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Title:
DRYING METHOD AND MANUFACTURING METHOD OF ELECTRODE SHEET OF LITHIUM-ION SECONDARY BATTERY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/075893
Kind Code:
A1
Abstract:
A method for drying an electrode sheet of a lithium-ion secondary battery. The method comprises separately drying a coiled positive electrode material and a coiled negative electrode material according to the following steps: placing the coiled material on a tray in a drying oven; evacuating the drying oven to -0.1 MPa, and continuing the evacuation for 1-30 min before a vacuum system is turned off; heating the drying oven by using a heater; after 2-10 hrs, charging an inert gas into the drying oven, till a pointer of a vacuum meter indicates -0.01 MPa; exchanging the inert gas with moisture in the drying oven for 5-30 min, and then evacuating the drying oven to -0.1 MPa, and continuing the evacuation for 1-30 min before the vacuum system is turned off; turning off the heater, and taking the coiled material out of the drying oven for being rolled after the temperature drops to room temperature. A method for preparing an electrode sheet of a lithium-ion secondary battery comprises separately preparing a positive electrode sheet and a negative electrode sheet, and drying the positive electrode sheet and the negative electrode sheet by using the above drying method in the preparation method. Through the present invention, moisture in the coiled electrode material can be thoroughly removed, thereby improving the battery performance and eliminating the safety risks caused by bulging of the battery.

Inventors:
GAO, Liang (8 Changchun Road, Economy & Technology Development ZoneWuhu, Anhui 9, 241009, CN)
Application Number:
CN2011/083047
Publication Date:
June 14, 2012
Filing Date:
November 28, 2011
Export Citation:
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Assignee:
CHERY AUTOMOBILE CO., LTD. (8 Changchun Road, Economy & Technology Development ZoneWuhu, Anhui 9, 241009, CN)
奇瑞汽车股份有限公司 (中国安徽省芜湖市经济技术开发区长春路8号, Anhui 9, 241009, CN)
WUHU POWER-TECHNOLOGY RESEARCH CO., LTD. (8 Yu'an Road, Economy & Technology Development ZoneWuhu, Anhui 9, 241009, CN)
International Classes:
F26B7/00; H01M4/26
Foreign References:
CN102147185A2011-08-10
JPH04154044A1992-05-27
CN101577347A2009-11-11
JPH01213958A1989-08-28
JPS56132770A1981-10-17
JPH09283138A1997-10-31
Attorney, Agent or Firm:
BEIJING SUNHOPE INTELLECTUAL PROPERTY LTD. (Suite 1106, Kunxun PlazaZhichun Road 9,Haidian District, Beijing 1, 100191, CN)
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Claims:
权利要求书

1. 一种锂离子二次电池极片的干燥方法, 其特征在于, 该方法按照以下步骤分开 对正极卷料和负极卷料进行干燥:

步骤 1 : 将卷料放入干燥箱内的托盘中;

步骤 2: 将干燥箱抽真空至 -O.lMPa后持续抽 1~30分钟, 关闭真空系统; 步骤 3: 利用加热器对干燥箱进行加热 2~10个小时;

步骤 4: 在干燥箱内充入惰性气体, 直到真空表指针达到 -O.OlMPa停止; 步骤 5: 让惰性气体在干燥箱内与湿气交换 5~30 分钟, 然后将干燥箱抽真空至

-O.lMPa后, 持续抽 1~30分钟, 关闭真空系统;

步骤 6: 关闭加热器, 待干燥箱中的温度降至室内温度后, 从干燥箱内取出卷料 投入轧制。

2. 根据权利要求 1所述的干燥方法, 其特征在于, 在步骤 1中, 托盘保持干净, 放入干燥箱内的卷料小于或等于四卷。

3. 根据权利要求 1所述的干燥方法, 其特征在于, 在步骤 3中, 正极卷料的加热 温度为 110~130°C, 负极卷料的加热温度为 80~90°C。

4. 根据权利要求 1所述的干燥方法, 其特征在于, 在步骤 4中, 惰性气体为氮气 或氩气。

5. 根据权利要求 1所述的干燥方法, 其特征在于, 在步骤 6中, 室内温度为 30°C 以下。

6. 根据权利要求 1所述的干燥方法, 其特征在于, 在步骤 6中, 关闭加热器之后 待温度降至室内温度之前, 将干燥箱抽真空至 -O.lMPa后持续抽 1~30分钟, 关闭真空

