一种干电极极片及其制备方法以及在储能电池中应用技术

本发明专利技术公开了一种干电极极片及其制备方法以及在储能电池中应用，其中，本发明专利技术的一种干电极极片的制备方法，包括：获得预混均匀的电极粉末，将电极粉末分为两份均匀且匀速输送到箔材两侧，并与箔材一起落入垂直对立的对辊中进行一次辊压成型；然后再至少经过一次对辊进行后续辊压即可获得干电极极片。本发明专利技术可以降低电池制备成本，满足电池的小倍率充放电能力，即本电池可以满足0.25C的充放电能力；同时，本发明专利技术制备的极片正极内阻较高，可以保证电池更好的安全性能，保证电池不会发生热失控。控。控。

A dry electrode electrode sheet and its preparation method and application in energy storage battery

【技术实现步骤摘要】
一种干电极极片及其制备方法以及在储能电池中应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种干电极极片及其制备方法以及在储能电池中应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池的使用范围越来越广，目前锂电池的主要市场有动力电池领域、3C产品领域和储能电池领域，储能电池的主要研发方向是成本低、循环寿命长。
[0003]目前，行业内在制备储能电池时的降本措施主要是选择低成本的物料、提高产能和合格率等方面。例如：选择低成本主粉材料、隔膜和电解液，该方式导致电池出现问题的风险较大；再如：现有技术中公开有通过增加正极涂布面密度以达到降低电池成本的目的，但是挤压涂布受到浆料流动的影响(涂布面密度不能过大，面密度过大会存在涂布漏料和烘箱无法烘干的问题)，因此不能无限增加涂布的面密度，导致涂布面密度受到限制。
[0004]现有技术中还公开有采用干法制备干电极极片的方式，该方式由于电极材料中没有或仅仅只有极其少量的溶剂，导致电极材料在箔材上的附着力不佳，常规需要先将电极材料压制成极片膜，然后再将极片膜与箔材进行热压复合，如此才能有效达到制备出面密度均匀的干电极极片，进而有效保证干电极极片再电池中的应用。
[0005]通过上述干法制备干电极极片的方式能在一定程度上有效提高涂布面密度，但依然存在制备工艺相对复杂，制备过程较长的问题，尤其是成膜后极片在与箔材复合前流转过辊时容易出现断带问题，导致产品合格率较低；同时，当成膜粘附力较大时，说明里面的粘结剂占比较多，制备的极片孔隙率较低，电池的放电性能影响较大。因此，传统方法制备的干电极极片存在合格率较低、工序较多、使用设备较多等问题，因此，也存在制备成本较高的问题。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术的目的在于提供一种工艺更加简单、成本更低且能获得较高面密度的新的干法制备干电极极片的方法，本专利技术还提供了一种采用该方法制备得到的干电极极片在储能电池中应用。
[0007]一种干电极极片的制备方法，包括：获得预混均匀的电极粉末，将电极粉末设置在箔材两侧并与箔材一起匀速落入垂直对立的对辊中进行一次辊压成型；然后再至少经过一次对辊进行后续辊压获得干电极极片。
[0008]所述预混的方式为干法搅拌；所述箔材两侧落入的电极粉末的重量相同。
[0009]所述干电极极片为干法正极极片或干法负极极片，满足以下(1)
‑
(4)中任一项：
[0010](1)干法正极极片的关系为：干法正极极片孔隙率＝X*a/b
‑
Y，其中X范围为0.052
‑
0.056，Y值范围为0.18
‑
0.22；a是正极极片的面密度，为600
‑
1500g/m2；b是正极极片的厚度，为30
‑
250μm；
[0011](2)干法负极极片的关系为：负极极片孔隙率＝X*c/d
‑
Y，其中X范围为0.28
‑
0.32，
Y值范围为0.22
‑
0.26；c是负极极片的面密度，为300
‑
800g/m2；d是负极极片的厚度，为30
‑
250μm；
[0012](3)干法正极极片的关系为浸润率＝
‑
X*e^2+Y*e
‑
Z，其中X值范围为200
‑
300，Y值范围为100
‑
200，Z值范围为20
‑
50；e是正极极片的孔隙率；
[0013](4)干法负极极片的关系为浸润率＝
‑
X*f^2+Y*f
‑
Z，其中X值范围为1
‑
3，Y值范围为1
‑
2，Z值范围为0.01
‑
0.03，f是负极极片的孔隙率。
[0014]所述预混的方式为干法搅拌；
[0015]所述箔材两侧落入的电极粉末的重量相同；
[0016]所述一次辊压的压力范围为5
‑
15Mpa，后续辊压的压力范围为10
