[发明专利]干燥电极组件的方法

说明书

本文提供了一种干燥锂离子电池的电极组件的方法，包括在高温和真空下以两个相继的阶段干燥电极组件；用热的干燥空气或惰性气体填充干燥箱；重复真空干燥和气体填充步骤多次。本文所公开的方法特别适用于干燥使用水性粘结剂的电极组件。

技术领域

本发明涉及电池领域。具体而言，本发明涉及用于干燥锂离子电池的电极组件的方法和通过本文所公开的方法制作的电极组件。

背景技术

在过去的二十年中，锂离子电池(LIB)在便携式电子设备(例如，移动电话和笔记本电脑)的广泛应用中已经引起了广泛关注。由于电动车辆(EV)和电网储能的快速的市场发展，高性能、低成本的LIB当前对大规模储能设备提供了最有前景的选择之一。

当前，通过将活性电池电极材料、导电剂和粘结剂材料的精细粉末分散在合适的溶剂中来制备电极。可以将该分散液涂覆在诸如铜金属箔或者铝金属箔的集流器上，然后在高温下干燥以去除溶剂。阴极板和阳极板随后与隔开阴极和阳极的隔膜堆叠或卷在一起以形成电池。

锂离子电池制造过程对湿度敏感。高含水量的电池导致电化学性能的严重衰减且影响电池的稳定性。因此，对于LIB的生产过程必须严格控制环境湿度。大多LIB在小于1％湿度的环境下生产。然而，由于严格的无水分过程，导致高昂成本。为了解决电极组件的湿度敏感问题，重要的是，在填充电解液之前干燥电极组件以降低电池中的含水量。

中国专利第104142045B号描述了干燥LIB的电极组件的方法。该方法包括在30℃-100℃的温度和真空下加热电极组件；将干燥空气或惰性气体填充干燥箱；将这两个步骤重复1次至10次。该方法提供的电极组件具有在430.5ppm和488.1ppm之间的含水量。

中国专利申请第105115250A号描述了干燥LIB的电极组件的方法。该方法包括在85±5℃的温度和真空下加热电极组件；将热的干燥氮气填充干燥箱；将这两个步骤重复10次至20次。该方法提供的电极组件具有小于200ppm的含水量。

中国专利第102735023B号描述了干燥LIB的电极组件的方法。该方法包括在20℃-70℃的温度和真空下加热电极组件；将干燥空气或干燥氮气填充干燥箱；将这两个步骤重复5次至50次。该方法提供的电极组件具有在110.1ppm和137.2ppm之间的含水量。

中国专利第103344097B号描述了干燥LIB的电极组件的方法。该方法包括在75℃-85℃的温度和真空下加热电极组件；将非氧化性气体填充干燥箱；将电极组件加热至75℃-85℃；再次将电极组件真空干燥。然而，该方法没有提供用于评价干燥过程的干燥的电极组件的含水量。

上述专利文献都没有公开任何在电极中的粘结剂组合物，用于评价干燥曲线和粘结剂组合物之间的关系。此外，如通过现有方法所干燥的电极组件的含水量在一百ppm至数百ppm之间，其会影响LIB的循环稳定性和倍率特性。

鉴于上文，一直存在开发一种用于将LIB的电极组件干燥至低含水量的方法的需求。并且一直存在对于具有低的含水量和良好的电化学性能的电极组件的需求。

发明内容

通过本文所公开的各个方面和实施方式满足了前述需要。

在一个方面中，本文提供了一种干燥电极组件的方法，包括以下步骤：

1)将至少一个阳极、至少一个阴极和插入在至少一个阳极和至少一个阴极之间的至少一个隔膜堆叠以制备电极组件；

2)将所述电极组件放入干燥室中；

3)在真空和约50℃至约90℃的温度下，干燥所述电极组件持续5分钟至4小时的时段；

4)在真空和约80℃至约155℃的温度下，进一步干燥所述电极组件；

5)用干燥空气或惰性气体填充所述干燥室；和