[发明专利]一种极片干燥设备和干燥方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种极片干燥设备和干燥方法。

背景技术

锂离子电池具有体积小、能量高、无污染等优点，已经越来越广泛地应用于移动电话、数码相机、笔记本电脑等便携电子产品中。

在锂离子电池制造过程中，电池极片通常是这样制成的：将正/负极活性材料、导电剂(如需要)、粘结剂按一定比例在溶剂中混合，得到浆料，然后将浆料涂敷在集流体上，加热烘烤挥发除去所述溶剂。为了提高电池的能量体积密度(能量体积密度＝电池能量/电池体积)，通常会进一步对极片进行压延。现有技术的加热烘烤方法一般是在100-150℃的烘箱内以恒定的温度鼓风干燥5-30分钟。

在制造过程中发现，使用现有的粘结体系，按照常规的上浆涂布、烘烤干燥等工艺过程制得的锂离子电池极片在后续的压延及卷绕过程中会出现敷料的粘接强度偏低的现象，具体表现为出现极片掉料、变脆、有气孔等质量问题，用这种极片制成的锂离子电池常常出现容量偏低、循环性能差等现象。而如果单纯增加粘结剂用量，会降低活性物质的比例，降低电池的比容量，是不可取的。

CN 1851958A和CN 2819486Y中各自公开了一种电池极片涂覆装置，在上述两个装置中，均采用逐级红外加热的方式来将极片烘干。这种烘烤干燥方法是在设备中设置三个用来干燥极片的区域，三个区域中均采用红外加热的方式烘干极片，极片先后通过这三个区域，最后得到干燥的极片。该方法虽然在一定程度上提高了极片的质量，但是制得的极片剥离强度小，即正/负极材料对集流体的附着力小，也即敷料的粘接强度低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的极片剥离强度低的缺点，提供一种能够提高极片的剥离强度的极片干燥装置以及使用该装置干燥极片的方法。

本发明的发明人通过试验研究发现，干燥过程中对极片性能影响很大，采用常规的鼓风烘烤，大量的溶剂要由烘烤所提供的热量来挥发除去，溶剂挥发速率直接影响正/负极材料的粘结性能和电阻率。溶剂移动的数量和方向会强烈影响粘结剂的迁移。往往会导致粘结剂迁移，从而使得极片粘结性能变差，同时还有生产效率低，电阻率分布宽等不良影响。

本发明的发明人还意外地发现，先用红外加热的方式烘烤极片，再用鼓风干燥的方式烘烤极片，可以大幅度提高极片敷料的粘结强度和粘结一致性。其原理主要涉及粘结剂迁移问题。鼓风烘烤是通过热风传热，从表面到内部将物质烘干的一种烘烤方式，其传热和传质方向相反，温度波动，对刚涂布好的极片影响很大。红外烘烤是通过红外灯管发射红外线，引起被烘烤物质内部分子振动加热烘干的，因此，极片涂布后先用红外干燥，将粘结剂的位置基本固定，进而再烘烤至干透，阻止了粘结剂迁移，因此粘结强度高且一致性较好。

本发明提供了一种极片干燥设备，其中，该设备包括红外烘烤室和鼓风烘烤室，该红外烘烤室具有红外发生装置，鼓风烘烤室具有热风发生装置和排气孔。

本发明还提供了一种极片干燥方法，其中，该方法使用一种极片干燥设备，该设备包括红外烘烤室和鼓风烘烤室，该红外烘烤室具有红外发生装置，鼓风烘烤室具有热风发生装置和排气孔，该方法包括将待干燥的极片在红外烘烤室内烘烤，再在鼓风烘烤室内烘烤。

本发明的极片干燥设备及干燥方法通过在极片干燥过程中采用红外-鼓风分段干燥的方式，能够大幅度提高极片敷料的粘结强度和粘结一致性，使得极片在循环过程掉料情况减少，从而更加稳定。同时，采用本发明的干燥方法制得的电池极片，电阻率明显小于使用其他干燥方法制得的极片的电阻率，并且电阻率一致性很好。本发明的极片干燥设备及干燥方法对电池的正、负极片均适用。

附图说明

图1为本发明的极片干燥设备的一种具体实施方式的示意图。

图2为本发明的极片干燥设备用于极片生产过程的实施方式的示意图。

具体实施方式

本发明提供的极片干燥设备包括红外烘烤室和鼓风烘烤室，该红外烘烤室具有红外发生装置，鼓风烘烤室具有热风发生装置和排气孔。

所述红外发生装置可以为任何红外辐射加热器、红外加热灯、红外加热管、红外加热板等能够发生红外线的装置。例如，可以为贺利氏中波孪管红外辐射器，飞利浦S15007Z红外辐射器，三环SH21系列红外辐射器中的一种或几种。所述红外发生装置可以包括几个单独的红外发生器，所述单独的红外发生器的功率可以为0.5-1千瓦，红外发生器的个数可以为3-10个，几个红外发生器的总功率可以为3-6千瓦。