本發明屬于電池材料領域，具體涉及一種鋰離子電池極片的制備方法。

背景技術：

隨著世界各國對新能源領域越來越重視，市場對鋰離子電池也需求也迅速增長。我國推出的《中國制造2025重點領域技術發展路線圖》對鋰離子電池做了如下展望：到2020年動力電池單體能量密度要大于300Wh/kg，系統能量密度爭取達到260Wh/kg。

在沿用現有電極材料的前提下，提升單體電池能量密度需匹配高負載量、高壓實密度的電極片。但是在現有電極片制備工藝“烘料→制膠→勻漿→涂布→輥壓→分切→模切”(參見圖1)過程中，容易出現以下問題：

1.極片漿料涂層在輥壓機壓力的作用下，涂層延展，表面張力在集流體上釋放，導致集流體褶皺；

2.隨著壓實密度的提高集流體褶皺加劇直至極卷斷裂；

3.部分企業為解決極卷斷裂需更換高強度集流體，增加電芯成本；

4.更換高強度集流體增加電芯質量，不利于電池能量密度提升；

5.極卷斷裂被迫停機修復，降低工作效率增加成本。

技術實現要素：

針對以上現有工藝流程的不足與缺陷，本發明的目的是提供一種可以獲得高負載量、高壓實密度、加工性能良好的電極片制備工藝。

本發明的第二個目的是提出所述制備方法制得的電極片。

實現本發明目的的技術方案為：

一種高負載量高壓實密度鋰離子電池極片制備方法，包括步驟：

將涂布后的高負載量電極片依次進行分切、模切工序，然后再進行輥壓工序，得到高壓實密度的電極片。

進一步地，所述高負載量電極片的單面涂布密度為19-26mg/cm2，在集流體的單面或兩面涂布電極活性物質，電極活性物質涂布的寬度為集流體寬度的90-96％。

其中，所述輥壓工序控制極片的壓實密度為3.2-3.65g/cm3。

其中，涂布電極片的集流體為鋁箔，所述鋁箔的拉伸強度在160Mpa-190Mpa之間。

其中，涂布完成的極卷置于75-85℃下干燥10-15h后分切；所述分切工序采用鋰離子電池分切機，在80-120m/min速度下使用2-8kgf以下的張力進行控制。

其中，所述模切工序采用全自動鋰離子電池極片連續模切機模切，電極片用極卷放卷滾軸、傳送帶和模切模具固定。

其中，所述輥壓工序采用輥徑為φ300、φ400、φ500的中的一種對輥進行輥壓。

優選地，模切的極片采用VDA尺寸，輥壓時輥間距為120-160μm，壓力30MPa，速度2m/min。

本發明所述制備方法得到的電極片。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

本發明提出的制備方法，調整高壓實密度電極片工藝順序為分切、模切、輥壓。本方法使鋰離子電池具有更高的負載量、更高的壓實密度、采用普通集流體具有更低的成本、解決輥壓極卷斷裂問題提高效率。

附圖說明

圖1是傳統極片工藝流程圖。

圖2是本發明電極片制備工藝流程圖。

圖3是電極片主視結構圖。

圖4是電極片剖面結構圖。

圖中，1為集流體，2為涂層。

具體實施方式

以下具體實施方式用于說明本發明，但不應理解為對本發明的限制。

實施例中，如無特別說明，所用技術手段為本領域常規的技術手段。

實施例1：

本發明鋰離子電池極片制備方法，包括步驟：將涂布后的高負載量電極片依次進行分切、模切工序，然后再進行輥壓工序，得到高壓實密度的電極片。工藝流程參見圖2。

本實施例示出一種具體操作：先將正極活性物質、導電劑SP、導電劑KS-6及PVDF按照常規比例配比。本實施例中正極活性物質為鎳鈷鋁三元正極材料，正極材料、導電劑SP、導電劑KS-6及PVDF配比為91:2:3:4，加入到均質器混合，然后加入NMP混合至漿料粘度控制在5500±500mpa·s、固含量在65％—75％之間、細度控制在＜30μm。

將混合好的漿料均勻涂布在厚度12μm普通鋁箔集流體上，鋁箔的拉伸強度為160Mpa。單面的涂布面密度為26mg/cm2,涂布為雙面，雙面面密度為52mg/cm2；將涂布完成的極卷置于80℃真空烘箱擱置12h。圖3中，集流體1幅寬B＝430mm，涂層2的寬度A＝400mm。

將烘干后極卷經分切機分切，按照VDA尺寸用模切機模切后，選擇直徑300mm的對輥按設計壓實密度3.65g/cm3進行輥壓。輥縫：130μm，壓力30Mpa，速度2m/min。

