一种低成本锂电池制造方法技术

本发明专利技术公开了一种低成本锂电池制造方法，在一定温度下对活性材料、导电剂、粘结剂施加剪切力，使混合物进行纤维化。将纤维化后的负极混合物制备成负极干法电极。向纤维化后正极混合物中加入电解液并进行混合，进而制得半干法电极，与负极干法电极组装成锂电池，并对锂电池进行施压、静置。在正极中加入电解液，电解液在电极内部充当润滑剂作用，更易于极片延展，可以有效解决正极干法电极在制备过程中易断裂、脱粉、粘结剂桥架、偏析且不易挤压到特定厚度的难题，降低设备成本。对锂电池进行施压、静置可以使正极中多余电解液进行自渗透，进一步降低成本。采用本方法所制备锂电池性能优于干法电极（后注液）制备锂电池性能，适合工业化生产。生产。生产。

【技术实现步骤摘要】
一种低成本锂电池制造方法


[0001]本专利技术涉及锂电池制造
，特别涉及一种低成本锂电池制造方法。

技术介绍

[0002]在众多新能源体系中，锂离子电池因其能量密度高、工作温度宽泛、电压平台较高，广泛应用电子、通讯、电动等领域。传统的锂离子电池常采用湿法工艺，利用水或者有机溶剂制备浆料进行涂布，有机溶剂不仅会造成环境污染，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，而且湿法工艺在制备厚电极过程中，电极易产生开裂、韧性差、导电剂和粘结剂分层等现象，无法进一步提升电池能量密度。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，可以有效避免高污染、高耗能工序，显著减少设备、占地等，减低生产成本，另外，干法电极可以制作的很厚，提高压实密度，能量密度明显提高。
[0003]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。制约干法电极技术工程化应用的主要问题在于正极干法电极在制备过程中存在不易成型、易断裂、脱粉、粘结剂含量高、桥架、偏析且不易挤压到特定厚度的难题，因此如何干法制备厚度可控的正极极片成为本领域人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提出了一种低成本锂电池制备方法，可以有效解决正极干法极片制备过程存在的问题，进一步降低生产成本，且易于工业化放大。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术公开了一种低成本锂电池制造方法，包括以下步骤：一种低成本锂电池制造方法，包括以下步骤：（1）将负极活性材料、导电剂、粘结剂在特定温度下施加剪切力进行纤维化得到纤维化后的负极混合物；将正极活性材料、导电剂、粘结剂在特定温度下施加剪切力进行纤维化得到纤维化后的正极混合物；（2）将纤维化后的负极混合物进行热压减薄，制备成自支撑电极膜，与涂炭铜箔进行热复合，得到负极干法电极；（3）向纤维化后的正极混合物中加入电解液并进行混合，得到面团状混合物；（4）将面团状混合物置于防护膜内并施加压力，减薄至设计厚度，之后撕去底层防护膜并与涂炭铝箔进行复合，得到半干法电极；（5）与负极干法电极经极片成型、叠片等工序组装成锂电池，对组装完成的锂电池进行施压、静置。
[0006]进一步，所述步骤（1）中的特定温度为80
‑
150℃。
[0007]进一步，所述步骤（1）中负极活性材料在负极混合物中的质量占比为80%
‑
98%，正极活性材料在正极混合物中的质量占比为80%
‑
98%。
[0008]进一步，所述步骤（1）中粘结剂为聚四氟乙烯PTFE，分子量＞106g/mol。
[0009]进一步，所述步骤（3）中面团状混合物中电解液质量占比20%
‑
50%，优选30%
‑
45%。
[0010]进一步，所述步骤（3）中正极混合物与电解液进行混合的转速为600
‑
1500rmp，混合时间为30
‑
600s，混合温度20
‑
65℃。
[0011]进一步，所述步骤（4）中保护膜材质为聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、碳酸甲乙酯EMC的至少一种。
[0012]进一步，所述步骤（4）中将混合物置于防护膜内并施加压力，方式包括平板压、辊压中的至少一种；所述施压压力0.5
‑
5T，温度为25
‑
65℃。
[0013]进一步，所述步骤（5）中对锂电池施压的方式包括平板压、高速离心、静水压、辊压中的至少一种；所述施压压力2
‑
10T，施压时间10
‑
60min，施压温度20
‑
65℃，施压方向为锂电池厚度方向。
[0014]进一步，所述步骤（5）中对锂电池静置时间为0.5
