電池極片碾壓方法及碾壓裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子電池制造技術領域，尤其涉及一種電池極片碾壓方法及碾壓裝置。
【背景技術】
[0002]鋰離子電池作為一種新型的綠色高能環(huán)保動力性電池，具有無記憶效應、工作電壓高、循環(huán)壽命長、可快速充放電、使用溫度范圍廣和污染少等一系列優(yōu)點，現(xiàn)已廣泛應用在手機、筆記本電腦、電動車等領域，應用十分廣泛。
[0003]鋰離子電池由正極、負極、電解液和隔膜等組成，且每一個部分都由復雜的不同組分構成，如負極包含石墨、導電劑、粘結劑和銅箔等，中間還要經(jīng)過勻漿、碾壓等一些復雜的工藝過程。實際上鋰離子電池是一種濃差電池，正負電極由兩種不同的鋰離子嵌入化合物構成。充電時，Li+從正極脫嵌經(jīng)過電解液嵌入負極，此時負極處于富鋰態(tài)，正極處于貧鋰態(tài)；放電時則相反，Li+從負極脫嵌，經(jīng)過電解液嵌入正極，正極處于富鋰態(tài)，負極處于貧鋰態(tài)。鋰離子電池的工作電壓與構成電極的鋰離子嵌入化合物本身及鋰離子的濃度有關。
[0004]影響鋰離子電池電化學性能的因素很多，過程工藝是主要的影響因素。鋰離子電池的正極與負極皆為固體顆粒堆積結構，大顆粒之間填充有導電劑小顆粒，這些顆粒通過粘結劑固定在一起。而這些顆粒間必須要有足夠的空隙能夠容許電解液進入，以方便鋰離子的傳輸；同時顆粒間還要有一定的接觸面積，保證電子在顆粒間的傳導；另外隨著充放電過程嵌鋰/脫鋰過程的進行顆粒體積會發(fā)生變化，要保證顆粒間始終要堆積在一起不發(fā)生不可逆變型和粉化。而目前的電池制備工藝，采用上、下乳輥碾壓涂敷有粉料的鋰離子電池的極片，上、下乳輥和粘結在極片兩面的粉料直接接觸，施加壓力，由于極片的硬度遠遠低于不銹鋼材質的乳輥的硬度，故在極片兩面施壓時，內部應力差異較大，造成垂直極片方向上的顆粒間距不均，由此制造出的電池在充放電過程特別是循環(huán)后期易出現(xiàn)粉料脫落現(xiàn)象，導致電池電化學性能變差，甚至會造成安全問題。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明主要解決原有對電池極片進行碾壓時，上、下乳輥和粘結在極片兩面的粉料直接接觸，施加壓力，造成垂直極片方向上的顆粒間距不均，電池在充放電過程特別是循環(huán)后期易出現(xiàn)粉料脫落現(xiàn)象，導致電池電化學性能變差，存在安全隱患的技術問題；提供一種電池極片碾壓方法，碾壓時，上、下乳輥和粘結在極片兩面的粉料不直接接觸，而是通過位于極片兩面的箔片施加壓力，確保極片垂直方向顆粒間距均勻，使電池在充放電過程特別是循環(huán)后期不易出現(xiàn)粉料脫落現(xiàn)象，提高電池電化學性能，也提高電池使用的安全性。
[0006]本發(fā)明還提供一種電池極片碾壓裝置，根據(jù)需要能在極片兩面設置箔片，確保碾壓電池極片時，上、下乳輥和粘結在極片兩面的粉料不直接接觸，而是通過位于極片兩面的箔片施加壓力，確保極片垂直方向顆粒間距均勻，使電池在充放電過程特別是循環(huán)后期不易出現(xiàn)粉料脫落現(xiàn)象，提高電池電化學性能，也提高電池使用的安全性。
[0007]本發(fā)明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的:本發(fā)明的電池極片碾壓方法，包括兩次以上碾壓過程，其中至少有一次碾壓過程采用加設箔片的碾壓方法，加設箔片的碾壓方法包括如下步驟:當兩面涂敷有粉料的極片在碾壓裝置的上乳輥和下乳輥之間穿過時，在所述的上乳輥和下乳輥之間同時穿過有上箔材片和下箔材片，上箔材片、下箔材片分別位于所述的極片的上面及下面，上乳輥、下乳輥分別通過上箔材片及下箔材片對所述的極片進行碾壓。本技術方案中，對電池極片的碾壓采用多次碾壓方法，并且其中至少有一次碾壓時，有上、下箔材片覆蓋在極片的兩面，極片走帶時，上、下箔材片也同時走帶，上、下乳輥通過上、下箔材片對兩面涂敷有粉料的極片進行碾壓，上、下乳輥不和粉料直接接觸，故受力均勻，確保極片垂直方向顆粒間距均勻，使電池在充放電過程特別是循環(huán)后期不易出現(xiàn)粉料脫落現(xiàn)象，提高電池電化學性能，也提高電池使用的安全性。并且所外加設備材料僅有成卷箔材，箔材可以多次反復使用，且可進行高價回收利用，成本較低，性價比尚O
