CN102847859B - 一种锂离子电池极片的碾压方法 - Google Patents
一种锂离子电池极片的碾压方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于锂离子电池技术领域,尤其涉及一种锂离子电池极片的碾压方法,包括以下步骤:第一步,将第一压辊、第二压辊和第三压辊分别加热至25~200℃;第二步,使涂布干燥后的极片依次通过第一压辊与第二压辊之间形成的第一辊缝和第二压辊与第三压辊之间形成的第二辊缝进行碾压,其中,第一辊缝的间隙大于第二辊缝的间隙。相对于现有技术,本发明通过采用三辊分步连续热压的碾压方法,只需用较小的压力就可将极片分步碾压到需要的厚度,从而减少膜片在碾压过程中的延伸现象,保证极片单面涂膜区的碾压效果,减少极片碾压后的膨胀反弹现象,从而改善电芯的变形问题。而且采用本发明的方法制备的极片厚度不会出现中间厚两边薄的现象。
Description
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电池极片的碾压方法。
背景技术
随着现代社会的发展,各种移动设备,如摄像机、笔记本电脑、便携式DVD和数码相机等都有了越来越广泛的应用,这些移动设备对高能电池的需求也越来越大。锂离子电池因具有重量轻、储能大、功率大、无污染、寿命长、自放电系数小和温度适应范围宽泛等许多突出的优点,逐渐受到人们的青睐,成为移动设备的最佳电源,甚至在航空、航天、航海、汽车和医疗设备等领域中也逐步取代了其他的传统电池。
锂离子电池内一般包括若干个依次叠加的电池单体,每个电池单体包括相互卷绕或叠加的正极极片、隔离膜和负极极片,其中,隔离膜间隔于相邻的正极极片和负极极片之间,起到电子阻隔、离子导通的作用,同时隔离膜还用于保持电解液。制造锂离子电池时,只要将至少一个上述的电池单体制成电池芯,并在电池芯的外面包裹上包装薄膜,之后向其内注入电解液,经过抽空、密封即可。
其中,锂离子电池的极片(包括正极片和负极片)的制备过程,通常包括制浆、涂膜、干燥、碾压和切割等工序,虽然不同厂商或不同电池的制造工序可能会有所变化,但极片碾压都是必不可少的工序。极片在经过碾压后达到一定的压实密度,对锂离子电池能量密度提升非常重要。我们现有工艺都是采用对辊冷压技术(如图1所示),极片11在常温状态下经过冷压机的两个压辊10进行碾压,达到所设计的厚度。这种冷压技术虽然可以提高极片11的压实密度,但是由于对辊冷压时只有两个压辊10,在强大的辊间压力下,压辊10易发生形变,导致极片11冷压后出现中间厚两边薄的现象,造成压实密度不一致的问题,最终影响电芯的厚度一致性。而且,冷压后的极片11在后续工序中极易出现膨胀反弹现象,容易引起电池的变形。
有鉴于此,确有必要提供一种锂离子电池极片的碾压方法,以改善极片因碾压而膨胀反弹的问题,从而改善电池的变形现象。同时,利用该方法,还能保证极片厚度的一致性、极片压实密度的一致性和电芯厚度的一致性。
发明内容
本发明的目的在于:针对现有技术的不足,而提供一种锂离子电池极片的碾压方法,以改善极片因碾压而膨胀反弹的问题,从而改善电池的变形现象。同时,利用该方法,还能保证极片厚度的一致性、极片压实密度的一致性和电芯厚度的一致性,以克服采用现有技术中的碾压方法碾压极片后的极片反弹问题,以及采用现有技术中的碾压方法导致的电芯厚度一致性差等不足。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种锂离子电池极片的碾压方法,所述极片包括集流体和设置于所述集流体表面的膜片,包括以下步骤:
第一步,将第一压辊、第二压辊和第三压辊分别加热至25~200℃;
第二步,使涂布干燥后的极片依次通过第一压辊与第二压辊之间形成的第一辊缝和第二压辊与第三压辊之间形成的第二辊缝进行碾压,其中,第一辊缝的间隙大于第二辊缝的间隙。
也就是说,本发明的极片碾压是在不同辊缝间隙中分步碾压并在加热状态下连续完成的,分步碾压可以有效改善膜片因碾压产生的延伸现象。当然,本发明中的三辊分步连续碾压也可以在常温状态下进行。
作为本发明锂离子电池极片的碾压方法的一种改进,所述第一辊缝的间隙为所述集流体的厚度的1.5~25倍。若第一辊缝的间隙太大,对于厚度较薄的极片就不能起到碾压的作用,而若第一辊缝的间隙太小,又会把厚度较厚的极片一下子压到太小,超出了极片的厚度需求,从而使得厚度较厚的极片不能使用该辊压设备。
作为本发明锂离子电池极片的碾压方法的一种改进,所述第二辊缝的间隙为所述第一辊缝的间隙的1/3~5/6。即先将极片碾压到一定的厚度后,再将极片通过间隙较小的第二辊缝,使极片的厚度进一步减小,以达到所需的压实密度。若第二辊缝的间隙太大,会使得第二辊缝的设置没有存在的意义,因为第二辊缝已不能对极片进行碾压了;而若第二辊缝的间隙太小,又会使得经过第二辊缝的极片过压,不能得到所需的极片厚度。
