料，所述正极活性材料为磷酸铁锂或镍钴锰酸锂或钴酸锂，所述电极活性材料为负极活性材料，所述负极活性材料为石墨或硅碳或硬碳。3.根据权利要求1所述的干法极片的制备方法，其特征在于，所述导电剂为导电炭黑或乙炔黑或碳纳米管或石墨烯。4.根据权利要求1所述的干法极片的制备方法，其特征在于，所述非原纤化粘结剂为聚四氟乙烯或羧甲基纤维素钠或聚偏氟乙烯或羟乙基纤维素。5.根据权利要求1所述的干法极片的制备方法，其特征在于，在所述第一混合物中，所述电极活性材料的质量占比为60％
‑
99％，所述导电剂的质量占比为1％
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20％。6.根据权利要求1所述的干法极片的制备方法，其特征在于，在所述第二混合物中，所述非原纤化粘结剂的质量占比为1％
‑
10％。7.根据权利要求1所述的干法极片的制备方法，其特征在于，所述在第一温度下制备包含电极活性材料与导电剂的第一混合物的步骤中，所述电极活性材料和所述导电剂的混合速度为100rpm/min
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5000rpm/min，和/或，所述电极活性材料和所述导电剂的混合时间为1min
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60min。8.根据权利要求1所述的干法极片的制备方法，其特征在于，所述在第二温度下制备包含第一混合物与非原纤化粘结剂的第二混合物的步骤中，所述第一混合物与所述非原纤化粘结剂的混合速度为100r...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洋，陈新新，
申请(专利权)人：三一技术装备有限公司，
类型：发明
国别省市：