[0008]作為優(yōu)選，所述的碾壓過程有兩次，包括一次碾壓和二次碾壓:
[0009]①一次碾壓:調整所述的上乳輥及下乳輥的溫度為Tl，碾壓厚度為H1，極片的走帶速度為VI，對兩面涂敷有粉料的極片進行碾壓；
[0010]②二次碾壓:采用所述的加設箔片的碾壓方法，同時調整所述的上乳輥及下乳輥的溫度為T2，碾壓厚度為H2，極片及上箔材片、下箔材片的走帶速度為V2，通過所述的上箔材片及下箔材片對經(jīng)過一次碾壓的極片進行再次碾壓，其中T2 > Tl，H2 < HI, V2 > VI。
[0011]極片及上、下箔材片收放卷輥軸均由相應電機驅動，調整電機功率就能調整各收放卷輥軸的轉速，從而調整極片及上、下箔材片的走帶速度。上、下乳輥內置有加熱元件，如加熱電阻絲，通過溫控電路可以設置并調節(jié)上、下乳輥的溫度。上、下乳輥的下壓力、上推力，通過調整驅動升降機構的電機的功率實現(xiàn)，通過調整上、下乳輥的施加壓力實現(xiàn)對碾壓厚度的調整。碾壓厚度，是指碾壓結束后兩面涂敷有粉料的極片的厚度。
[0012]本技術方案將上、下乳輥的溫度調至一定的溫度值，調整好碾壓厚度和極片的走帶速度，在一定環(huán)境下對兩面涂敷有粉料的極片進行首次碾壓；將上箔材片、下箔材片穿過上、下乳輥之間，將上、下乳輥的溫度調至另一溫度值，調整好碾壓厚度和極片、上箔材片、下箔材片的走帶速度，上、下乳棍通過上、下箔材片對極片進行二次碾壓。由于材料壓實密度都較高，即使外加了箔材，在瞬間高壓的作用下，極片兩面粉料內部依然和外側均勻性不一，故采用兩次碾壓法，第一步的碾壓壓力較小，且在一定的溫度作用下，保證了粉料內部的合理形變。第二步再外加箔材進行碾壓，提高極片兩面粉料內部和外側的均勻性。極片兩面粉料間粘結劑處于結晶狀態(tài)，硬度較高且容易反彈，在極片碾壓的過程要對極片雙面利用上、下乳輥進行不同溫度加熱，碾壓過程中對極片進行加熱可以使粘結劑軟化，有利于合理形變。
[0013]作為優(yōu)選，所述的電池的正極極片的碾壓方法包括如下步驟:
[0014]①一次碾壓:調整所述的上乳輥及下乳輥的溫度為75?85°C，碾壓厚度為200?220 μ m，極片的走帶速度為7?13s/min，對兩面涂敷有粉料的極片進行碾壓:
[0015]②二次碾壓:采用所述的加設箔片的碾壓方法，同時調整所述的上乳輥及下乳輥的溫度為95?105°C，碾壓厚度為140?160 μ m，極片及上箔材片、下箔材片的走帶速度為10?14s/min，通過所述的上箔材片及下箔材片對經(jīng)過一次碾壓的極片進行再次碾壓。
[0016]作為優(yōu)選，所述的電池的負極極片的碾壓方法包括如下步驟:
[0017]①一次碾壓:調整所述的上乳輥及下乳輥的溫度為55?65°C，碾壓厚度為180?200 μ m，極片的走帶速度為6?lOs/min，對兩面涂敷有粉料的極片進行碾壓；
[0018]②二次碾壓:采用所述的加設箔片的碾壓方法，同時調整所述的上乳輥及下乳輥的溫度為95?105°C，碾壓厚度為150?170 μ m，極片及上箔材片、下箔材片的走帶速度為10?14s/min，通過所述的上箔材片及下箔材片對經(jīng)過一次碾壓的極片進行再次碾壓。
[0019]作為優(yōu)選，所述的上箔材片和下箔材片的材質及厚度均相同。進一步確保碾壓時極片兩面受力均勻。
[0020]本發(fā)明的電池極片碾壓裝置，包括機架及設于機架上的上乳輥、下乳輥、極片放輥和極片收輥，上乳輥位于下乳輥的上方，極片放輥位于上乳輥及下乳輥的左側，極片收輥位于上乳輥及下乳輥的右側，兩面涂敷有粉料的極片的一端卷繞在極片放輥上，極片的另一端從上、下乳輥之間穿過卷繞在極片收輥上，所述的機架上設有上箔材片放輥、上箔材片收輥和下箔材片放輥、下箔材片收輥，上箔材片放輥和下箔材片放輥位于上乳輥及下乳輥的左側，上箔材片收輥和下箔材片收輥位于上乳輥及下乳輥的右側，并且上箔材片放輥及上箔材片收輥位于上乳輥的上方，下箔材片放輥及下箔材片收輥位于下乳輥的下方，所述的上箔材片的一端卷繞在上箔材片放輥上，上箔材片的另一端從上、下乳輥之間穿過卷繞在上