專利名稱：鋰電池電極片的毛邊處理方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鋰電池電極片后處理領域，特別 是涉及ー種鋰電池電極片的毛邊處理方法及裝置。
背景技術：
鋰離子電池是20世紀70年代以后發(fā)展起來的ー種新型儲能電池。由于其具有高能量、長壽命、低消耗、無公害、無記憶效應以及自放電小、內阻小、性價比高、污染少等優(yōu)點，鋰離子電池在逐步應用中已顯示出巨大的優(yōu)勢，廣泛應用于移動電話、筆記本電腦、攝像機、數(shù)碼相機、電動汽車、儲能、航天等各領域。鋰電池的技術隨著社會的需要得到了飛躍發(fā)展，但是也存在著很多安全性問題，如短路問題、氣體性問題等。在鋰電池電極制造過程中，機械切割電極片時由于電池片金屬集流體具有延展性，切割后邊緣不能達到完全光滑而產生很多尖鋭的毛刺，也由此產生了安全隱患。尤其是在電池進行充放電過程中，這些尖鋭的毛刺處會產生較強的電場，可能因此造成電池的內部短路甚至引起電池爆炸等。去除毛邊的方法可以在酸液中浸泡，但這種處理方法會溶解部分的粘接劑，引起電極材料如錳酸鋰等的脫落，造成電池片的廢棄。エ業(yè)上的常規(guī)處理方法是用沾有一定酸液的毛刷在側邊進行來回掃刷處理，但這種方法很難完全將鋁毛邊清除棹。因此，針對上述技術問題，有必要提供一種鋰電池電極片的毛邊處理方法及裝置，以克服上述缺陷。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種鋰電池電極片的毛邊處理方法及裝置，采用等離子體干法刻蝕的方法，對切割鋰電池電極片時集流體上留下的毛邊進行處理。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供的技術方案如下ー種鋰電池電極片的毛邊處理方法，所述方法包括SI、提供等離子體刻蝕裝置，所述等離子體刻蝕裝置包括上下對應設置的第一電極、第二電極以及第一電極和第二電極間的腔室，所述第一電極上連接有第一射頻源，第二電極連上接有第二射頻源；S2、將鋰電池電極片豎直放置在所述等離子體刻蝕裝置腔室內的第二電極上；S3、將所述腔室抽至本底真空，井向腔室內通入反應氣體使腔室達到預定氣壓；S4、開啟并調節(jié)所述第一射頻源和第二射頻源，所述腔室內反應氣體被激發(fā)形成等離子體，所述等離子體對鋰電池電極片的剖面進行轟擊以進行刻蝕。作為本發(fā)明的進ー步改進，所述第一電極和第二電極為相互平行設置的平板電扱。作為本發(fā)明的進ー步改進，所述第一電極為感應線圈，第二電極為平板電極，所述第一電極和第二電極平行設置。
作為本發(fā)明的進ー步改進，所述反應氣體為六氟化硫和氬氣的混合氣體。作為本發(fā)明的進ー步改進，所述六氟化硫和氬氣的體積流量比例為1:3。作為本發(fā)明的進ー步改進，所述六氟化硫和氬氣的體積流量分別為20sCCm和60sccmo作為本發(fā)明的進ー步改進，所述預定氣壓設定為I. 2Pa。作為本發(fā)明的進ー步改進，所述第一射頻源的頻率為40. 68MHz，第二射頻源的頻率為 13. 56MHz ο作為本發(fā)明的進ー步改進，所述第一射頻源的功率固定為130W。作為本發(fā)明的進ー步改進，所述第二電極偏壓固定為-200V。 相應地，一種鋰電池電極片的毛邊處理裝置，所述裝置為等離子體刻蝕裝置，包括上下對應設置的第一電極、第二電極以及第一電極和第二電極間的腔室，所述第一電極上連接有第一射頻源，第二電極連上接有第二射頻源；抽氣泵，用于將所述腔室抽至本底真空；氣體進ロ，用于向腔室內通入反應氣體。作為本發(fā)明的進ー步改進，所述裝置還包括一流量計，用于調控反應氣體的流量比例。