7. 根据权利要求 1所述的干燥方法, 其特征在于, 在步骤 6中, 温度降至室内温 之前, 立即从干燥箱内取出卷料投入轧制的情况下, 将卷料真空保留在干燥箱内的 时间小于或等于 24小时。

8. 根据权利要求 1所述的干燥方法, 其特征在于, 每 2~20小时循环重复步骤 4 和步骤 5, 循环次数为 5~20次。

9 . 根据权利要求 1 所述的干燥方法, 其特征在于, 正极卷料每卷的长度为 250~280m, 负极卷料每卷的长度为 150~180m。

10. —种锂离子二次电池的极片制造方法, 其特征在于, 分开制造正极极片和负 极极片, 制造方法包括以下步骤:

粉料烘烤→浆料配制→涂布→干燥→轧制→切片→选片→叠片→装配→焊接→干 燥→注液→化成→测试, 其中, 所述的干燥是按照权利要求 1~7任一项所述的干燥方 法分开对正极卷料和负极卷料进行干燥。

Description:
锂离子二次电池极片的干燥方法和制造方法

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域, 尤其涉及一种锂离子二次电池极片的干燥方法 和制造方法。 背景技术

锂离子二次电池具有能量高、 循环寿命长、 结构稳定、 安全性能好、 成本低、 无 任何有毒有害物质、 不对环境构成任何污染等特点, 目前广泛应用于电子仪表、 数码 和家电产品 (例如, 手机、 数码相机、 笔记本电脑) 上, 而且还可适用于制备大容量 高功率的动力电池。

传统的锂离子二次电池极片的制造工艺流程如 下: 首先, 将溶剂、 粘结剂、 导电 剂、 正 /负极活性物质等按照工艺要求依次加入搅拌 中进行搅拌, 得到浆料; 其次, 将制成后的浆料转入涂布机, 并涂敷在集流体表面上; 将涂敷有浆料的卷料放进烘箱 进行干燥, 根据面密度大小不同及特性不同, 涂布机的烘箱温度设置在 90~110 °C ; 然 后, 对干燥后得到的卷料进行轧制、 切片、 选片和叠片等工艺, 得到最终的电池所需 规格的完整极片。 必须在轧制前进行卷料干燥, 这是因为轧制前的涂层极片敷料的透 气性较好, 在烘箱加温可以将水分蒸发, 而轧制后烘烤, 涂层极片敷料内部的水分很 难蒸发, 这是因为轧制后将涂层极片敷料进行压縮, 空隙縮小, 所以水分残留在涂层 极片敷料内部。

按照这种制造工艺流程制作极片时极易吸水, 即使将极片卷料放入烘箱进行加温 干燥, 也不能完全排出极片敷料中的水分, 这将会造成电池在充放电过程中极片中所 含的水分会和电池的电解液发生反应, 产生气体, 影响电池性能, 特别是对电池的循 环寿命造成极大的影响, 同时容易造成电池鼓胀, 给电池带来很大的安全隐患, 例如, 发生爆炸。

为解决上述问题, 在申请号为 200810135388.0的中国专利申请 "一种极片干燥设 备和干燥方法" 中提出一种将待干燥的极片先后放入红外烘烤 室和鼓风烘烤室进行烘 烤的方法。 该方法制造的极片电阻率小, 而且在循环过程中的掉料情况减少。 但是, 磷酸铁锂二价铁氧化成三价铁, 存在自放电大、 循环性能差、 克容量发挥低的缺陷。 发明内容

为解决上述问题, 本发明提供一种锂离子二次电池极片的干燥方 法, 可以彻底排 除极片卷料中的水分, 从而提高电池性能, 消除由于电池鼓胀带来的安全隐患。

为实现以上目的, 本发明提供的锂离子二次电池极片的干燥方法 按照以下步骤分 开对正极卷料和负极卷料进行干燥:

步骤 1、 将卷料放入干燥箱内的托盘中;

步骤 2、 将干燥箱抽真空至 -O.lMPa后持续抽 1~30分钟, 关闭真空系统; 步骤 3、 利用加热器对干燥箱进行加热;

步骤 4、 2~10个小时后在干燥箱内充入惰性气体, 直到真空表指针达到 -O.OlMPa 停止;

