一种极片制备方法、烘干装置及极片

技术领域

本发明涉及电池生产技术领域，尤其涉及一种极片制备方法、烘干装置及极片。

背景技术

极片是锂电池的重要组成部件之间，在极片的制备过程中，主要包括向铜箔或铝箔等基材上涂覆浆料、烘干、辊压及裁切等工序，现有的极片在经过辊压后，其表面平整，这导致电解液难以浸润到极片内，会影响电池的循环寿命和倍率性能。

现有申请公布号为CN116130586A的发明专利申请，公开了一种电化学预锂方法、系统、预锂负极片及锂电池，其中，方法包括：在含氮还原性气体环境下，对待预锂的负极片进行等离子体处理；在经等离子体处理后，对所述负极片进行电化学预锂处理。

如上述技术方案中，其通过对极片进行等离子体处理，以在极片表面产生褶皱及刻蚀孔道，加深电解液浸入及预锂的均匀性，该种处理方法，本质上属于极片预锂处理工序，是在极片烘干后进行的处理工序，其不适用于所有电池的生产工序中；

上述技术方案主要针对的是硅基负极材料电池，这是由于硅基负极材料电池首次库伦效率较低，约为70％，其在电化学反应过程中，会导致大量活性锂呆滞在硅中，影响到了电池首效，因此为提高硅基负极材料电池的首效，需要对硅基负极极片进行预锂处理；

但目前的碳基负极材料电池，其首次库伦效率在90％左右，这使得碳基负极材料电池无需进行预锂工序，预锂工序不是必然，若采用上述的技术方案对碳基负极材料电池的极片进行处理以提高电解液浸润效果，会导致碳基负极材料电池的生产工序增加，影响电池的生产效率，因此需要一种可提高极片的电解液浸润效果，且可保证生产效率的极片制备方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种极片制备方法、烘干装置及极片。

本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供了一种极片制备方法，包括下步骤：

S1、制备电极浆料，电极浆料的粘度为3000～7000mPa·s，电极浆料的固含量为45～70％；

S2、箔材进给，同时使用涂布机将电极浆料涂覆到箔材上；

S3、以烘箱喷嘴吹扫箔材表面的浆料，使极片呈现正弦曲线式的波动，烘箱风频为15～25HZ，烘箱温度为85～110℃；

S4、待箔材表面浆料烘干后，获得极片，在烘箱气流作用下，极片表面形成纹路；

S5、辊压极片表面，以调整纹路形态。

在以上技术方案的基础上，优选的，步骤S1中，电极浆料包括正极浆料和负极浆料，正极浆料的固含量为55～70％，负极浆料的固含量为45～60％。

在以上技术方案的基础上，优选的，步骤S1中，电极浆料的涂布厚度为50～300μm。

在以上技术方案的基础上，优选的，步骤S2中，箔材进给速度为2～8m/s。

在以上技术方案的基础上，优选的，步骤S3中，烘干速度为1～5m/s。

在以上技术方案的基础上，优选的，步骤S4中，烘箱分为四节，以箔材进入烘箱的位置为基准，四节烘箱的风频依次为19Hz、20Hz、20Hz、19Hz，四节烘箱的温度依次为95℃、101℃、101.7℃、99.3℃。

在以上技术方案的基础上，优选的，步骤S5中，包括：

S51、设置两个相平行的轧辊；

S52、调整两个轧辊的间距，两个轧辊的间距小于极片的最大厚度，且大于极片最小厚度；

S53、通过电机驱动两个轧辊转动，保持极片进给，通过轧辊持续辊压极片。

在以上技术方案的基础上，优选的，步骤S53中，极片的辊压速度为1～5m/s。

一种应用于上述极片制备方法的烘干装置，其特征在于，包括烘箱和出风嘴，其中，烘箱内腔的顶面及底面均设置有多个出风嘴，多个出风嘴等距设置，且烘箱内腔顶面的出风嘴与底面的出风嘴交错设置。

一种极片，应用上述极片制备方法制得，极片的表面具有纹路。

本发明的一种极片制备方法、烘干装置及极片相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本制备方法，在极片涂布烘烤工序中，通过控制电极浆料的粘度及固含量，以及烘箱的烘烤参数，使极片在烘干时，依靠热气流呈现正弦曲线式的波动，从而在不改变工序的前提下，使得极片完成烘干后表面会形成纹路，如此一来，由于极片的表面存在纹路，会使极片的表面积增加，在极片安装进电池壳体内并注入电解液后，可有效的提高电解液对极片的的浸润效果，有利于提高电池的电性能，进而保证电池的循环寿命；

(2)极片表面纹路的形成，是在极片烘干过程中同步进行的，这无需额外增加工序制备纹路，可保证极片的生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明方法制备的极片的电镜图一；

图2为本发明方法制备的极片的电镜图二；

图3为本发明的烘干装置的结构图；

图中：1、烘箱；2、出风嘴；3、极片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

本发明的电极浆料所用部分原料来源如下：

磷酸铁锂，湖南裕能新能源电池材料股份有限公司；

导电剂，Super P Li，瑞士特密高公司

分散剂，PVDF，中化蓝天集团有限公司；

极片所用浆料，采用常规干法工艺制成。

实施例1

一种极片制备方法，包括以下步骤：

S1、制备电极浆料，电极浆料的粘度为3000mPa·s，正极浆料的固含量为55％，负极浆料的固含量为45％。

S2、箔材进给，箔材进给速度为2m/s，同时使用涂布机将电极浆料涂覆到箔材上，电极浆料的涂布厚度为50μm；

S3、以烘箱喷嘴吹扫箔材表面的浆料，使极片呈现正弦曲线式的波动，烘箱风频为15HZ，烘箱温度为85℃，烘干速度为1m/s；

S4、待箔材表面浆料烘干后，获得极片，在烘箱气流作用下，极片表面形成纹路；

S5、辊压极片表面，以调整纹路形态；具体包括：S51、设置两个相平行的轧辊；S52、调整两个轧辊的间距，两个轧辊的间距小于极片的最大厚度，且大于极片最小厚度；S53、通过电机驱动两个轧辊转动，保持极片进给，通过轧辊持续辊压极片，极片的辊压速度为1m/s。

