本技術(shù)屬于電池,尤其涉及極片加工系統(tǒng)、處理極片的方法、極片、電池、用電裝置。
背景技術(shù):
1、隨著新能源行業(yè)的發(fā)展,電池的研究越來越熱門,市場要求也不斷提高。然而電池還有許多亟待解決的問題,比如極片的電解液浸潤性較差等問題。
2、在極片的電解液浸潤性不好的情況下,未被電解液浸潤的極片難以參與電池的電化學(xué)反應(yīng),減少了正負(fù)極之間能夠自由傳導(dǎo)的離子,從而影響電池的充放電容量高低;同時,極片在無法參與電池的電化學(xué)反應(yīng)的情況下,也會導(dǎo)致電池界面電阻增大,影響電池的倍率性能、放電容量和循環(huán)性能等。因此,極片的電解液浸潤性關(guān)系到電池的各項電化學(xué)性能,例如充放電容量高低、倍率性能、循環(huán)性能等,改善極片的電解液浸潤性對提高電池性能具有重要意義。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、鑒于上述問題,本技術(shù)提供一種極片加工系統(tǒng)、一種處理極片的方法、一種極片、一種電池、一種用電裝置,能夠改善極片的電解液浸潤性能。
2、第一方面,本技術(shù)提供了一種極片加工系統(tǒng),包括:火焰加熱單元,所述火焰加熱單元用于對極片進(jìn)行火焰加熱處理。
3、本技術(shù)實施例極片加工系統(tǒng)通過設(shè)置火焰加熱單元對極片進(jìn)行火焰加熱處理,在火焰加熱處理過程中,可以對上浮到極片表面的粘結(jié)劑進(jìn)行軟化(熔化)或燒蝕。上浮的粘結(jié)劑被軟化(熔化)或燒蝕后,極片中的毛細(xì)孔數(shù)量增加,增加極片中供電解液浸潤的通道,使電解液更容易浸潤極片,從而改善極片的電解液浸潤性。
4、另外,本技術(shù)實施例的極片加工系統(tǒng)可以集成到現(xiàn)有極片生產(chǎn)線上,只需在現(xiàn)有極片生產(chǎn)線上增加火焰加熱單元,不需要額外增加大量的生產(chǎn)線改動時間、設(shè)備,具有很好的成本優(yōu)勢。
5、在一些實施例中,所述火焰加熱單元產(chǎn)生位于所述極片表面的相對兩側(cè)的火焰。如此,極片的相對兩個表面都能夠受到火焰加熱處理,使極片的兩個表面的粘結(jié)劑都得到軟化(熔化)或燒蝕,有利于提高極片的處理效率。
6、在一些實施例中,所述火焰加熱單元包括無焰氣體燃燒器。本技術(shù)實施例在火焰加熱單元中設(shè)置無焰氣體燃燒器,不僅有利于對極片快速加熱,而且可以改善火焰加熱處理過程中極片表面出現(xiàn)積碳而導(dǎo)致極片表面孔隙降低的情況,有助于提高極片整體的毛細(xì)孔分布,進(jìn)一步加快極片的電解液浸潤速率。
7、在一些實施例中,所述極片加工系統(tǒng)還包括傳送單元,所述傳送單元用于傳送所述極片。在傳送單元的作用下,極片有序地進(jìn)入火焰加熱單元以及其他工序進(jìn)行處理,可以連續(xù)不間斷工作。而且通過調(diào)控傳送單元運行速度,可以調(diào)整極片快速通過火焰加熱單元所產(chǎn)生的火焰,實現(xiàn)對極片的快速加熱,且有利于提高處理效率。
8、第二方面,本技術(shù)提供了一種處理極片的方法,所述極片包括活性層,所述活性層包括活性物質(zhì)和粘結(jié)劑;所述處理極片的方法包括:對所述極片進(jìn)行火焰加熱處理,使活性層表層溫度大于或者等于所述粘結(jié)劑的軟化溫度或熔化溫度,且小于所述活性物質(zhì)的分解溫度、氧化溫度、引燃溫度三者中的最低溫度。
9、在本技術(shù)實施例的方法中,通過采用火焰加熱的方式對極片進(jìn)行處理,并控制火焰加熱處理過程中活性層溫度,可以對上浮到極片表面的粘結(jié)劑進(jìn)行軟化(熔化)或燒蝕。上浮的粘結(jié)劑被軟化(熔化)或燒蝕后,極片中的毛細(xì)孔數(shù)量增加,增加極片中供電解液浸潤的通道,使電解液更容易浸潤極片,從而改善極片的電解液浸潤性。
10、同時,火焰加熱處理過程中,活性層溫度小于活性物質(zhì)的分解溫度、氧化溫度、引燃溫度三者中的最低溫度,可以在火焰加熱處理過程中活性物質(zhì)的分解、氧化、燃燒現(xiàn)象,維持活性物質(zhì)的晶格穩(wěn)定性以及極片的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