步骤 5、 让惰性气体在干燥箱内与湿气交换 5~30 分钟, 然后将干燥箱抽真空至 -O.lMPa后持续抽 1~30分钟, 关闭真空系统;

和步骤 6、 关闭加热器, 待干燥箱中的温度降至室内温度后从干燥箱内 取出卷料 投入轧制。

优选地, 托盘保持干净, 放入干燥箱内的卷料小于或等于四卷。

优选地, 所述步骤 3 中将正极卷料的加热温度设置为 110~130°C, 将负极卷料的 加热温度设置为 80~90°C。

优选地, 所述惰性气体为氮气或氩气。

优选地, 所述室内温度为 30°C以下。

优选地, 在关闭加热器之后待温度降至室内温度之前, 将干燥箱抽真空至 -O.lMPa 后持续抽 1~30分钟, 关闭真空系统。

优选地, 在步骤 6中不能待温度降至室内温度立即从干燥箱内 出卷料投入轧制 的情况下, 将卷料真空保留在干燥箱内小于或等于 24小时。

优选地, 每 2~20小时循环重复步骤 4和步骤 5, 循环次数为 5~20次。

优选地, 正极卷料每卷的长度为 250~280m, 负极卷料每卷地长度为 150~180m。 另一方面, 本发明提供一种锂离子二次电池的极片制造方 法, 分开制造正极极片 和负极极片, 该制造方法包括以下步骤: 粉料烘烤→浆料配制→涂布→干燥→轧制→ 切片→选片→叠片→装配→焊接→干燥→注液 →化成→测试, 其中, 所述的干燥是按 照上述的干燥方法分开对正极卷料和负极卷料 进行干燥。

通过以上技术方案, 可彻底排除极片卷料中的水分, 从而提高电池性能 (包括循 环寿命和容量保持比率), 消除由于电池鼓胀带来的安全隐患。 附图说明

图 1是本发明锂离子二次电池极片的干燥方法第 实施例的流程示意图; 图 2是本发明锂离子二次电池极片的干燥方法第 实施例的流程示意图; 图 3是第一方案测试结果的曲线图;

图 4是第二方案测试结果的曲线图;

图 5是第三方案测试结果的曲线图。 具体实施方式

参照附图和实施例对本发明进行描述。

在本发明中, 考虑到正负极材料的混合接触会造成如下不良 影响: (1 ) 在电池生 产中会造成短路, 导致后道工序造成报废; (2) 在化成时会造成较大的内阻; (3 ) 自 放电增大; (4) 安全隐患, 包括高温放电、 低温充电的影响; (5 ) 影响电池的循环寿 命。 因此, 分开对正极卷料和负极卷料进行干燥, 也就是说, 正、 负极卷料分开干燥, 根据产品的特性, 设置不同的干燥箱的加热温度。

第一实施例

图 1 是本发明锂离子二次电池极片的干燥方法第一 实施例的流程示意图。 如图 1 所示, 该干燥方法包括以下步骤:

步骤 1、 正极卷料和负极卷料分别放入干燥箱

在该步骤中, 将卷料放入干燥箱内的托盘中, 托盘应该保证是干净的, 该步骤的 目的是避免正极卷料和负极卷料混合接触产生 交叉污染, 以避免上述不良影响。

步骤 2、 抽真空

在该步骤中, 将干燥箱抽真空至 -O.lMPa后持续抽 1~30分钟, 关闭真空系统。 该 步骤的目的是使干燥箱内的卷料在没有空气接 触的条件下进行干燥。

步骤 3、 加热

在该步骤中, 利用加热器对干燥箱进行加热, 其中, 根据技术要求, 将加热温度 设置在对各项性能没有影响的范围内, 例如, 可将正极卷料的加热温度设置为 110~130°C , 将负极卷料的加热温度设置为 80~90°C。

步骤 4、 保持一定时间后充入惰性气体 在该步骤中, 保持 2~10个小时后在干燥箱内充入惰性气体, 直到真空表指针达到 -O.OlMPa停止, 其中, 保持 2~10个小时的目的是等待在水分可以蒸发的情 下再进 行下一步骤, 否则影响干燥效果, 充入惰性气体的原因是惰性气体中没有水分, 例如, 优选充入氮气, 这是因为氮气的价格比较合理, 或者还可以充入氩气。