對輥壓后極片進行制片、修剪去除毛刺，完成合格電極片制備。

本方法制得的電極片結構如圖3和圖4，輥壓后集流體沒有褶皺、涂層平整，連續生產條件下可獲得高負載量，面密度52mg/cm2以上(雙面)高壓實密度3.6mg/cm3(發揮材料壓實極限)極片。

對比例

參見圖1，采用傳統工藝制備鋰離子電池正極極片：先將正極活性物質、導電劑SP、導電劑KS-6及PVDF按照一定比例配比(同實施例1)，加入到均質器混合，然后加入NMP混合至漿料粘度控制在5500±500mpa·s、固含量在65％—75％之間、細度控制在＜30μm。

將混合好的漿料均勻涂布在厚度12μm普通鋁箔集流體上，為后續工藝的成功實現將涂布面密度調整為19mg/cm2,將涂布完成極卷置于80℃真空烘箱擱置12h。

為保證輥壓工藝的實現將壓實密度調整為3.15g/cm3進行輥壓，分切機分切，模切機模切，完成合格電極片制備。如果提高密度至3.3g/cm3，則無法連續生產。

實施例2：

先將正極活性物質(鎳鈷鋁三元正極材料)、導電劑SP、導電劑KS-6及PVDF按照實施例1同樣比例配比，加入到均質器混合，然后加入NMP混合至漿料粘度控制在5500±500mpa·s、固含量在65％—75％之間、細度控制在＜30μm。

將混合好的漿料均勻涂布在厚度12μm普通鋁箔集流體上，鋁箔的拉伸強度為180Mpa。單面的涂布面密度為26mg/cm2，涂布為雙面,將涂布完成的極卷置于80℃真空烘箱擱置12h。

將烘干后極卷經分切機分切，按照VDA尺寸模切機模切后，選擇直徑400mm的對輥按設計壓實密度3.55g/cm3進行輥壓。輥縫：140μm，壓力30Mpa，速度2m/min。可實現連續生產。

對輥壓后極片進行制片，裁切至既定規格尺寸，去除毛刺，完成合格電極片制備。

本發明的高能量密度鋰離子電池電極片制備工藝將輥壓工序調整至分切、模切之后，極大的改善了極片輥壓過程中由于涂布料層延展所致集流體表面應力釋放不均勻的問題。避免傳統工藝制備高負載量、高壓實密度電極片工藝流程中斷甚至無法進行的問題，同時避免了制得極片合格率不高的問題，避免了更換高強度集流體帶來的成本增加問題。極大提升了工作效率，降低工藝成本，為獲得高負載量、高壓實密度電極片提供支持。

以上的實例僅僅是對本發明的具體實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，本領域技術人員在現有技術的基礎上還可做多種修改和變化，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本發明的技術方案作出的各種變型和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護范圍內。

技術特征：

1.一種高負載量高壓實密度鋰離子電池極片制備方法，其特征在于，包括步驟：

將涂布后的高負載量電極片依次進行分切、模切工序，然后再進行輥壓工序，得到高壓實密度的電極片。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述高負載量電極片的單面涂布密度為19-26mg/cm2，在集流體的單面或兩面涂布電極活性物質，電極活性物質涂布的寬度為集流體寬度的90-96％。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述輥壓工序控制極片的壓實密度為3.2-3.65g/cm3。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，涂布電極片的集流體為鋁箔，所述鋁箔的拉伸強度在160Mpa-190Mpa之間。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，涂布完成的極卷置于75-85℃下干燥10-15h后分切；所述分切工序采用鋰離子電池分切機，在80-120m/min速度下使用2-8kgf以下的張力進行控制。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述模切工序采用全自動鋰離子電池極片連續模切機模切，電極片用極卷放卷滾軸、傳送帶和模切模具固定。

7.根據權利要求1所述的極片制備方法，其特征在于，所述輥壓工序采用輥徑為φ300、φ400、φ500的中的一種對輥進行輥壓。

8.根據權利要求7所述的極片制備方法，其特征在于，模切的極片采用VDA尺寸，輥壓時輥間距為120-160μm，壓力30MPa，速度2m/min。

9.權利要求1-8任一項所述制備方法得到的電極片。

技術總結

本發明提供一種高負載量高壓實密度鋰離子電池極片制備方法，包括步驟：將涂布后的高負載量電極片依次進行分切、模切工序，然后再進行輥壓工序，得到高壓實密度的電極片。本發明提出的制備方法，調整高壓實密度電極片工藝順序為分切、模切、輥壓。本方法使鋰離子電池具有更高的負載量、更高的壓實密度、采用普通集流體具有更低的成本、解決輥壓極卷斷裂問題提高效率。

技術研發人員：魏得勛;劉源;王曦;張強;李翔;龐靜;盧世剛

受保護的技術使用者：國聯汽車動力電池研究院有限責任公司

技術研發日：2017.11.27

技術公布日：2018.06.01