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一種水系疊片式鋰離子電池極片的制備方法與流程

文檔序號:11870539閱讀:719來源:國知局
一種水系疊片式鋰離子電池極片的制備方法與流程

本發(fā)明涉及一種水系疊片式鋰離子電池極片的制備方法,屬于鋰離子電池生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。



背景技術(shù):

隨著不可再生資源的過度消耗以及生態(tài)環(huán)境的惡化,人類社會的發(fā)展面臨著前所未有的挑戰(zhàn)和風險,因此發(fā)展清潔、方便、無污染又安全的新能源已迫在眉睫。這其中鋰離子電池具有能量密度大、工作電壓高、循環(huán)壽命長、安全性能優(yōu)、綠色環(huán)保等特點,受到世界各國的廣泛關(guān)注。伴隨著新能源汽車的快速發(fā)展,鋰離子電池的研發(fā)以及新材料領(lǐng)域的創(chuàng)新也隨之加快。

鋰離子電池一般由正極片、負極片以及間隔于正、負極片之間的隔膜組成。正、負極片主要由集流體和涂覆在集流體表面的正、負極漿料構(gòu)成。電極片的制作流程一般為:首先將電極活性物質(zhì)(如磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、石墨等)、導電劑(如Super P、碳納米管、KS-6、碳纖維等)、粘結(jié)劑(如聚偏氟乙烯、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠等)和溶劑(如N-甲基吡咯烷酮、水等)進行混合制成相應(yīng)的電極漿料,再把漿料按照一定的要求均勻地涂覆在集流體表面,隨后進行輾壓、分切、模切,得到相應(yīng)的電池極片。眾所周知,極片質(zhì)量的好壞對鋰離子電池性能、一致性、安全性能都有著重要的影響。合理的工藝設(shè)計有利于提高極片的生產(chǎn)效率,使極片表面涂覆材料分布更加均勻,表面缺陷更少,并可以在線剔除缺陷,減少加工過程中邊角料損失。

目前,大多數(shù)水系高壓實電極片的生產(chǎn)工藝為:間歇涂布→分條→連續(xù)輥壓→五金模切片,或者采用連續(xù)涂布→分條→五金模切片→單片輥壓工藝。然而第一種工藝存在的問題是間歇涂布的工作效率低,且頭尾異常區(qū)范圍大,邊角料報廢率高,輥壓機頻繁震動負荷大,切片效率低。而第二種工藝存在的問題是輥壓效率低,輥壓一致性差。公布號CN103357557A的發(fā)明專利公開了一種高粘度漿料連續(xù)涂布制備錳一次電池正極片的方法,包括:將熱處理后的電解二氧化錳與導電炭黑混合,加入含極性醇類溶劑(如乙醇、異丙醇、正丁醇等)的去離子水或蒸餾水混合,得到濕的混合物,再加入粘結(jié)劑的水溶液,繼續(xù)混合,得到高粘度漿料;將高粘度漿料制成粒狀,經(jīng)涂布輥輥壓后成為連續(xù)片狀,并經(jīng)輥壓粘結(jié)在集流體兩側(cè),連續(xù)制備出厚度均勻的正極料片,經(jīng)烘干、輥壓、裁切及清粉工序,得到所需的正極片。然而,使用高粘度粒狀物進行涂布,涂布面密度一致性差,涂布效率低,使用輥壓方式使?jié){料粘附在集流體上,粘附力差,過程可能存在粘輥問題,這些均會對電池性能和加工性能產(chǎn)生影響。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的是提供一種水系疊片式鋰離子電池極片的制備方法,具有以下優(yōu)點:1)實現(xiàn)連續(xù)涂布,提高涂布效率,減小涂布厚度異常區(qū)范圍,在線監(jiān)控涂布厚度;2)實現(xiàn)連續(xù)輥壓,提高輥壓效率,在線監(jiān)控輥壓厚度,減輕輥壓機頻繁震動損耗;3)分切時被分切區(qū)厚度一致,分切缺陷小、穩(wěn)定性好;4)使用高速切片設(shè)備能提高切片效率,并利用CCD影像測量儀在線監(jiān)測極片表面缺陷,剔除NG極片;5)減少原材料邊角料的浪費,提高正負極箔材及正負極材料的利用率。

