[发明专利]一种锂电池电极极片的制备工艺

说明书

本发明公开了一种锂电池电极极片的制备工艺，首先将电极活性物质、导电剂和粘结剂混合均匀，得到混合料；在混合料中加入助剂，混合得到絮状混合料；所述助剂为无水乙醇、石油醚、环己酮或溶剂油，或是它们的混合物；所述絮状混合料经热辊压制备成自支撑极片膜；将所述极片膜烘干去除所述助剂，与集流体热压复合，得到所述的电极极片。本发明直接采用粉体混合，加入适当助剂形成絮状混合料后进行辊压，电极材料混合均匀且粘结剂纤维化充分，得到一种均匀、柔韧、密实的自支撑膜，并与集流体复合得到电极极片。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，涉及一种电极材料的制备工艺，特别是涉及一种锂电池电极极片的制备工艺。

背景技术

目前锂离子电池正负极极片普遍采用湿法工艺制备，即匀浆涂布工艺制备电池极片。极片生产前需要将粘结剂(正极PVDF，负极CMC+SBR)溶解于溶剂或分散剂(正极N-甲基吡咯烷酮NMP，负极去离子水)中，再通过搅拌设备混合，将导电剂、电极活性物质均匀分散成可流动的浆料。浆料制备完毕后，输送至涂布设备进行浆料涂布；涂布制备极片过程中，由于浆料中含有50％左右的溶剂，涂布结束后，需要通过快速高温烘烤的方式去除残留在电池极片内的溶剂分子。溶剂烘干过程需要耗费大量电力能源，同时造成了极片生产效率低下，而且高温烘烤处理很难将极片内部溶剂彻底去除干净。在锂离子电池工作过程中，溶剂杂质会发生副反应，影响电极和电解质的性能，而副反应产生的气体更会加速锂离子电池的老化。同时为了减少有机溶剂对环境的破环，正极极片涂布后加热蒸发的溶剂NMP需要相应的专业设备进行回收处理，增加了电池制造成本。

干法电极技术是将电极活性物质、导电剂、干法粘结剂混合均匀后，无需添加大量溶剂，通过辊压设备制备成自支撑的极片膜后，将极片膜与集流体热压复合即可制备成电池极片的技术。干法电极的极片膜主要依靠干法粘结剂纤维化，形成网状结构将电极活性物质以及导电剂捆扎固定在粘结剂纤维网格内，形成具有自支撑结构的极片膜。湿法涂布技术制备极片需要依靠集流体的支撑将浆料涂覆在集流体上，而干法极片技术可以制备出具有自支撑结构的干电极膜，这是干法电极制备工艺与传统的涂布工艺最直接的区别。

干法电极技术目前主要处于实验阶段，仍有很多问题急需解决，比如电极极片规模化生产时极片成卷以及极片与集流体复合等问题。公开号为CN112289976A、公开日为2021.01.29的中国专利申请公开了一种“正极材料层、其制备方法、正极片和电池”，该正极材料层是将可纤维化聚合物粉体、碳包覆的正极活性物质和导电炭材料混合，在剪切力的作用下使可纤维化聚合物粉体拉丝形成纤维，得到混合料，然后将混合料在集流体上进行热压处理至预设厚度，得到正极材料层。该发明选用碳包覆的正极活性物质，提高了正极材料的润滑度，混料的均匀性，而且有效降低了正极材料的硬度，提高极片的柔软度。该发明虽然解决了正极材料混料不均匀和极片开裂的问题，但是需要先将正极材料进行碳包覆，存在工艺复杂的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种锂电池电极极片的制备工艺，解决干法制备工艺中电极活性物质、导电剂和粘结剂的混合和纤维化，以及混合料辊压形成自支撑膜中存在的问题，所述的方法中电极材料混合均匀且粘结剂纤维化充分，能够得到一种均匀、柔韧、密实的自支撑膜，且所添加的助剂无残留。

为达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种锂电池电极极片的制备工艺，包括以下步骤：

(1)将电极活性物质、导电剂和粘结剂混合，得到均匀混合料；

(2)步骤(1)所述混合料中加入助剂，混合后得到絮状混合料；

(3)步骤(2)所述絮状混合料经热辊压制备成自支撑极片膜；

(4)将步骤(3)所述极片膜烘干去除所述助剂，与集流体热压复合，得到所述的电极极片。