一种干法电池极片及其制备方法和包括该极片的电池与流程

1.本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种干法电池极片及其制备方法和包括该极片的电池。


背景技术：

2.锂离子电池因其众多优点被广泛应用于3c及贮能、电动汽车等领域。锂离子电池极片通常采用湿法工艺制造，因该方法在制造过程中会有溶剂挥发，一方面会造成环境污染，另一方面也会增加电池的制造成本。
3.干法电极制造工艺在电池极片制造过程中不添加溶剂，可以规避上述问题，当下干法电极工艺通常是将粘结剂、导电剂及活性材料混合后再进行纤维化，纤维化的方法通常包括剪切搅拌、机械研磨和气体粉碎等，对于现有活性材料特别是多晶三元材料，采用如上方式纤维化时，易造成颗粒表面包覆层的损坏及二次颗粒团聚结构的破坏，影响材料的存储、高温及循环性能。
4.因此，如何在不破坏活性颗粒形貌及表层结构的情况下对混合材料进行纤维化是本领域技术人员急需解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明提供一种干法电池极片的制备方法，该制备方法中对材料的纤维化工艺可以避免对活性材料颗粒结构的破坏。
6.根据第一方面，一种实施例中提供一种干法电池极片的制备方法，包括如下步骤：
7.非破坏性混合步骤：将活性材料、导电剂和可纤维化的粘结剂进行非破坏性混合，得到第一混合物；
8.离心步骤：在不使用离心介质的情况下，对第一混合物进行离心纤维化，得到第二混合物；
9.热压复合步骤：将第二混合物依次进行热压、压延，得到压延膜，然后将压延膜与箔材进行热压复合，得到干法电池极片。
10.进一步地，离心步骤中，离心旋转速度为1500-5000rpm，离心时离心容器内的温度为15-100℃，离心时间为3-30min.
11.进一步地，离心旋转速度为2000-3000rpm。
12.根据第二方面，一种实施例中提供一种电池极片，该电池极片采用第一方面的制备方法制备所得。
13.根据第三方面，一种实施例中提供一种电池，该电池的电池极片采用第一方面的制备方法制备所得。
14.本发明提供一种干法电池极片的制备方法，该制备方法中对粘结剂进行纤维化的工艺为离心，由于离心容器中没有离心介质，在对包括粘结剂、导电剂和活性材料进行离心的过程中，既可以实现对粘结剂的纤维化，还可以避免搅拌过程中对活性材料团聚结构以
及表面包覆层的损伤，进而可以提升电池的存储、高温及循环性能。
附图说明
15.图1为一种实施例中的干法电池极片的制备工艺流程图。
具体实施方式
16.下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本技术能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他材料、方法所替代。在某些情况下，本技术相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本技术的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
17.另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵守的。
18.为了进一步说明本技术，以下结合实施例对本技术提供的一种干法电池极片及其制备方法和电池进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本技术的特征和优点，而不是对本技术权利要求的限制，本技术的保护范围也不限于下述的实施例。
19.非破坏性混合：在本技术中，例如，再将粘结剂、活性材料和导电剂进行混合时，混合的方式不会破坏活性材料表面包覆层及二次颗粒团聚结构。
20.本发明实施例通过离心方式对粘结剂进行纤维化的原理为：将包括待纤维化粘结剂的第一混合物在离心力的作用下，被甩至离心罐的罐壁上，离心力克服待纤维化的粘结剂的纤维间作用力时，粘结剂便被拉伸成纤维。
21.本发明实施例提供一种干法电池极片的制备方法，其流程图如图1所示，包括如下步骤：
22.非破坏性混合步骤:将活性材料、导电剂和可纤维化的粘结剂进行非破坏性混合，得到第一混合物。
23.离心步骤：在不使用离心介质的情况下，对第一混合物进行离心纤维化，得到第二混合物。
24.热压复合步骤：将第二混合物依次进行热压、压延，得到压延膜，然后将压延膜与箔材进行热压复合，得到干法电池极片。
25.在本发明的实施例中，采用没有离心介质的离心容器对包括粘结剂、导电剂和活性材料的第一混合物进行离心，可以在对粘结剂进行纤维化的同时，又能避免搅拌过程中对活性材料的团聚结构以及表面包覆层的损伤。
26.一种实施例中，离心步骤中，离心旋转速度为1500-5000rpm，优选地，离心旋转速度为2000-3000rpm，离心时离心容器内的温度为15-100℃，离心时间为3-30min。控制离心步骤中的离心旋转速度、离心容器的温度以及离心时间，可以保证离心步骤对粘合剂纤维
化的效果的同时，还可以有效避免离心对活性材料团聚结构以及表面包覆层的损伤。
27.本发明的实施例中，非破坏性混合步骤中，非破坏性混合的方式包括行星式混合、三维混合或双锥搅拌中的一种。
28.本发明的实施例中，干法电池极片包括正极片或负极片。
29.粘结剂包括聚四氟乙烯(ptfe)、聚偏氟乙烯(pvdf)、聚环氧乙烷(pe o)或羧甲基纤维素钠(cmc)中的至少一种。活性材料包括正极活性材料或负极活性材料，正极活性材料包括钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂或磷酸铁锰锂中的至少一种，负极活性材料包括石墨、硅氧或硅碳中的至少一种。导电剂包括乙炔黑、石墨、石墨烯或碳纳米管中的至少一种。
30.热压复合步骤中，热压的温度为100-200℃，压延的温度为100-200℃，将压延膜与箔材热压复合的温度为100-200℃。
31.本发明的实施例还提供一种电池极片，电池极片采用前述制备方法制备所得。
32.本发明的实施例还提供一种电池，电池中的电极片采用前述制备方法制备所得。
33.实施例1
34.本实施例提供一种正极干法电极片的制备方法，包括如下步骤:
35.非破坏性混合步骤：将ptfe、乙炔黑导电剂sp和镍钴锰酸锂(ni:co:mn＝5:2:3)按质量比2.5：2：95.5加入到行星式搅拌机中进行非破坏性混合，得到第一混合物。其中，行星式搅拌机的公转搅拌速度为1500rpm。
36.离心步骤：将第一混合物加入到离心罐中，并对第一混合物进行离心纤维化，得到第二混合物，其中，离心旋转速度为2500rpm，离心时离心罐内的温度为45℃，离心时间为15min。
37.热压复合步骤：将第二混合物在热压机上热压制得自支撑膜，然后将自支撑膜进一步热压延至厚度为133μm，得到压延膜，将压延膜与铝箔在热压机上进行热压复合，制得干法电池极片。其中，热压温度为160℃，热压延的温度为160℃，热压复合的温度为130℃。
38.本实施例所制备得到的正极电极片可应用于锂离子电池中。
39.实施例2
40.本实施例提供一种负极干法电极片的制备方法，包括如下步骤：
41.非破坏性混合步骤：将ptfe、乙炔黑导电剂sp和活性材料石墨按质量比3：2：95加入到行星式搅拌机中进行非破坏性混合，得到第一混合物。其中，行星式搅拌机的公转搅拌速度为2000rpm。
42.离心步骤：将第一混合物加入到离心罐中，并对第一混合物进行离心纤维化，得到第二混合物，其中，离心旋转速度为2600rpm，离心时离心罐内的温度为60℃，离心时间为20min。
43.热压复合步骤：将第二混合物在热压机上热压制得自支撑膜，然后将自支撑膜进一步热压延至厚度为128μm，得到压延膜，将压延膜与铜箔在热压机上进行热压复合，制得负极干法电池极片。其中，热压温度为150℃，热压延的温度为150℃，热压复合的温度为120℃。
44.本实施例所制备得到的负极电极片可应用于锂离子电池中。
45.以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限
制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