為了實現(xiàn)以上目的,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:

水系疊片式鋰離子電池極片的制備方法,包括以下步驟:

1)涂布漿料

正極:在正極集流體的兩面連續(xù)涂覆炭料形成涂炭層,再采用擠壓涂布方式在雙面涂炭的集流體上連續(xù)涂布水系正極漿料,涂布速度20~25m/min,供料轉(zhuǎn)速110~130rpm,張力55~70N,烘箱溫度100~130℃,涂布單面面密度170~180g/m2,雙面面密度340~360g/m2;

負極:采用擠壓涂布方式在負極集流體的兩面連續(xù)涂布水系負極漿料,涂布速度25~30m/min,供料轉(zhuǎn)速40~60rpm,張力80~100N,烘箱溫度60~90℃,涂布單面面密度77.5~87.5g/m2,雙面面密度155~175g/m2;

2)輥壓

正極:涂布完畢,采用連續(xù)熱輥壓方式壓實極卷,輥輪溫度70~90℃,輥壓速度35~45m/min,壓實密度2.10~2.35g/cm3;

負極:涂布完畢,采用連續(xù)冷輥壓方式壓實極卷,輥壓速度35~45m/min,壓實密度1.5~1.7g/cm3;

3)分切和切片

采用一出二方式,沿極卷寬度方向中心線進行分切,分切后切片,即得。

步驟1)中正極集流體為鋁箔,其厚度為12~20μm,涂炭層的厚度為1~2μm。鋁箔的寬度為420~450mm,涂炭層的寬度為375~405mm,涂炭層位于鋁箔寬度方向中心位置。

步驟1)中炭料的組成為:以質(zhì)量比計,導電劑Super P:導電劑KS6:粘結(jié)劑羧甲基纖維素鈉:粘結(jié)劑丁苯橡膠=40~50:15~25:25~35:3~8;優(yōu)選為45:20:30:5。

步驟1)中采用凹版印刷方式涂覆炭料,涂布速度30~40m/min,涂布單面面密度1~3g/m2,雙面面密度2~6g/m2,烘箱溫度60~80℃。

步驟1)中水系正極漿料的涂覆區(qū)位于鋁箔寬度方向中心位置,兩側(cè)留白寬度為20~30mm。水系正極漿料的組成為:以質(zhì)量比計,磷酸鐵鋰:碳納米管:Super P:聚偏氟乙烯:N-甲基吡咯烷酮=90~95:0.8~1.2:1.5~2.5:3~5:90~95;優(yōu)選為93:1:2:4:92.3。

步驟1)中負極集流體為銅箔,其厚度為8~12μm。銅箔的寬度為426~456mm,水系負極漿料的涂覆區(qū)位于銅箔寬度方向中心位置,兩側(cè)留白寬度為20~30mm。水系負極漿料的組成為:以質(zhì)量比計,石墨:Super P:羧甲基纖維素鈉:丁苯橡膠:水=92~98:0.8~1.2:1~2:2~3:45~55;優(yōu)選為95:1:1.5:2.5:50。

步驟1)中正、負極涂布過程中均使用激光測厚裝置對涂覆區(qū)厚度進行在線監(jiān)控,激光測厚裝置的測量精度為1μm,厚度極差控制為5μm。

步驟2)中正、負極輥壓過程中也使用激光測厚裝置在線測量輥壓厚度,厚度極差控制為4μm。

步驟3)中分切的寬度精度為±0.5mm,任意方向上毛刺長度不超出涂覆層表面。

步驟3)中切片采用高速切片設(shè)備,先切出倒角,再切斷。切片速度為110~130片/min,極片邊緣無掉粉,任意方向上毛刺長度不超出涂覆區(qū)。切片過程中使用CCD在線監(jiān)測極片表面質(zhì)量,并自動剔除NG極片。

本發(fā)明的有益效果:

本發(fā)明中水系疊片鋰離子電池極片的制備方法具有以下優(yōu)點:1)采用擠壓連續(xù)涂布方式在集流體上涂覆正、負極漿料,并使用激光測厚裝置在線監(jiān)控極片厚度,使得極片面密度更加一致,相較間歇涂布方式,厚度異常區(qū)面積減少70%,涂布速度提高3.5倍;2)正極采用連續(xù)熱輥輥壓方式,負極采用連續(xù)冷輥輥壓方式,并使用激光測厚裝置在線監(jiān)控輥壓厚度,相較間歇涂布連續(xù)輥壓方式,可避免因極卷厚度間歇變化引起的輥壓機頻繁震動,延長輥壓機使用壽命,并使輥壓速度提升至1.2倍;3)由于是連續(xù)涂布,分切時分切部位厚度基本無變化,相較間歇涂布,分切穩(wěn)定性更好,且能避免毛刺和掉粉情況出現(xiàn);4)由于是連續(xù)涂布,可以使用高速切片設(shè)備切片,并使用CCD在線監(jiān)控極片表面質(zhì)量,自動剔除NG極片,保證極片質(zhì)量,切片速度是間歇涂布方式的4倍;5)減少原材料邊角料的浪費,提高正負極箔材利用率(90%)和正負極材料利用率(98%)。

附圖說明

圖1為從極卷中裁切極片的靜態(tài)示意圖;

圖2為實施例1及對比例1中極片厚度異常區(qū)示意圖;

圖3為實施例1中正極片輥壓后的SEM圖。

具體實施方式

下述實施例僅對本發(fā)明作進一步詳細說明,但不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。

實施例1

水系疊片式鋰離子電池極片的制備步驟如下:

1)連續(xù)涂布漿料

正極:采用凹版印刷方式在15μm厚鋁箔的兩面連續(xù)涂布炭料(以質(zhì)量比計,Super P:KS6:羧甲基纖維素鈉:丁苯橡膠=45:20:30:5)形成涂炭層,涂布速度35m/min,涂布單面面密度2g/m2,雙面面密度4g/m2,烘箱溫度70℃,鋁箔的寬度為420mm,涂炭層的寬度為375mm,涂炭層位于鋁箔寬度方向中心位置,厚度1.5μm;涂布完成后,采用擠壓涂布方式在雙面涂炭的鋁箔上連續(xù)涂覆水系正極漿料(以質(zhì)量比計,磷酸鐵鋰:碳納米管:Super P:聚偏氟乙烯:N-甲基吡咯烷酮=93:1:2:4:92.3),涂布速度20m/min,供料轉(zhuǎn)速120rpm,張力60N,烘箱溫度120℃,涂布單面面密度172.5g/m2,雙面面密度345g/m2,涂覆區(qū)位于鋁箔寬度方向中心位置,厚度190μm,兩側(cè)留白寬度分別為25mm;

負極:采用擠壓涂布方式在10μm厚銅箔的兩面連續(xù)涂布水系負極漿料(以質(zhì)量比計,石墨:Super P:羧甲基纖維素鈉:丁苯橡膠:水=95:1:1.5:2.5:50),涂布速度25m/min,供料轉(zhuǎn)速50rpm,張力90N,烘箱溫度75℃,涂布單面面密度82.5g/m2,雙面面密度165g/m2,銅箔的寬度為426mm,涂覆區(qū)位于銅箔寬度方向中心位置,厚度165μm,兩側(cè)留白寬度分別為23mm;

涂布過程中使用激光測厚裝置對涂覆區(qū)厚度進行在線監(jiān)控,激光測厚裝置的測量精度為1μm,厚度極差控制5μm;

2)連續(xù)輥壓

對連續(xù)涂布后的極卷進行連續(xù)輥壓,正極采用連續(xù)熱輥壓方式,設(shè)置輥輪溫度80℃,輥壓速度40m/min,壓實密度2.3g/cm3;負極采用連續(xù)冷輥壓方式,輥壓速度40m/min,壓實密度1.55g/cm3;

輥壓過程中使用激光測厚裝置在線測量輥壓厚度,厚度極差控制4μm;

3)裁切

分切:對連續(xù)輥壓后的極卷進行分切,采用一出二方式,沿極卷寬度方向中心線進行分切,要求分切寬度精度為±0.5mm,分切毛刺在任意方向上的長度不超出涂覆層表面;