‑
15Mpa；
[0017]所述对辊的温度为50
‑
300℃；所述垂直对立的对辊中两辊之间的间隙厚度为100
‑
400μm，所述后续辊压的对辊中两辊之间的间隙为30
‑
250μm；
[0018]所述电极粉末主要由主粉、导电剂和粘结剂组成。
[0019]所述电极粉末为正极材料时，其主粉为磷酸铁锂(LFP)、三元镍钴锰材料(LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2)、钴酸锂(LiCoO2)、钛酸锂(Li2TiO3)、锰酸锂(LiMn2O4)材料等；所述电极粉末为负极材料时，其主粉为石墨(C)、硅碳(SiC)、硅氧(SiO)等材料。
[0020]所述导电剂为SP(超导碳黑)、CNT(碳纳米管)等，其中CNT(碳纳米管)为SWCNT(单壁碳纳米管)或/和MWCNT(多壁碳纳米管)，所述粘结剂为PTFE(聚四氟乙烯)、PFA(全氟烷氧基乙烯)、FEP(氟化乙烯丙烯共聚物)和PCTFE(聚三氟氯乙烯)等材料。
[0021]所述粘结剂的添加量为电极粉末总重量的1
‑
4％。
[0022]所述箔材上还设置有可溶膜，所述可溶膜的厚度≤20μm，所述可溶膜为共聚酰胺胶膜、聚烯烃类热熔胶膜、氟化乙烯丙烯共聚物薄膜中的任意一种或多种。当本专利技术中具有可溶膜时，一次辊压步骤中对辊的温度＜200℃，后续辊压中对辊的温度≥200℃。
[0023]电极粉末为正极材料时，制备出的干电极极片的面密度600
‑
1500g/m2；电极粉末为负极材料时，制备出的干电极极片的面密度300
‑
800g/m2。
[0024]所述电极粉末先暂存在缓存容器中，再分别通过两个输送管路分别输送到垂直对立的对辊上方箔材的相对两侧，与箔材一起匀速落入对辊中进行一次辊压成型。
[0025]所述后续辊压的次数为1
‑
2次，所述后续辊压所采用的对辊为水平对立的对辊。
[0026]一种干电极极片，采用上述的一种干电极极片的制备方法的制备得到。
[0027]一种电池，包括上述的一种干电极极片的制备方法制备得到的干电极极片或上述的一种干电极极片；优选的，
[0028]储能电池倍率要求为0.1C
‑
1C充电，0.1C
‑
1C进行放电；
[0029]动力电池倍率要求为1C
‑
4C进行充电，1C
‑
4C进行放电。
[0030]储能电池和动力电池的主要区别是对充放电的时间要求不同，储能电池是其它能量(水能、风能等)可以转换成电能，并储存在储能电池中；而动力电池主要是使用在汽车上面，可以满足车辆的瞬时启停左右本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干电极极片的制备方法，其特征在于，包括：获得预混均匀的电极粉末，将电极粉末分为两份均匀且匀速输送到箔材两侧，并与箔材一起落入垂直对立的对辊中进行一次辊压成型；然后再至少经过一次对辊进行后续辊压即可获得干电极极片。2.根据权利要求1所述的一种干电极极片的制备方法，其特征在于，所述干电极极片为干法正极极片或干法负极极片，满足以下(1)
‑
(4)中任一项要求：(1)干法正极极片的关系为：干法正极极片孔隙率＝X*a/b
‑
Y，其中X范围为0.052
‑
0.056，Y值范围为0.18
‑
0.22；a是正极极片的面密度，为600
‑
1500g/m2；b是正极极片的厚度，为30
‑
250μm；(2)干法负极极片的关系为：负极极片孔隙率＝X*c/d
‑
Y，其中X范围为0.28
‑
0.32，Y值范围为0.22
‑
0.26；c是负极极片的面密度，为300
‑
800g/m2；d是负极极片的厚度，为30
‑
250μm；(3)干法正极极片的关系为浸润率＝
‑
X*e^2+Y*e
‑
Z，其中X值范围为200
‑
300，Y值范围为100
‑
200，Z值范围为20
‑
50；e是正极极片的孔隙率；(4)干法负极极片的关系为浸润率＝
‑
X*f^2+Y*f
‑
Z，其中X值范围为1
‑
3，Y值范围为1
‑
2，Z值范围为0.01
‑
0.03，f是负极极片的孔隙率。3.根据权利要求1或2所述的一种干电极极片的制备方法，其特征在于，所述预混的方式为干法搅拌；所述箔材两侧落入的电极粉末的重量相同；所述对辊的温度为50
‑
300℃；所述一次辊压的压力范围为5
‑
15Mpa，后续辊压的压力范围为10
‑
15Mpa；所述垂直对立的对辊中两辊之间的间隙厚度为100
‑
400μm，所述后续辊...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文，尚旭，刘永飞，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：