技术特征：
1.一种干法电池极片的制备方法,其特征在于，包括如下步骤：非破坏性混合步骤：将活性材料、导电剂和可纤维化的粘结剂进行非破坏性混合，得到第一混合物；离心步骤：在不使用离心介质的情况下，对所述第一混合物进行离心纤维化，得到第二混合物；热压复合步骤：将第二混合物依次进行热压、压延，得到压延膜，然后将压延膜与箔材进行热压复合，得到干法电池极片。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述离心步骤中，所述离心旋转速度为1500-5000rpm，离心时离心容器内的温度为15-100℃，离心时间为3-30min。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述离心旋转速度为2000-3000rpm。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述非破坏性混合步骤中，非破坏性混合的方式包括行星式混合、三维混合或双锥搅拌中的一种。5.如权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述干法电池极片包括正极片或负极片。6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚环氧乙烷或羧甲基纤维素钠中的至少一种；所述活性材料包括正极活性材料或负极活性材料；所述导电剂包括乙炔黑、石墨、石墨烯或碳纳米管中的至少一种。7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述正极活性材料包括钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂或磷酸铁锰锂中的至少一种；所述负极活性材料包括石墨、硅氧或硅碳中的至少一种。8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热压复合步骤中，所述热压的温度为100-200℃；所述压延的温度为100-200℃；将压延膜与箔材热压复合的温度为100-200℃。9.如权利要求1-8中任一项所述的制备方法制得的电池极片。10.一种电池，其特征在于，所述电池包括如权利要求1-8中任一项所述的制备方法制得的电池极片。

技术总结
本发明提供一种干法电池极片及其制备方法和电池，制备方法包括如下步骤：非破坏性混合步骤、离心搅拌步骤和热压复合步骤。非破坏性混合步骤包括：将活性材料、导电剂和可纤维化的粘结剂进行非破坏性混合，得到第一混合物。离心搅拌步骤包括：在没有离心介质的情况下，对第一混合物进行离心纤维化，得到第二混合物。热压复合步骤包括：将第二混合物依次进行热压、压延，得到压延膜，然后将压延膜与箔材进行热压复合，得到干法电池极片。本发明提供的制备方法中的材料的纤维化工艺可以避免对活性材料颗粒结构的破坏，进而可以提高电池的存储、高温及循环性能。高温及循环性能。高温及循环性能。


技术研发人员：方送生 李艳斌 陈建江 黄子麟
受保护的技术使用者：抚州比克电池有限公司
技术研发日：2023.04.10
技术公布日：2023/8/24