11、在一些實施例中,所述火焰加熱處理所采用的火焰包括預(yù)混燃燒火焰。本技術(shù)實施例通過采用預(yù)混燃燒火焰來對極片進(jìn)行火焰加熱處理,不僅有利于對極片快速加熱,而且可以改善火焰加熱處理過程中極片表面出現(xiàn)積碳而導(dǎo)致極片表面孔隙降低的情況,有助于提高極片整體的毛細(xì)孔分布,進(jìn)一步加快極片的電解液浸潤速率。
12、在一些實施例中,所述預(yù)混燃燒火焰的溫度為500~1200℃,可選地為600~1000℃。采用高溫火焰對極片進(jìn)行火焰加熱處理,可以使極片快速升溫到所需溫度。
13、在一些實施例中,所述預(yù)混燃燒火焰由無焰氣體燃燒器產(chǎn)生,所述無焰氣體燃燒器包括如下技術(shù)參數(shù)中的任意一項或多項:
14、(1)空氣流量50~250l/min,可選地為80~150l/min;
15、(2)氣體燃料流量2~15l/min,可選地為5~10l/min;
16、(3)空燃比1~7,可選地為3~5。
17、本技術(shù)實施例采用無焰氣體燃燒器產(chǎn)生預(yù)混燃燒火焰,可以使活性層快速升溫到所需溫度。同時,在一定的空氣流量、氣體燃料流量、空燃比下,氣體燃料能夠充分燃燒,燃燒產(chǎn)生的火焰中游離碳粒子較少,火焰的黑度較低,可以改善火焰加熱處理過程中極片表面出現(xiàn)積碳而導(dǎo)致極片表面孔隙降低的情況。
18、在一些實施例中,所述火焰加熱處理步驟中,所述極片相對所述火焰移動。通過移動,可以調(diào)整極片在火焰下的停留時間,實現(xiàn)對極片的快速、瞬間加熱,且有利于提高處理效率。同時,由于火焰具有較高溫度,通過控制極片相對火焰移動,可以減少火焰與極片的接觸時間,將極片溫度控制在一合適范圍內(nèi)。
19、在一些實施例中,所述極片相對于所述火焰的移動速度為40~100m/min,可選地為60~80m/min。本技術(shù)實施例的極片相對于火焰快速移動,極片在火焰下具有較短的停留時間,實現(xiàn)對極片的快速、瞬間加熱,將極片中的活性層在火焰加熱處理過程中的溫度控制在所需范圍內(nèi)。
20、在一些實施例中,所述活性層表層溫度為180~500℃,可選地為300~500℃。這些溫度范圍大于或者等于常見極片粘結(jié)劑的軟化溫度或熔化溫度,以及小于常見的極片活性物質(zhì)的分解溫度、氧化溫度、引燃溫度三者中的最低溫度,可以對極片中上浮于表面的粘結(jié)劑進(jìn)行有效軟化(熔化)或燒蝕,同時改善火焰加熱處理過程中活性物質(zhì)的分解、氧化或燃燒現(xiàn)象,維持活性物質(zhì)的晶格穩(wěn)定性以及極片的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
21、第三方面,本技術(shù)提供了一種極片,所述極片的孔隙率為30%~50%,可選地為30%~47%;所述極片根據(jù)本技術(shù)第二方面所述方法處理得到。
22、經(jīng)過火焰加熱處理后,極片表面上浮的粘結(jié)劑被軟化(熔化)或燒蝕,極片露出更多的毛細(xì)孔,因此處理后的極片具有高孔隙率,有利于增加電解液浸潤極片的通道,使電解液更容易浸潤極片,從而改善電解液對極片的浸潤性。
23、第四方面,本技術(shù)提供了一種電池,所述電池包括本技術(shù)第三方面所述極片。
24、本技術(shù)實施例的電池包括上述極片,上述極片既可以是正極極片,也可以是負(fù)極極片,也可以同時包括正極極片和負(fù)極極片。由于電池的極片中上浮的粘結(jié)劑得到了軟化(熔化)、燒蝕,極片具有更高的孔隙率,有利于提升電解液對極片的浸潤性,從而有助于提高電池的電化學(xué)性能。
25、第五方面,本技術(shù)提供了一種用電裝置,所述用電裝置包括第四方面所述電池。
26、本技術(shù)實施例公開的電池可以用于以電池作為電源的用電裝置,或者以電池作為儲能元件的各種儲能系統(tǒng),用于提供電能。用電裝置可以包括但不限于手機、平板、筆記本電腦、電動玩具、電動工具、電瓶車、電動汽車、輪船、航天器等等。其中,電動玩具可以包括固定式或移動式的電動玩具,例如,游戲機、電動汽車玩具、電動輪船玩具和電動飛機玩具等等,航天器可以包括飛機、火箭、航天飛機和宇宙飛船等等。作為所述用電裝置,可以根據(jù)其使用需求來選擇二次電池中的電池單體、電池模塊或電池包。