切片:分切后的極卷使用高速切片設(shè)備(舜源高速切片機,型號SY-CQS-2027A1)進行切片,先切出倒角,再切斷,切片速度為120片/min,要求極片邊緣無掉粉,任意方向上毛刺長度不超出涂覆層表面;切片過程中使用CCD在線監(jiān)測極片表面質(zhì)量,自動剔除NG極片。

圖1所示為從極卷中裁切極片的靜態(tài)示意圖,圖中1為極片,2為裁切掉的集流體(也即鋁箔或銅箔)。

實施例2

水系疊片式鋰離子電池極片的制備步驟如下:

1)連續(xù)涂布漿料

正極:采用凹版印刷方式在12μm厚鋁箔的兩面連續(xù)涂布炭料(以質(zhì)量比計,Super P:KS6:羧甲基纖維素鈉:丁苯橡膠=40:15:25:3)形成涂炭層,涂布速度30m/min,涂布單面面密度1g/m2,雙面面密度2g/m2,烘箱溫度60℃,鋁箔的寬度為430mm,涂炭層的寬度為385mm,涂炭層位于鋁箔寬度方向中心位置,厚度1.5μm;涂布完成后,采用擠壓涂布方式在雙面涂炭的鋁箔上連續(xù)涂覆水系正極漿料(以質(zhì)量比計,磷酸鐵鋰:碳納米管:Super P:聚偏氟乙烯:N-甲基吡咯烷酮=90:0.8:1.5:3:90),涂布速度20m/min,供料轉(zhuǎn)速110rpm,張力55N,烘箱溫度100℃,涂布單面面密度170g/m2,雙面面密度340g/m2,涂覆區(qū)位于鋁箔寬度方向中心位置,厚度185μm,兩側(cè)留白寬度分別為30mm;

負極:采用擠壓涂布方式在8μm厚銅箔的兩面連續(xù)涂布水系負極漿料(以質(zhì)量比計,石墨:Super P:羧甲基纖維素鈉:丁苯橡膠:水=92:0.8:1:2:45),涂布速度25m/min,供料轉(zhuǎn)速40rpm,張力80N,烘箱溫度60℃,涂布單面面密度77.5g/m2,雙面面密度155g/m2,銅箔的寬度為426mm,涂覆區(qū)位于銅箔寬度方向中心位置,厚度160μm,兩側(cè)留白寬度分別為28mm;

涂布過程中使用激光測厚裝置對涂覆區(qū)厚度進行在線監(jiān)控,激光測厚裝置的測量精度為1μm,厚度極差控制5μm;

2)連續(xù)輥壓

對連續(xù)涂布后的極卷進行連續(xù)輥壓,正極采用連續(xù)熱輥壓方式,設(shè)置輥輪溫度70℃,輥壓速度42m/min,壓實密度2.35g/cm3;負極采用連續(xù)冷輥壓方式,輥壓速度42m/min,壓實密度1.6g/cm3;

輥壓過程中使用激光測厚裝置在線測量輥壓厚度,厚度極差控制4μm;

3)裁切

分切:對連續(xù)輥壓后的極卷進行分切,采用一出二方式,沿極卷寬度方向中心線進行分切,要求分切寬度精度為±0.5mm,分切毛刺在任意方向上的長度不超出涂覆層表面;

切片:分切后的極卷使用高速切片設(shè)備(舜源高速切片機,型號SY-CQS-2027A1)進行切片,先切出倒角,再切斷,切片速度為120片/min,要求極片邊緣無掉粉,任意方向上毛刺長度不超出涂覆層表面;切片過程中使用CCD在線監(jiān)測極片表面質(zhì)量,自動剔除NG極片。

實施例3

水系疊片式鋰離子電池極片的制備步驟如下:

1)連續(xù)涂布漿料

正極:采用凹版印刷方式在20μm厚鋁箔的兩面連續(xù)涂布炭料(以質(zhì)量比計,Super P:KS6:羧甲基纖維素鈉:丁苯橡膠=50:25:35:8)形成涂炭層,涂布速度40m/min,涂布單面面密度3g/m2,雙面面密度6g/m2,烘箱溫度80℃,鋁箔的寬度為450mm,涂炭層的寬度為405mm,涂炭層位于鋁箔寬度方向中心位置,厚度1.5μm;涂布完成后,采用擠壓涂布方式在雙面涂炭的鋁箔上連續(xù)涂覆水系正極漿料(以質(zhì)量比計,磷酸鐵鋰:碳納米管:Super P:聚偏氟乙烯:N-甲基吡咯烷酮=95:1.2:2.5:5:95),涂布速度25m/min,供料轉(zhuǎn)速130rpm,張力70N,烘箱溫度130℃,涂布單面面密度180g/m2,雙面面密度360g/m2,涂覆區(qū)位于鋁箔寬度方向中心位置,厚度205μm,兩側(cè)留白寬度分別為27mm;

負極:采用擠壓涂布方式在12μm厚銅箔的兩面連續(xù)涂布水系負極漿料(以質(zhì)量比計,石墨:Super P:羧甲基纖維素鈉:丁苯橡膠:水=98:1.2:2:3:55),涂布速度30m/min,供料轉(zhuǎn)速60rpm,張力100N,烘箱溫度90℃,涂布單面面密度87.5g/m2,雙面面密度175g/m2,銅箔的寬度為426mm,涂覆區(qū)位于銅箔寬度方向中心位置,厚度172μm,兩側(cè)留白寬度分別為25mm;

涂布過程中使用激光測厚裝置對涂覆區(qū)厚度進行在線監(jiān)控,激光測厚裝置的測量精度為1μm,厚度極差控制5μm;

2)連續(xù)輥壓

對連續(xù)涂布后的極卷進行連續(xù)輥壓,正極采用連續(xù)熱輥壓方式,設(shè)置輥輪溫度90℃,輥壓速度37m/min,壓實密度2.2g/cm3;負極采用連續(xù)冷輥壓方式,輥壓速度37m/min,壓實密度1.55g/cm3;

輥壓過程中使用激光測厚裝置在線測量輥壓厚度,厚度極差控制4μm;

3)裁切

分切:對連續(xù)輥壓后的極卷進行分切,采用一出二方式,沿極卷寬度方向中心線進行分切,要求分切寬度精度為±0.5mm,分切毛刺在任意方向上的長度不超出涂覆層表面;

切片:分切后的極卷使用高速切片設(shè)備(舜源高速切片機,型號SY-CQS-2027A1)進行切片,先切出倒角,再切斷,切片速度為120片/min,要求極片邊緣無掉粉,任意方向上毛刺長度不超出涂覆層表面;切片過程中使用CCD在線監(jiān)測極片表面質(zhì)量,自動剔除NG極片。

實施例4

水系疊片式鋰離子電池極片的制備步驟如下:

1)連續(xù)涂布漿料

正極:采用凹版印刷方式在19μm厚鋁箔的兩面連續(xù)涂布炭料(以質(zhì)量比計,Super P:KS6:羧甲基纖維素鈉:丁苯橡膠=40:25:25:8)形成涂炭層,涂布速度35m/min,涂布單面面密度2.5g/m2,雙面面密度5g/m2,烘箱溫度75℃,鋁箔的寬度為450mm,涂炭層的寬度為405mm,涂炭層位于鋁箔寬度方向中心位置,厚度1.5μm;涂布完成后,采用擠壓涂布方式在雙面涂炭的鋁箔上連續(xù)涂覆水系正極漿料(以質(zhì)量比計,磷酸鐵鋰:碳納米管:Super P:聚偏氟乙烯:N-甲基吡咯烷酮=90:1.2:1.5:5:90),涂布速度25m/min,供料轉(zhuǎn)速125rpm,張力65N,烘箱溫度125℃,涂布單面面密度177.5g/m2,雙面面密度355g/m2,涂覆區(qū)位于鋁箔寬度方向中心位置,厚度196μm,兩側(cè)留白寬度分別為27mm;