实施例2

一种极片制备方法，包括以下步骤：

S1、制备电极浆料，电极浆料的粘度为7000mPa·s，正极浆料的固含量为70％，负极浆料的固含量为60％。

S2、箔材进给，箔材进给速度为8m/s，同时使用涂布机将电极浆料涂覆到箔材上，电极浆料的涂布厚度为300μm；

S3、以烘箱喷嘴吹扫箔材表面的浆料，使极片呈现正弦曲线式的波动，烘箱风频为25HZ，烘箱温度为110℃，烘干速度为5m/s；

S4、待箔材表面浆料烘干后，获得极片，在烘箱气流作用下，极片表面形成纹路；

S5、辊压极片表面，以调整纹路形态；具体包括：S51、设置两个相平行的轧辊；S52、调整两个轧辊的间距，两个轧辊的间距小于极片的最大厚度，且大于极片最小厚度；S53、通过电机驱动两个轧辊转动，保持极片进给，通过轧辊持续辊压极片，极片的辊压速度为5m/s。

实施例3

一种极片制备方法，包括以下步骤：

S1、制备电极浆料，电极浆料的粘度为4560mPa·s，正极浆料的固含量为60.5％，负极浆料的固含量为50.5％。

S2、箔材进给，箔材进给速度为3m/s，同时使用涂布机将电极浆料涂覆到箔材上，电极浆料的涂布厚度为300μm；

S3、以烘箱喷嘴吹扫箔材表面的浆料，使极片呈现正弦曲线式的波动，烘箱分为四节，以箔材进入烘箱的位置为基准，四节烘箱的风频依次为19Hz、20Hz、20Hz、19Hz，四节烘箱的温度依次为95℃、101℃、101.7℃、99.3℃，烘干速度为2.5m/s；

S4、待箔材表面浆料烘干后，获得极片，在烘箱气流作用下，极片表面形成纹路；

S5、辊压极片表面，以调整纹路形态；具体包括：S51、设置两个相平行的轧辊；S52、调整两个轧辊的间距，两个轧辊的间距小于极片的最大厚度，且大于极片最小厚度；S53、通过电机驱动两个轧辊转动，保持极片进给，通过轧辊持续辊压极片，极片的辊压速度为5m/s。

对比例1

一种极片制备方法，同实施例1的区别在于：

在步骤S1中，电极浆料的粘度为2000mPa·s，正极浆料的固含量为50％，负极浆料的固含量为40％。

在步骤S2中，电极浆料的涂布厚度为55μm。

对比例2

一种极片制备方法，同实施例1的区别在于：

在步骤S1中，制备电极浆料，电极浆料的粘度为8000mPa·s，正极浆料的固含量为72％，负极浆料的固含量为65％。

对比例3

一种极片制备方法，同实施例1的区别在于：

在步骤S3中，以烘箱喷嘴吹扫箔材表面的浆料，使极片呈现正弦曲线式的波动，烘箱风频为12HZ，烘箱温度为80℃。

对比例4

一种极片制备方法，同实施例1的区别在于：

在步骤S3中，以烘箱喷嘴吹扫箔材表面的浆料，使极片呈现正弦曲线式的波动，烘箱风频为30HZ，烘箱温度为115℃。

表1电池性能测试表(xxx锂电池)

从表1的实验结果可以看出，实施例3制备的极片，具有最好的首次库伦效率和循环容量保持率，其电性能优良，而实施例1和2中制备的极片，首次库伦效率和循环容量保持率则要较低，造成这种现象的原因在于浆料的固含量偏高或偏低，其次，烘箱的风频存在较大或较小，而温度存在较高或较低的情况，这均会影响到极片表面的纹路形成。

在浆料存在粘度低、固含量小，烘箱存在风频大或温度低的问题时，易出现浆料定型缓慢的问题，影响纹路形成，且易造成极片上的浆料凹凸不平，对电池的容量存在显著影响；

具体的，可参见对比例1，对比例1中的浆料粘度低、固含量小，在应用本制备方法进行极片生产时，由于浆料流动性强，且极片会呈正弦曲线式的波动，因此极片会因振动、流动性等原因造成浆料成型效果差，甚至在循环测试后，容量保持率出现不达标(低于80％)的情形；而在对比例2、3和4中，浆料粘度偏大、固含量偏高以及对烘箱风频、温度进行微调时，所产生的影响相较浆料参数的改变所产生的影响要小一些。

如图3所示，用于上述方法中，对极片进行烘干的烘干装置，包括烘箱1和出风嘴2，其中，烘箱1内腔的顶面及底面均设置有多个出风嘴2，多个出风嘴2等距设置，且烘箱1内腔顶面的出风嘴2与底面的出风嘴2交错设置；

如上述的，在对极片3进行烘干时，烘箱1内腔顶面和底面的两排出风嘴2，会对极片3进行吹风干燥，同时其会扰动极片3表面的浆料，以使浆料出现纹路，烘干完毕并对极片3进行辊压后，制得的极片3的表面状态如图1～2所示，极片3表面的纹路可提高极片3的电解液浸润性能，以此提高电池的电性能。

以上仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。