由以上技術方案可以見，本發(fā)明實施例提供的鋰電池電極片的毛邊處理方法及裝置采用等離子體干法刻蝕的方法對鋰電池電極片剖面進行刻蝕處理，處理過程中等離子體中的高能離子將轟擊鋰電池電極片的剖面并產生刻蝕效果，以除去電極片邊緣的金屬毛刺和金屬粉塵，由此消除鋰電池電極片邊緣毛刺造成內部短路的隱患；同時因為采用等離子干法刻蝕的方法對電極片進行處理，不會對電極片產生污染和其他負面影響。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實施例提供的鋰電池電極片的毛邊處理裝置結構示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的鋰電池電極片的毛邊處理方法流程示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的鋰電池電極片的毛邊處理方法中等離子體對電池片剖面刻蝕的結構示意圖；圖4為原正極材料經過切邊之后的金相顯微鏡斷面照片；圖5為原正極材料經過切邊之后的掃描電子顯微鏡(SEM)斷面照片；圖6為本發(fā)明實施例中原正極切邊經過SF6等離子體處理后的金相顯微鏡斷面照片;圖7為本發(fā)明實施例中原正極切邊經過SF6等離子體處理后的掃描電子顯微鏡(SEM)的斷面照片。其中10、第一電極；20、第二電極；11、第一射頻源；21、第二射頻源；30、腔室；31、氣體進ロ。
具體實施例方式本發(fā)明公開了ー種鋰電池電極片的毛邊處理方法，所述方法包括SI、提供等離子體刻蝕裝置，等離子體刻蝕裝置包括上下對應設置的第一電極、第ニ電極以及第一電極和第二電極間的腔室，第一電極上連接有第一射頻源，第二電極連上接有第二射頻源；S2、將鋰電池電極片豎直放置在等離子體刻蝕裝置腔室內的第二電極上；S3、將腔室抽至本底真空，井向腔室內通入反應氣體使腔室達到預定氣壓；S4、開啟并調節(jié)第一射頻源和第二射頻源，腔室內反應氣體被激發(fā)形成等離子體， 等離子體對鋰電池電極片的剖面進行轟擊以進行刻蝕。相應地，一種鋰電池電極片的毛邊處理裝置，該裝置為等離子體刻蝕裝置，包括上下對應設置的第一電極、第二電極以及第一電極和第二電極間的腔室，第一電極上連接有第一射頻源，第二電極連上接有第二射頻源；抽氣泵，用于將所述腔室抽至本底真空；氣體進ロ，用于向腔室內通入反應氣體。本發(fā)明采用等離子體干法刻蝕的方法，對切割鋰電池電極片時集流體上留下的毛邊進行處理。為了使本技術領域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術方案，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發(fā)明保護的范圍。參圖I所示為本發(fā)明實施方式提供的鋰電池電極片的毛邊處理裝置結構示意圖。該裝置為等離子體刻蝕裝置，包括上下對應設置的第一電極10、第二電極20以及第ー電極10和第二電極20間的腔室30，第一電極10上連接有第一射頻源11，第二電極20連上接有第二射頻源21 ；抽氣泵(未圖示)，用于將腔室30抽至本底真空，其中抽氣泵為抽氣組合裝置，包括機械泵和分子泵；氣體進ロ 31，用于向腔室30內通入反應氣體。進ー步地，該等離子體刻蝕裝置還包括一流量計，用于調控反應氣體的流量比例。等離子體刻蝕裝置分為容性耦合等離子體刻蝕裝置和感性耦合等離子體刻蝕裝置，其區(qū)別為第一電極10和第二電極20的不同。在容性耦合等離子體刻蝕裝置中，第一電極10和第二電極20為相互平行設置的平板電極，而在感性耦合等離子體刻蝕裝置中，第一電極10設置為感應線圈，第二電極20為平板電極。在本發(fā)明中以容性耦合等離子體刻蝕裝置為例對鋰電池電極片的毛邊處理方法進行說明，其方法同樣適用于感性耦合等離子體刻蝕裝置。結合圖2所示，本發(fā)明實施方式提供的鋰電池電極片的毛邊處理方法包括以下步驟