步骤 5、 保持一定时间后抽真空

在该步骤中, 让惰性气体在干燥箱内与湿气交换 5~30分钟, 然后将干燥箱抽真空 至 -O.lMPa后持续抽 1~30分钟, 关闭真空系统。 该步骤的目的同样是使干燥箱内的卷 料在没有空气接触的条件下进行干燥。

步骤 6、 出干燥箱

在该步骤中, 关闭加热器, 待干燥箱中的温度降至室内温度, 例如, 30°C以下。 从干燥箱内取出卷料投入轧制, 其中, 待温度降至室内温度的原因是: 如果卷料温度 太高时出干燥箱, 卷料和室内温度温差大, 卷料会迅速吸附空气中的水分, 相当于没 有起到干燥的目的。 如果由于其它因素导致不能及时进行轧制, 可以将卷料真空保留 在干燥箱内最多 24个小时, 如超过 24个小时, 则会影响电池的恒流充电率和循环寿 命。 此外, 为进一步加强干燥效果, 可在关闭加热器之后待温度降至室内温度之前 , 增加一个抽真空的步骤, 即, 将干燥箱抽真空至 -O.lMPa后持续抽 1~30分钟, 关闭真 空系统。

另外, 为保证卷料中的水分能彻底排出, 优选地控制卷料大小, 正极卷料每卷长 为 250~280m, 负极卷料每卷长为 150~180m。

第二实施例

为进一步保证彻底排出卷料中的水分, 本实施例在第一实施例的基础上重复循环 换气 5~20次后才关闭加热器, 所述换气包括保持一定时间后充入惰性气体 (步骤 4) 和保持一定时间后抽真空 (步骤 5 )。

图 2是本发明锂离子二次电池极片的干燥方法第 实施例的流程示意图。 在图 2 中, 循环换气 5次, δΡ, 重复执行 "保持一定时间 "→ "充氮气 "→ "保持一定时间" → "抽真空" 5次。

下面将通过测试数据说明针对不同干燥时间的 电池性能对比。

图 3是第一方案的测试结果的曲线图, 第一方案的工艺流程为: 粉料烘烤→浆料 配制→涂布→轧制→切片→选片→叠片→装配 →焊接→干燥→注液→化成→测试, 在 第一方案中, 在轧制之前没有进行卷料干燥。 从图 3可以看出, 当循环 1100次时, 电 池容量保持比率为 85.66%。

图 4是第二方案的测试结果的曲线图, 第二方案的工艺流程为: 粉料烘烤→浆料 配制→涂布→干燥充空气→轧制→切片→选片 →叠片→装配→焊接→干燥→注液→化 成→测试, 在方案二中, 在轧制之前进行卷料干燥, 但是不是充入氮气而是充入室内 空气, 循环换气 5~20次。 从图 4可以看出, 当循环 1819次时, 电池容量保持比率为 83.56%。

图 5是第三方案的测试结果的曲线图, 第三方案的工艺流程为: 粉料烘烤→浆料 配制→涂布→干燥充氮气→轧制→切片→选片 →叠片→装配→焊接→干燥→注液→化 成→测试, 在第三方案中, 在轧制之前进行卷料干燥, 充入氮气进行换气, 循环换气 5~20次。 从图 5可看出, 当循环 1779次时, 电池容量保持比率为 98.96%。 也就是说, 在更多次循环时, 电池容量仍能保持很高, 从而说明通过本发明的干燥方法显著提高 了电池的循环寿命, 并可以消除由于电池鼓胀带来的安全隐患。 第三实施例

本实施例提供一种锂离子二次电池极片的制造 方法, 该方法分开制造正极极片和 负极极片, 即, 正极极片制造工艺流程和负极极片的全部制造 工艺流程均分开实现。 制造方法包括以下步骤: 粉料烘烤→浆料配制→涂布→干燥→轧制→切 片→选片→叠 片→装配→焊接→干燥→注液→化成→测试, 测试步骤包括倍率充放电、 高低温、 循 环、 穿刺、 挤压、 撞击等, 其中, 干燥步骤是按照上述的干燥方法分开对正极卷 料和 负极卷料进行干燥。 通过这种极片制造方法, 可充分排出卷料中的水分, 最大可能地 提高电池性能和消除由于电池鼓胀给电池带来 的安全隐患。

以上已参照附图和实施例对本发明进行了详细 描述, 但是, 应该理解, 本发明并 不限于以上所公开的具体实施例, 任何基于本说明书所公开的技术方案的变型都 应包 括在本发明的保护范围内。