[发明专利]一种锂离子电池极片的涂布工艺及涂布装置

说明书

本发明公开一种锂离子电池极片的涂布工艺，将粘结剂原料分成质量呈梯度递减的若干份粘结剂，将质量呈梯度递减的若干份粘结剂分别与若干份负极石墨浆料进行混合，制得若干份含有不同质量浓度粘结剂的负极浆料。本发明还提供使用上述涂布工艺的装置。本发明采用浓度梯度涂布的方式，按照负极浆料中粘结剂的质量浓度由高到底的顺序，依次将若干份负极浆料喷涂在箔材上，在烘烤过程中，伴随着粘结剂的迁移上浮，靠近箔材的下层粘结剂含量变低，远离箔材的上层粘结剂含量变高，使得多层负极浆料中的粘结剂含量基本一致，粘结剂在极片中的分散变得均匀，解决了锂离子电池因涂布过程中粘结剂迁移造成的粘结强度降低和极片内阻增大的问题。

技术领域

本发明涉及锂离子动力电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池极片的涂布工艺及涂布装置。

背景技术

电池极片的涂布工艺是指将搅拌均匀的浆料均匀地涂覆在集流体上，并将浆料中的有机溶剂进行烘干的一种工艺。如专利CN110379997A公开了一种用于锂离子电池正负极片的涂布工艺，包括以下步骤：S1：称取巩源、锂源和钛源进行混合，在混合过程中，将混合液搅拌3小时形成透明溶胶，并加入稀释剂保持粘度，混合过程中温度为40-130℃，放置3h后再进行二次搅拌；S2：将锂离子电池的正极活性材料或者负极活性材料与导电剂、粘结剂按一定比例混合，经过搅拌后得正极浆料或负极浆料；S3：将S1中的溶胶与S2中的溶胶按照一定比例混合搅拌后，进行烘干涂布。电池极片制造工艺包括浆料制备、浆料涂覆、极片辊压、极片分切、极片干燥等五道程序。

锂电池极片剥离强度是指极片活性物质与集流体黏附在一起的牢固程度，是锂电池极片重要指标之一，对电池的内阻和循环性能存在影响。粘结剂在浆料中是否均匀分散对极片的剥离强度起着至关重要的作用。均一的涂布浆料有利于提高极片的剥离强度。

在极片烘干过程中，SBR粘结剂及炭黑会随着溶剂蒸发而向表面迁移，使得极片内部产生了浓度梯度，尤其是在高速烘烤过程中。烘干的初始阶段，各成分在电极中均匀分布，而在干燥过程中，随着溶剂蒸发，在气液界面处存在浓度梯度，在固体颗粒层的表面会形成弯月面。溶剂通过毛细管力在石墨颗粒间向表面迁移，并且伴随着颗粒层的膨胀。SBR粘结剂的颗粒尺寸至少比石墨小100倍，石墨颗粒的间距足够让SBR自由移动，溶剂流动会带着聚合物和小颗粒SBR一起迁移上浮，使得粘结剂颗粒在极片的上层富集。而在高速烘烤情况下，从集流体到气液界面的粘结剂浓度梯度分布不断变大，在集流体与涂料区处粘结剂分布很少，影响粘结剂与箔材之间得粘结，这将直接导致极片剥离强度的下降，此外电极得内阻也会相应增大。这将直接影响到电池得电性能和寿命的发挥。因此，电池制作过程中，极片涂布工艺中减少因粘结剂迁移上浮的这种缺陷，提高涂布质量和良品率，降低制作成本，是锂电行业专业人员研发中需要解决的重要任务。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于解决现有的电池极片涂布过程中粘结剂迁移造成的粘结强度降低和极片内阻增大的问题。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一种锂离子电池极片的涂布工艺，包括以下步骤：

(1)将粘结剂原料分成质量呈梯度递减的若干份粘结剂；

(2)将步骤(1)中质量呈梯度递减的若干份粘结剂分别与若干份负极石墨浆料进行混合，即制得若干份含有不同质量浓度粘结剂的负极浆料；

(3)涂布时，按照负极浆料中粘结剂的质量浓度由高到底的顺序，先将含有高质量浓度粘结剂的负极浆料喷涂至箔材上，接着喷涂含有中等质量浓度粘结剂的负极浆料，最后喷涂含有最低质量浓度粘结剂的负极浆料；所述若干份含有不同质量浓度粘结剂的负极浆料的涂布厚度保持一致；

(4)涂布结束后烘烤至干。