[发明专利]一种极片的干法表涂方法与装置及具有陶瓷涂层的极片

说明书

本发明提供了一种极片的干法表涂方法与装置及具有陶瓷涂层的极片，干法表涂方法包括以下步骤：陶瓷粉末与粘结剂粉末喷洒至极片表面并加热粘结剂粉末，辊压后得到具有陶瓷涂层的极片，喷洒与加热不分先后顺序；陶瓷粉末的D50粒径为h，在100nmh≤300nm时，干法表涂方法还包括喷洒前混合陶瓷粉末与粘结剂粉末得到混合粉末，喷洒包括将混合粉末直接喷洒至极片表面；在50nm≤h≤100nm时，喷洒包括将陶瓷粉末与粘结剂粉末同时分别独立地喷至极片表面或将粘结剂粉末与陶瓷粉末依次喷洒至极片表面。所述干法表涂方法避免了湿法表涂技术中极片吸收溶剂发生膨胀，避免了陶瓷浆料对极片表面的渗透，避免了陶瓷粉末占据极片的孔隙位置；干法表涂方法还精简了工艺流程。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种极片的干法表涂方法与装置及具有陶瓷涂层的极片。

背景技术

为提高锂离子电池的安全性能，一些产品将陶瓷浆料涂布在极片表面形成陶瓷涂层，以避免锂枝晶刺穿隔膜，降低内短路率。目前的极片表涂技术大都是采用湿法涂布，即将表涂的陶瓷粉末与粘结剂混合在溶剂中制备成浆料，然后将浆料涂布在碾压后的负极片表面。

目前用于表涂的陶瓷浆料溶剂通常为N-甲基吡咯烷酮(NMP)，NMP对负极活性材料有一定的浸润性，这导致负极材料在表涂后产生一定的膨胀，表现为负极片的增厚。当陶瓷涂层在3～5μm时，负极片总的增厚在6～10μm。负极片的膨胀将使得材料之间连接的紧密程度下降，影响了锂离子的传输，导致电池的性能下降。此外，负极的孔隙率通常在35％左右，陶瓷浆料会对负极表面渗透，因此会有部分陶瓷粉末渗透进表层的负极材料中，由于陶瓷粉末为绝缘体，导致负极表层电阻大幅上升，并且陶瓷粉末占据空隙位置，影响电解液的容纳，将在充放电过程中也阻碍锂离子的传输。

因此，开发设计一种新型的极片表涂方法，避免极片吸收陶瓷浆料中的溶剂发生膨胀及陶瓷浆料对极片表面的渗透，降低表涂对电池电化学性能产生的不利影响至关重要。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种极片的干法表涂方法与装置及具有陶瓷涂层的极片，本发明所述干法表涂方法避免了湿法表涂技术中极片吸收溶剂发生膨胀，从而避免了极片变厚导致的组分之间接触紧密程度下降及极片电阻增大；所述干法表涂方法避免了陶瓷浆料对极片表面的渗透，从而避免了部分陶瓷粉末进入极片表层导致的极片的导电性下降，避免了陶瓷粉末占据极片的孔隙位置；所述干法表涂方法中无需制备陶瓷粉末与粘结剂的浆料，精简了工艺流程。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种极片的干法表涂方法，所述干法表涂方法包括以下步骤：

陶瓷粉末与粘结剂粉末喷洒至极片表面并加热所述粘结剂粉末，辊压后得到具有陶瓷涂层的极片，所述喷洒与所述加热不分先后顺序；

所述陶瓷粉末的D50粒径为h，在100nmh≤300nm时，所述干法表涂方法还包括所述喷洒前混合所述陶瓷粉末与所述粘结剂粉末得到混合粉末，所述喷洒包括将所述混合粉末直接喷洒至极片表面；

在50nm≤h≤100nm时，所述喷洒包括将所述陶瓷粉末与所述粘结剂粉末同时分别独立地喷至所述极片表面或将所述粘结剂粉末与所述陶瓷粉末依次喷洒至所述极片表面。

作为本发明的一个优选技术方案，所述喷洒与所述加热的顺序根据所述粘结剂粉末的玻璃化温度进行确定：所述粘结剂粉末的玻璃化温度为Tg，在100℃Tg≤250℃时，所述喷洒前进行第一加热；在50℃≤Tg≤100℃时，所述喷洒后进行第二加热。

优选地，所述第一加热的温度为120～300℃。

优选地，所述第二加热的温度为50～120℃。

优选地，所述第二加热与所述辊压同时进行。