SI、提供等離子體刻蝕裝置，等離子體刻蝕裝置包括上下對應設置的第一電極、第ニ電極以及第一電極和第二電極間的腔室，第一電極上連接有第一射頻源，第二電極連上接有第二射頻源；S2、將鋰電池電極片豎直放置在等離子體刻蝕裝置腔室內的第二電極上；S3、啟動抽氣泵，將腔室抽至本底真空(10_3Pa)，并通過進氣ロ向腔室內通入反應氣體使腔室達到預定氣壓。優(yōu)選地，本實施方式中的反應氣體為六氟化硫(SF6)和氬氣(Ar)的混合氣體，并且六氟化硫(SF6)和氬氣(Ar)的體積流量比例為1: 3，優(yōu)選地，通過實驗設備中的流量計調控好六氟化硫(SF6)和気氣(Ar)的體積流量分別為20sccm和60sccm,其中sccm (standard-state cubic centimeter per minute,你況毫升母分)是體積流量單位，調節(jié)腔室氣壓固定為1.2Pa;S4、開啟并調節(jié)第一射頻源和第二射頻源，腔室內反應氣體被激發(fā)形成等離子體，等離子體對鋰電池電極片的剖面進行轟擊以進行刻蝕。優(yōu)選地，本實施方式中第一射頻源的頻率為40. 68MHz，第二射頻源的頻率為13. 56MHz，同時第一射頻源的功率固定為130W，第二電極偏壓固定為-200V，在第一射頻源和第二射頻源的激發(fā)下產生相應刻蝕氣體的等離子體。結合圖3所示，在等離子體I (plasma)中的離子2 (ions)轟擊鋰電池電極片3 (sample)時，下極板偏壓能提高離子的轟擊能量，產生較高的濺射產額，以此產生刻蝕效果。在高能離子的轟擊下電極片剖面會被有效刻蝕，由此去除剖面上的毛刺。參圖4至圖7所示為實際應用的效果圖。圖4是原正極材料經過切邊之后的金相顯微鏡斷面照片，圖5是原正極材料經過切邊之后的掃描電子顯微鏡(SEM)斷面照片。從中圖4可以看出原電池電極片經切割后集電極鋁夾心層有明顯的毛刺存在，并有大量的金屬粉塵嵌在涂布層中，圖4金相顯微鏡圖片中發(fā)亮處為鋁；從圖5紅色方框中的圖案可以看出原電池集電極經切割后有明顯的延展痕跡，圖5掃描電子顯微鏡圖片中暗處為鋁。而采用上述鋰電池電極片的毛邊處理方法，對切割后鋰電池電極片的剖面進行等離子體干法刻蝕處理后，原電池電極片中的毛刺問題得到較大的改善。圖6為本發(fā)明實施例中原正極切邊經過SF6等離子體處理后的金相顯微鏡斷面照片，圖7為本發(fā)明實施例中原正極切邊經過SF6等離子體處理后的掃描電子顯微鏡(SEM)的斷面照片。將圖6與圖4相比較，可以看出對于絕大多數(shù)毛刺以及金屬粉塵都已經不存在了，處理后的鋁集電極顯現(xiàn)地更清晰明朗；圖7相對于圖5而言鋁更加裸露了，這說明在此有明顯的刻蝕效果，并且經測試等離子體干法刻蝕處理后的鋰電池電極片得知，處理后電極片涂布層中鋁含量降低為原有含量的15%。這說明采用以刻蝕氣體為源氣體的等離子體干法刻蝕方法對電極片中鋁屑清除以及毛刺處理是有效的。由以上技術方案可以見，本發(fā)明實施例提供的鋰電池電極片的毛邊處理方法及裝置采用等離子體干法刻蝕的方法對鋰電池電極片剖面進行刻蝕處理，處理過程中等離子體中的高能離子將轟擊鋰電池電極片的剖面并產生刻蝕效果，以除去電極片邊緣的金屬毛刺和金屬粉塵，由此消除了鋰電池電極片邊緣毛刺造成內部短路的隱患；同時因為采用等離子干法刻蝕的方法對電極片進行處理，不會對電極片產生污染和其他負面影響。對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發(fā)明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
此外，應 當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
權利要求
