[发明专利]锂离子电池极片的制备方法及表面处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池极片的制备方法及锂离子电池极片的表面处理装置。

背景技术

锂离子电池是一种新型高能二次化学电池，与其它的二次电池相比，具有电压高、比能量大、循环寿命长、无污染公害、无记忆效应、自放电小、工作温度范围高等突出优点，是一类具有广阔发展前途的绿色化学电源。尤其是近年来全球范围内的资源和环保问题，导致有色金属和稀土价格高企不下，给镍氢电池、铅酸电池等常规二次电池造成严重的成本压力和环保压力，锂离子电池在大多数领域尤其是民用领域取代其它二次电池取得了人们的一致认同，今后将是大势所趋。

与常规铅酸和镍氢电池不同，由于锂的高度活泼性，无法采用水作为电解质溶液，因此，只能采用非水溶剂作为电解质溶液，给锂离子电池的应用和制造工艺带来了不同的影响。锂离子电池无法采用水溶液电介质，缺乏铅酸和镍氢等二次电池具有的过充自保护机制，电池充放电过程中存在安全问题，需要采用外电子线路进行充电和放电保护，而有机溶剂的电导率远低于水溶液体系，使得锂离子电池必须采用薄极片和薄隔膜。由于锂离子电池中的隔膜厚度远远小于铅酸或镍氢电池，因此，在电池制造过程中产生的浮粉对电池自放电、微短路的影响要远远大于其他电池体系，尤其是对电池制造的合格率和安全性的影响更大。

目前常规的锂离子电池制造工艺流程大同小异，电极极片成型分切后，直接进入制片和卷绕工序。现有的锂离子电池极片制备包括：1）极片涂布分切工序，依次为极片涂布、极片辊压、极片分切、极片收卷；2）制片封装工序，依次为制片、卷绕、入壳、点底、封口。由于锂离子电池生产过程中工艺步骤多，极片经过多道转移步骤，虽然经过严格的浮粉控制措施，但是极片表面仍容易产生数量不等的浮粉，造成电池自放电大、微短路多、产品合格率低等缺陷，严重影响电池的循环寿命和安全性能。

公开号为CN101210165A的中国发明专利申请公开了一种锂离子电池正极片水性涂布粘结剂，由以下重量百分比原料配制而成：60%～85%的主粘结剂、10%～20%的增稠剂、2%～10%的辅助粘结剂以及3%～10%的附着力增进表面活性剂，主粘结剂为明胶、鱼胶、鱼漂胶中的至少一种，增稠剂为水性高分子化合物或几种水性高分子化合物的混合物，辅助粘结剂为乙丙三元胶胶乳、丙烯腈-丁二烯橡胶胶乳、丁苯橡胶胶乳中的至少一种，附着力增进表面活性剂为α-长链烷基酚多缩乙二醇醚、平平加、水溶性氨基聚硅氧烷或水溶性钛酸酯偶联剂。该技术方案通过对粘结剂的改进，提高粘结力，满足活性物质的涂布要求，但是在规模化生产中，仍会有较多的浮粉，并且，电池充放电过程中存在安全问题，仍需要采用外电子线路进行充电和放电保护。

发明内容

本发明提供了一种锂离子电池极片的制备方法，增加了极片表面处理工序，在极片表面形成高分子薄膜，能有效防止锂离子电池极片掉粉以及减少电池在制造过程中产生的浮粉，提高活性物质的粘接力，能够改善锂离子电池的综合电化学性能。

一种锂离子电池极片的制备方法，包括：

1）极片涂布分切工序；

2）极片表面处理工序：将经涂布分切后的极片置于水溶性高分子处理液中浸泡，然后干燥，在极片表面形成高分子膜（即高分子薄膜）；

所述水溶性高分子处理液包括水和水溶性高分子化合物；

3）制片封装工序。

本发明锂离子电池极片的制备方法中，在极片涂布分切工序之后，在制片封装工序之前，增加了极片表面处理工序，在极片表面形成高分子薄膜，能有效防止锂离子电池正极和负极极片掉粉以及减少电池在制造过程中产生的浮粉，提高活性物质的粘接力，从而提高锂离子电池的循环寿命，减少电池自放电，降低电池短路和微短路率，提高电池成品率和安全性能。同时，电极表面覆盖的高分子薄膜能有效吸收保存电解液，改善锂离子电池的综合电化学性能。

作为优选，所述水溶性高分子化合物为天然水溶性高分子化合物（如明胶）、半合成水溶性高分子化合物（如羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素等）、合成水溶性高分子化合物（如聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等）中的一种或两种以上，进一步优选，所述水溶性高分子化合物为明胶、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇中的一种或两种以上。上述的水溶性高分子化合物溶解在水中，形成水溶性高分子处理液，从而有利于在极片表面形成高分子薄膜。