‑
48h，静置温度为25
‑
65℃。
[0015]本专利技术的有益效果是：该方法在正极中加入电解液，电解液在电极内部充当润滑剂作用，更易于极片延展，可以有效解决正极干法电极在制备过程中易断裂、脱粉、粘结剂桥架、偏析且不易挤压到特定厚度的难题，降低设备成本。另外对锂电池进行施压、静置可以使正极中多余电解液进行自渗透，以浸润隔膜和负极，省去了注液工序，减低环境污染，进一步降低成本包括人员、设备、环境成本等。采用本方法所制备锂电池性能优于干法电极（后注液）制备锂电池性能，且该制备方法简单易行，不需更改现有生产设备，适合工业化生产。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例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，下面描述中的附图仅仅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。
[0017]图1面团状正极浆料电极照片；图2为辊压后正极电极照片；图3组装后锂电池照片；图4为对比例与实施例电性能测试图。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护范围。
[0019]实施例1本实施例低成本锂电池制造方法如下：（1）负极干法电极制备：将质量配比为96%:2%:2%的石墨负极活性材料、SP导电剂、PTFE粘结剂置于行星式分散机中在100℃下进行混合纤维化，在90℃下进行热压成一定厚
度的自支撑电极膜，然后将电极膜在80℃下热复合到涂炭铜箔上，裁切成所需极片，备用。
[0020]（2）正极电极制备：a、将质量配比为95%:3%:2%的三元正极材料NCM622、SP导电剂、PTFE粘结剂混合粉体置于行星式分散机中在100℃下进行混合纤维化；b、将电解液加入上述纤维化后混合物进行共混，得到面团状浆料，其中电解液质量占比为40%，混合转速为1200rmp，混合时间为200s，混合温度35℃；c、将面团状浆料置于PP膜内，采用辊压方式，辊压压力2T，辊压温度40℃，减薄至设计厚度，得到半干法自支撑电极膜；d、将上述电极膜的底层PP膜撕掉，与涂炭铝箔进行复合，裁切成所需极片，备用。
[0021]（3）锂电池制备：将上述制备出的正负极电极组装成全电池，在45℃下对该电池进行平板压，施压压力5T，施压时间30min；之后在45℃下对电芯进行24小时静置，以让电解液充分浸润。
[0022]对上述电池进行充放电测试，并计算正极克容量发挥。
[0023]实施例2本实施例低成本锂电池制造方法如下：（1）负极干法电极制备：将质量配比为96%:2%:2%的石墨负极活性材料、SP导电剂、PTFE粘结剂置于行星式分散机中在100℃下进行混合纤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低成本锂电池制造方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将负极活性材料、导电剂、粘结剂在特定温度下施加剪切力进行纤维化得到纤维化后的负极混合物；将正极活性材料、导电剂、粘结剂在特定温度下施加剪切力进行纤维化得到纤维化后的正极混合物；（2）将纤维化后的负极混合物进行热压减薄，制备成自支撑电极膜，与涂炭铜箔进行热复合，得到负极干法电极；（3）向纤维化后的正极混合物中加入电解液并进行混合，得到面团状混合物；（4）将面团状混合物置于防护膜内并施加压力，减薄至设计厚度，之后撕去底层防护膜并与涂炭铝箔进行复合，得到半干法电极；（5）将半干法电极与负极干法电极经极片成型、叠片工序后组装成锂电池，对组装完成的锂电池进行施压、静置。2.根据权利要求1所述的低成本锂电池制造方法，其特征在于：所述步骤（1）中的特定温度为80
‑
150℃。3.根据权利要求1所述的低成本锂电池制造方法，其特征在于：所述步骤（1）中负极活性材料在负极混合物中的质量占比为80%
‑
98%，正极活性材料在正极混合物中的质量占比为80%
‑
98%。4.根据权利要求1所述的低成本锂电池制造方法，其特征在于：所述步骤（1）中粘结剂为聚四氟乙烯PTFE，分子量＞106g/mol。5.根据权利要求1所述的低成本锂电池制造方法，其特征在于：所述步骤（3）中面团状混合物中电解液质量占比20%<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘福园，霍锋，高桂红，阮晶晶，李珅珅，
申请(专利权)人：龙子湖新能源实验室，
类型：发明
国别省市：