一种超厚电极片及其干法制备方法和扣式电池组装工艺

专利检索2026-02-09  0


本发明涉及电极制备,尤其是涉及一种超厚电极片及其干法制备方法和扣式电池组装工艺。


背景技术:

1、如今,商业化电池的电极很多采取的是湿法涂布技术制备的。在湿法涂布制备过程中,除了会不可避免的对人体健康和自然环境造成危害、增加回收处理的步骤、使工序更复杂、生产成本更高等缺陷外,该技术还有一个较为严重的缺陷,即制备的电极厚度受限。在涂布后的烘干过程中,当电极厚度过厚时,溶剂蒸发后电极会出现明显的开裂、剥落甚至粉末化的情况。这也导致湿法涂布制备的电极厚度往往非常薄,电极的面容量受限,对电池容量等性能,尤其是一次扣式电池的性能有着显著影响。

2、在扣式电池中,当电极片厚度较小时,为了保证电极与隔膜的紧密接触,除了正极片、负极片以及隔膜等组件外,一般还会装有弹片和垫片的结构。这样的结构能够保证扣式电池在放电过程中的稳定性,避免出现电压突降、短路等异常情况,但也在电池内部引入了额外的金属组件,增加了电池的非活性质量,降低了电池的能量密度,同时也不利于降低生产成本。

3、因此,亟需研究一种既能增加活性物质质量,又能很好地解决湿法制备中电极厚度受限的电极片及扣式电池组装工艺。


技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种超厚电极片及其干法制备方法和扣式电池组装工艺,相比于传统的溶剂法制备电极,能够显著增加电极的厚度而不会在制备过程中产生开裂,制备出的电极具有超高的厚度、优良的机械性能和非常高的面容量。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:

3、本发明提供一种超厚电极片的制备方法,包括以下步骤;

4、s1:采用机械分散的方式将活性材料、粘结剂和导电剂按比例进行混合,得到分散均匀的电极粉末材料;

5、s2:将s1中的分散均匀的电极粉末材料送入辊压机中热辊压成型,得到低厚度电极材料;

6、s3:将s2中得到的低厚度电极片裁成统一形状,叠片后再次送入辊压机中辊压,重复s3,获得厚度大于2000μm的电极材料,再将所述电极材料与集流体进行辊压,得到厚度大于2000μm的电极片。

7、进一步地,s1中,所述活性材料包括氟化碳、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、层状石墨、硬碳、硅碳中的一种。

8、进一步地,s1中,所述粘结剂包括丁苯橡胶、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、聚酰胺、聚乙烯醇、聚酰亚胺、羧甲基纤维素、海藻酸钠、聚偏氟乙烯中的一种或多种。

9、进一步地,s1中,所述导电剂为导电炭黑、气相生长碳纤维(vgcf)、碳纳米管中的一种。

10、进一步地,s2中,所述热辊压的条件为:温度为100℃,压力为0.15兆帕,成型时间随辊转速和电极厚度的变化波动。

11、进一步地,s1中,所述活性物质、粘结剂和导电剂的质量比为:(80~99)%:(1~20)%:(1~20)%。

12、本发明还提供一种基于热辊压技术的超厚电极片,所述电极片的厚度大于2000μm。

13、本发明还提供一种超厚电极片的扣式电池组装工艺,将所述电极片烘干,并依次按照电池壳、电极片、隔膜和锂片的形式组装为扣式电池。

14、进一步地,还需加入电解液,所述电解液包括电解液溶质和电解液溶剂,所述电解液溶质为六氟磷酸锂,所述电解液溶剂为碳酸乙烯酯;

15、所述电解液中还包括电解液溶剂添加剂,所述电解液溶剂添加剂包括碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲基乙基酯中的一种或多种。

16、进一步地,所述厚度大于2000μm的电极片置于80℃的真空烘箱中干燥9-11h。

17、与现有技术相比,本发明具有以下优点和有益效果:

18、1、本发明采用基于热辊压的干法制备工艺制备电极,制备过程中不需要采用任何溶剂,且无需涂布后的烘干过程,降低了能源消耗和材料成本。

19、2、本发明相比于传统的溶剂法制备电极,能够显著增加电极的厚度而不会在制备过程中产生开裂,制备出的电极具有超高的厚度、优良的机械性能和非常高的面容量。

20、3、本发明设计的扣式电池结构,能够通过超厚电极取代纽扣电池内部的垫片和弹片,提高电池的容量和能量密度。



技术特征:

1.一种超厚电极片的干法制备方法,其特征在于,包括以下步骤;

2.根据权利要求1所述的一种超厚电极片的干法制备方法,其特征在于,s1中,所述活性材料包括氟化碳、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、层状石墨、硬碳、硅碳中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种超厚电极片的干法制备方法,其特征在于,s1中,所述粘结剂包括丁苯橡胶、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、聚酰胺、聚乙烯醇、聚酰亚胺、羧甲基纤维素、海藻酸钠、聚偏氟乙烯中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种超厚电极片的干法制备方法,其特征在于,s1中,所述导电剂为导电炭黑、vgcf、碳纳米管中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种超厚电极片的干法制备方法,其特征在于,s2中,所述热辊压的条件为:温度为100℃,压力为0.15兆帕。

6.根据权利要求1所述的一种超厚电极片的干法制备方法,其特征在于,s1中,所述活性物质、粘结剂和导电剂的质量比为:(80~99)%:(1~20)%:(1~20)%。

7.一种如权利要求1-6任一所述的制备方法得到的超厚电极片,其特征在于,所述电极片的厚度大于2000μm。

8.一种超厚电极片的扣式电池组装工艺,其特征在于,将如权利要求7中所述的电极片烘干,并依次按照电池壳、电极片、隔膜和锂片的形式组装为扣式电池。

9.根据权利要求8所述的一种超厚电极片的扣式电池组装工艺,其特征在于,还需加入电解液,所述电解液包括电解液溶质和电解液溶剂,所述电解液溶质为六氟磷酸锂,所述电解液溶剂为碳酸乙烯酯;

10.根据权利要求8所述的一种超厚电极片的扣式电池组装工艺,其特征在于,所述厚度大于2000μm的电极片置于80℃的真空烘箱中干燥9-11h。


技术总结
本发明涉及一种超厚电极片及其干法制备方法和扣式电池组装工艺。采用机械分散的方式将活性材料、粘结剂和导电剂按比例进行混合,得到分散均匀的电极粉末材料,并将其送入辊压机中辊压成型,得到低厚度电极材料;将低厚度电极片裁成统一形状,叠片后再次送入辊压机中辊压,获得超厚电极材料,再将超厚电极材料与集流体进行辊压,得到超厚电极片。将超厚电极片组装为扣式电池。与现有技术相比,本发明能够显著增加电极的厚度而不会在制备过程中产生开裂,制备出的电极具有超高的厚度、优良的机械性能和非常高的面容量;此外,本发明能够通过超厚电极取代纽扣电池内部的垫片和弹片,提高电池的容量和能量密度。

技术研发人员:金黎明,李一帆,秦楠,张存满
受保护的技术使用者:同济大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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