[发明专利]用于锂离子电池制造的干燥方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种干燥方法，特别涉及一种用于锂离子电极材料、极片或电芯的干燥方法。

背景技术

锂离子电池的制造过程中，水份控制是影响电池质量及性能的重要因素之一。因此，在锂离子电池的制备过程中，不仅需要严格控制生产车间的环境湿度，更需要对电极材料、极片或电芯进行干燥等。现有的工艺普遍采用真空烘烤的方法对电极材料、极片或电芯进行干燥。操作中，将电极材料、极片或电芯放入真空烤箱后，通过加热且多次充气及抽真空进行干燥除湿。然而，真空烘烤效率较低，特别是在电池极片的水份需要控制在很低的时候(如50ppm以下)，真空烘烤往往需要数天甚至更长的时间(十几天)才能达到要求水份控制要求。这种长时间的烘烤，不仅能耗高，所需时间长，同时也容易带来其它质量问题，如电芯干燥过程中引起隔膜的过度收缩，造成孔隙率的变化，从而影响电池的电化学性能及合格率。

现有技术中主要采用真空烘烤、鼓风干燥等方法对锂离子电极材料、极片或电芯进行干燥，该方法对于普通电极材料或极片可以获得比较好的效果，但对于钛酸锂(LTO)类似复合氧化物材料或使用该材料制备的极片，简单的真空、鼓风干燥都难以获得理想的干燥效果。

发明内容

本发明的一个目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于锂离子电池制造过程中的快速、高效、低成本的干燥方法。

本发明提供的干燥方法，包括：a)提供一种沸点低于水且能与水互溶的溶剂，将待干燥物电极材料、极片或电芯在该溶剂中进行浸泡或用该溶剂淋洗；b)将经过a)步骤处理的待干燥物在不低于该溶剂沸点的温度下进行干燥。

本发明提供的干燥方法可以用于锂离子电池的电极材料、极片或电芯的干燥。本发明中的电极材料指用于锂离子电池正负极的活性材料，如磷酸亚铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、钛酸锂、石墨等。本发明中的电芯指未注入电解液及未放入包装壳体的锂离子电池电芯。

根据本发明的干燥方法，使用一种沸点低于水且与水能够互溶的溶剂，通过浸泡或淋洗，然后在一定温度下进行干燥，将待干燥物中残留的溶剂和水分除去。由于使用的溶剂沸点比水低，当溶剂与水互溶后，经过a)步骤处理后待干燥物可以在更低的温度、更短的干燥时间获得更好的干燥效果。

根据本发明的目的，沸点低于水且与水能够互溶的溶剂优选沸点低于水且与水能够互溶的极性溶剂。通常，沸点低于水且与水能够互溶的溶剂选用沸点低于水的醇和/或酮。常见的沸点低于水且与水能够互溶的溶剂可以使用甲醇、乙醇和/或丙酮。如果该干燥方法用于干燥电池极片、电芯时，选择溶剂时还需要注意溶剂对极片中其他添加物(比如电极材料粘合剂)以及隔膜的影响。比如当前锂离子电池中主要使用的PVDF(聚偏氟乙烯)粘合剂、SBR(丁苯橡胶)粘合剂、PP/PE隔膜等，因此在使用本发明的干燥方法时，需要选用对这些粘合剂或隔膜不会产生影响的溶剂。

本发明提供的干燥方法，为了达到理想的干燥效果，a)步骤中浸泡或淋洗的时间至少为5分钟，优选至少为10分钟。

根据本发明的目的，b)步骤中干燥温度不低于所使用的溶剂的沸点即可以获得较好的干燥效果。对于电极材料或极片，为了获得更好的干燥效果和更短的干燥时间，也可以使用高于水的沸点的干燥温度。对于电芯，较高的干燥温度可能会损害隔膜的性能，因此在用于电芯的干燥时，干燥温度优选不低于所使用的溶剂的沸点并且不高于水的沸点。

本发明的干燥方法所使用的溶剂，其沸点都在室温与水的沸点之间，所以在干燥过程中可以很容易地对该溶剂进行回收。经过多次浸泡或淋洗后的溶剂中含有一定量的水，可以通过常用的恒温精馏、萃取精馏、膜蒸馏、渗透汽化等工艺进行分离除水，然后循环使用。

本发明还提供的干燥方法还可以用于其它物品的干燥过程。

本发明提供的用于锂离子电池生产中电极材料、极片、电池卷芯或电池叠片的干燥方法具有如下优点：

1、大大缩短了干燥的时间，提高了干燥效率，进而缩短了生产周期；

2、降低了干燥的温度，降低能耗；

3、通过降低温度，减少了干燥过程中对电池极片或电芯害，提高了产品的安全性能与合格率；

4、可以将电极材料、电池极片或电芯的水分降低至更低水平，提高了电池的质量和性能。

具体实施方式