1.一種鋰電池電極片的毛邊處理方法，其特征在于，所述方法包括 51、提供等離子體刻蝕裝置，所述等離子體刻蝕裝置包括上下對應設置的第一電極、第ニ電極以及第一電極和第二電極間的腔室，所述第一電極上連接有第一射頻源，第二電極連上接有第二射頻源； 52、將鋰電池電極片豎直放置在所述等離子體刻蝕裝置腔室內的第二電極上； 53、將所述腔室抽至本底真空，井向腔室內通入反應氣體使腔室達到預定氣壓； 54、開啟并調節(jié)所述第一射頻源和第二射頻源，所述腔室內反應氣體被激發(fā)形成等離子體，所述等離子體對鋰電池電極片的剖面進行轟擊以進行刻蝕。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述第一電極和第二電極為相互平行設置的平板電極。
3.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述第一電極為感應線圈，第二電極為平板電極，所述第一電極和第二電極平行設置。
4.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述反應氣體為六氟化硫和氬氣的混合氣體。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述六氟化硫和氬氣的體積流量比例為1:3。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述六氟化硫和氬氣的體積流量分別為20sccm 和 60sccm。
7.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述預定氣壓設定為1.2Pa。
8.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述第一射頻源的頻率為40.68MHz，第二射頻源的頻率為13. 56MHz。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一射頻源的功率固定為130W。
10.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二電極偏壓固定為-200V。
11.一種如權利要求I所述的鋰電池電極片的毛邊處理裝置，其特征在于，所述裝置為等離子體刻蝕裝置，包括 上下對應設置的第一電極、第二電極以及第一電極和第二電極間的腔室,所述第一電極上連接有第一射頻源，第二電極連上接有第二射頻源； 抽氣泵，用于將所述腔室抽至本底真空； 氣體進ロ，用于向腔室內通入反應氣體。
12.根據(jù)權利要求11所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括一流量計，用于調控反應氣體的流量比例。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋰電池電極片的毛邊處理方法及裝置，該方法包括S1、提供等離子體刻蝕裝置；S2、將鋰電池電極片豎直放置在所述等離子體刻蝕裝置腔室內的第二電極上；S3、將所述腔室抽至本底真空，并向腔室內通入反應氣體使腔室達到預定氣壓；S4、開啟并調節(jié)所述第一射頻源和第二射頻源，所述腔室內反應氣體被激發(fā)形成等離子體，所述等離子體對鋰電池電極片的剖面進行轟擊以進行刻蝕。本發(fā)明采用等離子體干法刻蝕的方法對鋰電池電極片剖面進行刻蝕處理，處理過程中等離子體中的高能離子將轟擊鋰電池電極片的剖面并產生刻蝕效果，以除去電極片邊緣的金屬毛刺和金屬粉塵，由此消除鋰電池電極片邊緣毛刺造成內部短路的隱患。
文檔編號H01M4/26GK102691066SQ20121020482
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權日2012年6月20日
發(fā)明者唐中華, 辛煜, 鄒帥 申請人:蘇州大學