【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池，具体涉及一种锂离子电池半干法成膜制备工艺方法。
技术介绍
1、随着新能源行业的快速发展，锂离子电池由于其高能量密度、高电压、长循环寿命等性能受到了新能源汽车、储能等领域越来越多的关注，现代社会中锂离子电池已经成为生活中不可或缺的部分，大到储能电站、小到日常的穿戴设备都离不开锂离子电池。近年来，随着锂离子电池市场的逐渐饱和以及生产商之间的激烈竞争，造成锂离子电池成本和利润的压缩，生产商通过对锂电池生产过程中的原料、工艺成本不断进行压缩以节约成本，从而占据市场价格优势，其中在电池生产工艺方面仍具有较大的提升空间。
2、现有锂离子电池电极生产的主流工艺采用湿法制成，在浆料制备过程中需要加入大量溶剂，在极片涂布后还需消耗大量能源进行干燥，该工艺生产成本较高。因此，近年来锂离子电池行业将目光聚焦到干法电极生产工艺，干法电极工艺生产过程中不采用溶剂从而降低了材料和能源的消耗，缩短了制程和降低了设备规模，能够在一定程度上降低锂电池的生产成本，但是干法制备过程中粉料纤维化过程对设备要求较高，纤维化不充分造成难以形成自支撑膜以及与集流体复合困难等问题，其规模生产仍受到约束。
3、目前常用的电极材料以粉末状为主，在电极成型过程中需要使用粘结剂将其固定在载体上。粘结剂对于电极的结构和性能具有一定的影响，合适的粘结剂能够大幅度提升电极的性能，其中聚偏二氟乙烯是一种常用粘接剂，聚偏二氟乙烯具有良好的加工性能和热稳定性能，但由于聚偏二氟乙烯与电极其他部分是以氟原子形成的弱范德华力相互作用，不足以缓冲活性材料
技术实现思路
1、为解决上述
技术介绍
中提到的不足，本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池半干法成膜制备工艺方法，以聚四氟乙烯乳液与改性聚偏二氟乙烯共同作为粘结剂，通过半干法制备锂离子电池自支撑膜，提高了自支撑膜与集流体的粘附性，且提高了锂离子电池的电化学性能。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种锂离子电池半干法成膜制备工艺方法，包括以下步骤：
4、s1：取活性物质和导电剂通过搅拌方式混合均匀，得到第一混合料；
5、s2：向第一混合料中加入适量溶剂进行搅拌混合使第一混合料润湿，然后加入改性聚偏二氟乙烯和聚四氟乙烯乳液进行搅拌，设置搅拌转速为20~100r/min，搅拌至形成柔性半固态浆料，即得到第二混合料；
6、s3：将得到的第二混合料在20~100℃辊面温度下多次辊压形成自支撑膜；
7、s4：将形成的自支撑膜与集流体在100~300℃温度下通过热压方式得到电
8、池极片。
9、优选地，所述步骤s1中得到的第一混合料中活性物质所占重量百分比为70~95%，导电剂所占重量百分比为5~30%。
10、优选地，所述活性物质为磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、三元锂、石墨、硅碳材料中的一种，所述导电剂为乙炔黑、科琴黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种组合。
11、优选地，所述改性聚偏二氟乙烯的制备方法包括以下步骤：
12、a、称取聚偏二氟乙烯粉末溶于氢氧化钠溶液中，维持50~70℃恒温水浴，加入乙醇搅拌10~15min，然后迅速抽滤，用去离子水洗涤后置于烘箱中烘干，得到碱处理聚偏二氟乙烯粉末；
13、b、取碱处理聚偏二氟乙烯粉末和n-甲基吡咯烷酮溶剂置于烧杯中，维持60~80℃恒温水浴条件下搅拌至完全溶解，在氮气保护下，加入n-异丙基丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧甲基三甲氧基硅烷，然后滴加偶氮二异丁腈反应，滴加完成后在60~80℃温度下继续反应3~5h；
14、c、将反应产物移至旋转蒸发仪中，蒸出未反应的单体与溶剂，在真空干燥箱内干燥至恒重，制备得到改性聚偏二氟乙烯。
15、优选地，所述步骤b中碱处理聚偏二氟乙烯粉末、n-异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧甲基三甲氧基硅烷和偶氮二异丁腈的质量比为40~55：50~67：10~15：1。
16、优选地，所述步骤s2中改性聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯乳液、溶剂和第一混合料的质量比为0.01~0.2：0.05~0.5：0.5~1.5：1。
17、优选地，所述聚四氟乙烯乳液为30~60%固含量的聚四氟乙烯浓缩分散液，所述溶剂为乙醇、n-甲基吡咯烷酮、甲醇、乙二醇中的一种或多种组合。
18、优选地，所述步骤s3中辊压方式为通过辊压机在5mm辊压间隙下折叠辊压3~10min，然后在3mm辊压间隙下折叠辊压2~6min，最后在0.05~0.5mm辊压间隙下辊压出片，形成0.05~0.5mm厚度的自支撑膜。
19、优选地，所述步骤s4中的集流体为铜箔、铝箔、涂碳铜箔、涂碳铝箔、网状结构铜、网状结构铝中的一种，所述网状结构包括冲孔网、斜拉网、编织网。
20、优选地，所述步骤s4中的热压方式采用热平压和热辊压中的一种，所述热辊压的辊隙范围为0.05~0.30mm，辊速为0.5~2m/min，所述热平压的压力控制范围为4~18mpa，热平压时间为30~300s。
21、本专利技术的有益效果：
22、本专利技术通过对聚偏二氟乙烯粉末进行碱处理，碱处理聚偏二氟乙烯在没有对聚偏二氟乙烯基本结构造成破坏的前提下产生了双键，利用碱处理聚偏二氟乙烯、n-异丙基丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧甲基三甲氧基硅烷三种物质中的双键通过自由基聚合反应合成改性聚偏二氟乙烯，改性聚偏二氟乙烯中丰富的硅羟基和甲基能够自交联形成稳固的3d网状结构，而且能与电极组分之间形成动态可逆氢键，在充放电循环中具有较强的粘附性，而且提高了锂离子电池的电化学性能。