作为本发明锂离子电池极片的碾压方法的一种改进,所述第二辊缝的间隙为所述第一辊缝的间隙的2/5,这是优选的情况。
作为本发明锂离子电池极片的碾压方法的一种改进,所述极片包括正极极片和负极极片,当所述极片为正极极片时,第一步中所述第一压辊、所述第二压辊和所述第三压辊加热后的温度均为90~150℃;当所述极片为负极极片时,第一步中所述第一压辊、所述第二压辊和所述第三压辊加热后的温度均为50~120℃。之所以对正极极片和负极极片的热压温度有区别,是与正极极片和负极极片本身包括的物质有关系的:正极极片一般使用聚偏氟乙烯做粘接剂,90~150℃的温度下可以对聚偏氟乙烯进行软化,可以增加正极极片的柔韧性;而负极极片一般使用丁苯橡胶作为粘接剂,50~120℃的温度下就可以将丁苯橡胶软化,以增加负极极片的柔韧性。
作为本发明锂离子电池极片的碾压方法的一种改进,当所述极片为正极极片时,第二步中所述第一压辊与所述第二压辊对极片的压力及所述第二压辊和所述第三压辊对极片的压力均为294000N~784000N(此处的压力是指指向极片的集流体的力);当所述极片为负极极片时,第二步中所述第一压辊与所述第二压辊对极片的压力及所述第二压辊和所述第三压辊对极片的压力均为98000N~392000N(此处的压力是指指向极片的集流体的力)。之所以对正极极片和负极极片施加的压力有区别,是因为正极极片包括的材料体系和负极极片包括的材料体系不同,一般而言,负极极片的活性物质选择的是石墨,其具有容易反弹的特点,如果对其施加较大的压力,会导致负极极片后期较大的反弹,影响电池的性能,而正极极片的活性物质一般使用钴酸锂等不易反弹的物质,因此可以使用较大的压力对正极极片实行辊压操作。
作为本发明锂离子电池极片的碾压方法的一种改进,所述极片通过所述第一辊缝和所述第二辊缝的速度均为15-30m/min,速度太小,会影响生产效率,而速度太大,又不能使极片得到较好的辊压。
作为本发明锂离子电池极片的碾压方法的一种改进,所述第一压辊、所述第二压辊和所述第三压辊呈立式直线排列、卧式直线排列或三角形排列。这是三个压辊的几种排列方式。优选的是三个压辊呈立式直线排列或卧式直线排列,因为这样第二压辊受到的压力更为均衡,使得第二压辊更不容易受到损坏。
作为本发明锂离子电池极片的碾压方法的一种改进,所述第一压辊、所述第二压辊和所述第三压辊的直径均为100mm-1500mm,三个压辊的直径可以相同,也可以不同。若直径太小,会使得极片的辊压区域太小,不利于极片的辊压;而若直径太大,又会使得整个设备占据较大的空间。
作为本发明锂离子电池极片的碾压方法的一种改进,所述第一压辊、所述第二压辊和所述第三压辊均连接有加热装置,使第一压辊、第二压辊和第三压辊均具有加热功能。当然,也可以将三个压辊连接到同一个加热装置上,用同一个加热装置对三个压辊同时进行加热。
相对于现有技术,本发明通过采用三辊分步连续热压的碾压方法,先采用第一压辊和第二压辊将极片碾压到一个较小的厚度,然后再采用第二压辊和第三压辊将极片碾压到一个更小的厚度,即达到所需的极片厚度。如此,只需用较小的压力就可将极片分步碾压到需要的厚度,从而减少膜片在碾压过程中的延伸现象,保证极片单面涂膜区的碾压效果,减少极片碾压后的膨胀反弹现象,从而改善电芯的变形问题。
另外,采用本发明的三辊结构,位于中间的第二压辊同时受到来自第一压辊和第三压辊的作用力,使得第二压辊受到的压力较为平衡,压辊不易产生变形,而且本发明是在一定温度下对极片进行热压(而非冷压),所需压力比冷压时小很多,因此极片厚度不会出现中间厚两边薄的现象,从而避免由于压辊变形而导致的极片中间厚两边薄的现象,以及由此造成的压实密度不一致和电芯的厚度一致性差等问题。
附图说明
图1是现有技术使用的辊压设备。
图2是本发明实施例1和3所采用的辊压设备结构示意图。
图3是采用图2所示的设备对极片进行辊压的示意图。
图4是本发明实施例2所采用的辊压设备结构示意图。
图5是本发明实施例4和5所采用的辊压设备结构示意图。
图6是采用图5所示的设备对极片进行辊压的示意图。
图7是采用本发明的方法对正极极片进行辊压的过程中正极极片的厚度变化示意图。
图8是采用本发明的方法对负极极片进行辊压的过程中负极极片的厚度变化示意图。
具体实施方式
下面结合附图和各个实施例,对本发明及其有益技术效果进行详细说明,但本发明的具体实施方式并不限于此。
实施例1