負極:采用擠壓涂布方式在10μm厚銅箔的兩面連續(xù)涂布水系負極漿料(以質(zhì)量比計,石墨:Super P:羧甲基纖維素鈉:丁苯橡膠:水=98:0.8:2:2:55),涂布速度28m/min,供料轉(zhuǎn)速55rpm,張力95N,烘箱溫度80℃,涂布單面面密度85g/m2,雙面面密度170g/m2,銅箔的寬度為426mm,涂覆區(qū)位于銅箔寬度方向中心位置,厚度165μm,兩側(cè)留白寬度分別為25mm;

涂布過程中使用激光測厚裝置對涂覆區(qū)厚度進行在線監(jiān)控,激光測厚裝置的測量精度為1μm,厚度極差控制5μm;

2)連續(xù)輥壓

對連續(xù)涂布后的極卷進行連續(xù)輥壓,正極采用連續(xù)熱輥壓方式,設(shè)置輥輪溫度90℃,輥壓速度39m/min,壓實密度2.25g/cm3;負極采用連續(xù)冷輥壓方式,輥壓速度39m/min,壓實密度1.6g/cm3;

輥壓過程中使用激光測厚裝置在線測量輥壓厚度,厚度極差控制4μm;

3)裁切

分切:對連續(xù)輥壓后的極卷進行分切,采用一出二方式,沿極卷寬度方向中心線進行分切,要求分切寬度精度為±0.5mm,分切毛刺在任意方向上的長度不超出涂覆層表面;

切片:分切后的極卷使用高速切片設(shè)備(舜源高速切片機,型號SY-CQS-2027A1)進行切片,先切出倒角,再切斷,切片速度為120片/min,要求極片邊緣無掉粉,任意方向上毛刺長度不超出涂覆層表面;切片過程中使用CCD在線監(jiān)測極片表面質(zhì)量,自動剔除NG極片。

對比例1

水系疊片式鋰離子電池極片的制備步驟如下:

1)間歇涂布漿料

正極:采用轉(zhuǎn)移涂布方式在15μm厚鋁箔的兩面間歇涂布水系正極漿料(組成同實施例1),涂布單面面密度172.5g/m2,雙面面密度345g/m2,鋁箔的寬度為405mm,間歇留白長度28mm,涂覆區(qū)位于鋁箔寬度方向中心位置,兩側(cè)留白寬度2mm;

負極:采用轉(zhuǎn)移涂布方式在10μm厚雙面光銅箔的兩面間歇涂布水系負極漿料(組成同實施例1),涂布單面面密度82.5g/m2,雙面面密度165g/m2,銅箔的寬度為426mm,間歇留白長度25mm,涂覆區(qū)位于銅箔寬度方向中心位置,兩側(cè)留白寬度2mm;

涂布過程中使用激光測厚裝置對涂覆區(qū)厚度進行在線監(jiān)控,激光測厚裝置的測量精度為1μm,厚度極差控制為5μm;

2)連續(xù)輥壓

對連續(xù)涂布后的極卷進行連續(xù)輥壓,正極采用連續(xù)熱輥壓方式,設(shè)置輥輪溫度80℃,輥壓速度10m/min,壓實密度2.3g/cm3;負極采用連續(xù)冷輥壓方式,輥壓速度10m/min,壓實密度1.55g/cm3;

輥壓過程中使用激光測厚裝置在線測量輥壓厚度,厚度極差控制為4μm;

3)裁切

分切:對連續(xù)輥壓后的極卷進行分切,采用一出三方式,要求分切寬度精度為±0.5mm,分切毛刺在任意方向上的長度不超出涂覆層表面;

切片:分切后的極卷使用間歇切片設(shè)備(海得地間歇切片設(shè)備,型號HD-QP200AH)進行切片,切片速度30片/min,要求極片邊緣無掉粉,任意方向上毛刺長度不超出涂覆區(qū)。