23、本专利技术引入聚四氟乙烯乳液与改性聚偏二氟乙烯共同作为粘结剂，聚四氟乙烯作为粘结剂具有良好的稳定性及抗氧化性能，同时聚四氟乙烯可纤维化，但由于聚四氟乙烯具有惰性表面，难以与其他物质粘合，仅使用聚四氟乙烯作为粘结剂，电极的粘结效果不理想，易出现脱落情况，本专利技术利用改性聚偏二氟乙烯的粘结性将聚四氟乙烯均匀地引入系统以增强粘结性，使电极层与集流体之间连接紧密，电极层可以很好的附着在集流体上，有较好的抗冲击能力，不易脱落。
24、本专利技术采用的半干法成膜制备工艺方法操作简单，通过在电池原料混合过程中使用聚四氟乙烯乳液和改性聚偏二氟乙烯作为粘结剂原料，加入少量溶剂进行破乳，使聚四氟乙烯实现初步纤维化，再通过后期多次辊压可以促进内部原料的混合和纤维网络的交联，最终形成自支撑膜，本专利技术制备得到的自支撑膜中纤维分布更为均匀，柔性更高，拉伸强度更大，可压缩性好，进一步将自支撑膜通过热压方式与集流体复合，能够有效提高自支撑膜与集流体的复合效率和粘结强度。使用该半干法成膜制备工艺方法避免了传统锂离子电池湿法本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锂离子电池半干法成膜制备工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池半干法成膜制备工艺方法，其特征在于，所述步骤S1中得到的第一混合料中活性物质所占重量百分比为70~95%，导电剂所占重量百分比为5~30%。
3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池半干法成膜制备工艺方法，其特征在于，所述活性物质为磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、三元锂、石墨、硅碳材料中的一种，所述导电剂为乙炔黑、科琴黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池半干法成膜制备工艺方法，其特征在于，所述改性聚偏二氟乙烯的制备方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种锂离子电池半干法成膜制备工艺方法，其特征在于，所述步骤B中碱处理聚偏二氟乙烯粉末、N-异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧甲基三甲氧基硅烷和偶氮二异丁腈的质量比为40~55：50~67：10~15：1。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池半干法成膜制备工艺方法，其特征在于，所述步骤S2中改性聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯乳液、溶剂和
7.根据权利要求6所述的一种锂离子电池半干法成膜制备工艺方法，其特征在于，所述聚四氟乙烯乳液为30~60%固含量的聚四氟乙烯浓缩分散液，所述溶剂为乙醇、N-甲基吡咯烷酮、甲醇、乙二醇中的一种或多种组合。
8.根据权利要求1所述的一种锂离子电池半干法成膜制备工艺方法，其特征在于，所述步骤S3中辊压方式为通过辊压机在5mm辊压间隙下折叠辊压3~10min，然后在3mm辊压间隙下折叠辊压2~6min，最后在0.05~0.5mm辊压间隙下辊压出片，形成0.05~0.5mm厚度的自支撑膜。
9.根据权利要求1所述的一种锂离子电池半干法成膜制备工艺方法，其特征在于，所述步骤S4中的集流体为铜箔、铝箔、涂碳铜箔、涂碳铝箔、网状结构铜、网状结构铝中的一种，所述网状结构包括冲孔网、斜拉网、编织网。
10.根据权利要求1所述的一种锂离子电池半干法成膜制备工艺方法，其特征在于，所述步骤S4中的热压方式采用热平压和热辊压中的一种，所述热辊压的辊隙范围为0.05~0.30mm，辊速为0.5~2m/min，所述热平压的压力控制范围为4~18MPa，热平压时间为30~300s。
...【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池半干法成膜制备工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池半干法成膜制备工艺方法，其特征在于，所述步骤s1中得到的第一混合料中活性物质所占重量百分比为70~95%，导电剂所占重量百分比为5~30%。
3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池半干法成膜制备工艺方法，其特征在于，所述活性物质为磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、三元锂、石墨、硅碳材料中的一种，所述导电剂为乙炔黑、科琴黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池半干法成膜制备工艺方法，其特征在于，所述改性聚偏二氟乙烯的制备方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种锂离子电池半干法成膜制备工艺方法，其特征在于，所述步骤b中碱处理聚偏二氟乙烯粉末、n-异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧甲基三甲氧基硅烷和偶氮二异丁腈的质量比为40~55：50~67：10~15：1。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池半干法成膜制备工艺方法，其特征在于，所述步骤s2中改性聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯乳液、溶剂和第一混合料的质量比为0.01~0.2：0.05~...
【专利技术属性】
技术研发人员：余国东，张毅，张钊，李塘所，
申请(专利权)人：国科能源滁州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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