如图2所示为本实施例所采用的辊压设备的结构示意图,其包括第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3,第一压辊1和第二压辊2之间形成第一辊缝12,第二压辊2和第三压辊3之间形成第二辊缝23,第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3分别连接有加热装置。其中,第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3呈立式直线排列。并且第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3的直径分别为400mm、500mm和400mm。
采用上述设备对锂离子电池正极极片6进行碾压时(其中,正极极片6包括正极集流体和设置在所述正极集流体上的正极膜片),包括以下步骤:
第一步,开启加热装置,将第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3分别加热至125℃,125℃和125℃;
第二步,使涂布干燥后且厚度为190um(集流体为铝箔,且铝箔的厚度为12um)的正极极片6依次通过第一压辊1与第二压辊2之间形成的第一辊缝12和第二压辊2与第三压辊3之间形成的第二辊缝23进行碾压,其中,第一辊缝12的间隙为150um,第二辊缝23的间隙为125um。具体的,正极极片6从第一压辊1的上方包绕第一压辊1的表面(以保证极片保持一定的温度)进入第一辊缝12进行第一次热压,使正极极片6的厚度变成150um。然后正极极片6继续包绕第二压辊2的表面进入第二辊缝23进行第二次热压,正极极片6被进一步碾压,厚度变成125um,达到所需压实密度要求的厚度(如图3所示)。在整个辊压过程中,正极极片6的厚度变化如图7所示,即随着第一次热压的进行,正极极片6厚度变小,随着第二次热压的进行,正极极片6的厚度进一步减小,达到所需的厚度。
其中,第二步中第一压辊1与第二压辊2对正极极片6的压力为490000N,第二压辊2和第三压辊3对正极极片6的压力490000N,这里的压力是指作用于正极极片6上并且指向正极集流体的力。辊压过程中,极片通过第一辊缝12和第二辊缝23的速度均为24m/min。
需要说明的是,在使用过程中,可能需要调整第一辊缝12的间隙和第二辊缝23的间隙之比,同时还可能需要调节辊间压力,以确保碾压效果。
实施例2
如图4所示为本实施例所采用的辊压设备的结构示意图,其包括第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3,第一压辊1和第二压辊2之间形成第一辊缝12,第二压辊2和第三压辊3之间形成第二辊缝23,第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3共同连接有加热装置。其中,第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3呈三角形排列。并且第一压辊1的直径为500mm,第二压辊2的直径为600mm,第三压辊3的直径为500mm。
采用上述设备对锂离子电池正极极片6进行碾压时(其中,正极极片6包括正极集流体和设置在所述正极集流体上的正极膜片),包括以下步骤:
第一步,开启加热装置,将第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3分别加热至90℃,90℃和90℃;
第二步,使涂布干燥后且厚度为90um(集流体为铝箔,且铝箔的厚度为12um)的正极极片6依次通过第一压辊1与第二压辊2之间形成的第一辊缝12和第二压辊2与第三压辊3之间形成的第二辊缝23进行碾压,其中,第一辊缝12的间隙为70um,第二辊缝23的间隙为50um。具体的,正极极片6从第一压辊1的上方包绕第一压辊1的表面(以保证极片保持一定的温度)进入第一辊缝12进行第一次热压,使正极极片6的厚度变成70um。然后正极极片6继续包绕第二压辊2的表面进入第二辊缝23进行第二次热压,正极极片6被进一步碾压,厚度变成50um,达到所需压实密度要求的厚度。在整个辊压过程中,正极极片6的厚度变化如图7所示,即随着第一次热压的进行,正极极片6厚度变小,随着第二次热压的进行,正极极片6的厚度进一步减小,达到所需的厚度。
其中,第二步中第一压辊1与第二压辊2对正极极片6的压力为294000N,第二压辊2和第三压辊3对正极极片6的压力294000N,这里的压力是指作用于正极极片6上并且指向正极集流体的力。辊压过程中,极片通过第一辊缝12和第二辊缝23的速度均为15m/min。
需要说明的是,在使用过程中,可能需要调整第一辊缝12的间隙和第二辊缝23的间隙之比,同时还可能需要调节辊间压力,以确保碾压效果。
实施例3