對比例2

1)連續(xù)涂布漿料

正極:采用凹版印刷方式在15μm厚鋁箔的兩面連續(xù)涂布炭料(組成同實施例1)形成涂炭層,涂布速度35m/min,涂布單面面密度2g/m2,雙面面密度4g/m2,烘箱溫度70℃,鋁箔的寬度為420mm,涂炭層的寬度為375mm,涂炭層位于鋁箔寬度方向中心位置,厚度1.5μm;涂布完成后,采用擠壓涂布方式在雙面涂炭的鋁箔上連續(xù)涂覆水系正極漿料(同實施例1),涂布速度20m/min,供料轉(zhuǎn)速120rpm,張力60N,烘箱溫度120℃,涂布單面面密度172.5g/m2,雙面面密度345g/m2,涂覆區(qū)位于鋁箔寬度方向中心位置,厚度190μm,兩側(cè)留白寬度分別為25mm;

負極:采用擠壓涂布方式在10μm厚銅箔的兩面連續(xù)涂布水系負極漿料(同實施例1),涂布速度25m/min,供料轉(zhuǎn)速50rpm,張力90N,烘箱溫度75℃,涂布單面面密度82.5g/m2,雙面面密度165g/m2,銅箔的寬度為426mm,涂覆區(qū)位于銅箔寬度方向中心位置,厚度165μm,兩側(cè)留白寬度分別為23mm;

涂布過程中使用激光測厚裝置對涂覆區(qū)厚度進行在線監(jiān)控,激光測厚裝置的測量精度為1μm,厚度極差控制5μm;

2)裁切

分切:對連續(xù)涂布后的極卷進行分切,采用一出二方式,沿極卷寬度方向中心線進行分切,要求分切寬度精度為±0.5mm,分切毛刺在任意方向上的長度不超出涂覆層表面;

切片:分切后的極卷使用高速切片設(shè)備(同實施例1)進行切片,先切出倒角,再切斷,切片速度為120片/min,要求極片邊緣無掉粉,任意方向上毛刺長度不超出涂覆層表面;切片過程中使用CCD在線監(jiān)測極片表面質(zhì)量,自動剔除NG極片;

3)單片輥壓

對切片后的極片進行單片輥壓,正極采用熱輥壓方式,設(shè)置輥輪溫度80℃,輥壓速度10片/min,壓實密度2.3g/cm3;負極采用連續(xù)冷輥壓方式,輥壓速度10片/min,壓實密度1.55g/cm3;

輥壓過程中使用激光測厚裝置在線測量輥壓厚度,厚度極差控制8μm。

實施例1及對比例1、2中極片制備工藝對比見下表1。

表1實施例及對比例中極片制備工藝對比

采用本發(fā)明中制備工藝得到的鋰離子電池疊片式電芯極片質(zhì)量好,生產(chǎn)效率高,涂布過程中極片的涂覆效果良好,面密度一致性好。

圖2所示為實施例1及對比例1中極片厚度異常區(qū)示意圖。圖中a為實施例1中極片,b為對比例1中極片。由圖2可知,實施例1中極片厚度異常區(qū)范圍小,僅分布在極片的極耳根部處,而對比例1中厚度異常區(qū)范圍大,在極片的極耳根部處和尾部均有較大范圍的異常區(qū),厚度異常區(qū)較正常區(qū)域薄6μm。

實施例1采用連續(xù)涂布、連續(xù)輥壓方式,相較對比例1間歇涂布、連續(xù)輥壓方式,能避免因極卷厚度間歇變化引起的輥壓機頻繁震動,延長輥壓機使用壽命,并使輥壓速度提升至1.2倍。實施例1由于是連續(xù)涂布,可以使用高速切片設(shè)備,相較對比例1可以使用CCD在線監(jiān)控極片表面質(zhì)量,自動剔除NG極片,保證極片質(zhì)量,并且切片速度是間歇涂布方式的4倍。此外,實施例1還減少了原材料邊角料的浪費,相較對比例1,正負極材料利用率由92%提高到98%,正負極集流體利用率由80%提高到90%。而對比例2采用單片輥壓方式,效率極低,且輥壓厚度一致性差,人工操作對產(chǎn)品質(zhì)量影響較大。

圖3所示為實施例1中正極片輥壓后的SEM圖。雖然實施例中極片加工方法與對比例的不同,但是通過調(diào)整涂層的面密度和壓實密度,能夠保證極片涂覆層的結(jié)構(gòu)和分散情況與對比例中無異,同時產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和報廢率得到明顯改善。

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