如图2所示为本实施例所采用的辊压设备的结构示意图,其包括第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3,第一压辊1和第二压辊2之间形成第一辊缝12,第二压辊2和第三压辊3之间形成第二辊缝23,第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3分别连接有加热装置。其中,第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3呈立式直线排列。并且第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3的直径分别为1300mm、1500mm和1300mm。
采用上述设备对锂离子电池正极极片6进行碾压时(其中,正极极片6包括正极集流体和设置在所述正极集流体上的正极膜片),包括以下步骤:
第一步,开启加热装置,将第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3分别加热至150℃,140℃和130℃;
第二步,使涂布干燥后且厚度为60um(集流体为铝箔,且铝箔的厚度为12um)的正极极片6依次通过第一压辊1与第二压辊2之间形成的第一辊缝12和第二压辊2与第三压辊3之间形成的第二辊缝23进行碾压,其中,第一辊缝12的间隙为50um,第二辊缝23的间隙为30um。具体的,正极极片6从第一压辊1的上方包绕第一压辊1的表面(以保证极片保持一定的温度)进入第一辊缝12进行第一次热压,使正极极片6的厚度变成50um。然后正极极片6继续包绕第二压辊2的表面进入第二辊缝23进行第二次热压,正极极片6被进一步碾压,厚度变成30um,达到所需压实密度要求的厚度(如图3所示)。在整个辊压过程中,正极极片6的厚度变化如图7所示,即随着第一次热压的进行,正极极片6厚度变小,随着第二次热压的进行,正极极片6的厚度进一步减小,达到所需的厚度。
其中,第二步中第一压辊1与第二压辊2对正极极片6的压力为784000N,第二压辊2和第三压辊3对正极极片6的压力686000N,这里的压力是指作用于正极极片6上并且指向正极集流体的力。辊压过程中,极片通过第一辊缝12和第二辊缝23的速度均为30m/min。
需要说明的是,在使用过程中,可能需要调整第一辊缝12的间隙和第二辊缝23的间隙之比,同时还可能需要调节辊间压力,以确保碾压效果。
实施例4
如图5所示为本实施例所采用的辊压设备的结构示意图,其包括第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3,第一压辊1和第二压辊2之间形成第一辊缝12,第二压辊2和第三压辊3之间形成第二辊缝23,第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3分别连接有加热装置。其中,第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3呈卧式直线排列。并且第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3的分别为850mm、1000mm和850mm。
采用上述设备对锂离子电池负极极片7进行碾压时(其中,负极极片7包括负极集流体和设置在所述负极集流体上的负极膜片),包括以下步骤:
第一步,开启加热装置,将第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3分别加热至85℃,85℃和85℃;
第二步,使涂布干燥后且厚度为240um(集流体为铜箔,且铜箔的厚度为9um)的负极极片7依次通过第一压辊1与第二压辊2之间形成的第一辊缝12和第二压辊2与第三压辊3之间形成的第二辊缝23进行碾压,其中,第一辊缝12的间隙为180um,第二辊缝23的间隙为140um。具体的,负极极片7从第一压辊1的上方包绕第一压辊1的表面(以保证极片保持一定的温度)进入第一辊缝12进行第一次热压,使负极极片7的厚度变成180um。然后负极极片7继续包绕第二压辊2的表面进入第二辊缝23进行第二次热压,负极极片7被进一步碾压,厚度变成145um,达到所需压实密度要求的厚度(如图6所示)。在整个辊压过程中,负极极片7的厚度变化如图8所示,即随着第一次热压的进行,负极极片7厚度变小,随着第二次热压的进行,负极极片7的厚度进一步减小,达到所需的厚度。
其中,第二步中第一压辊1与第二压辊2对负极极片7的压力为147000N,第二压辊2和第三压辊3对负极极片7的压力147000N,这里的压力是指作用于负极极片7上并且指向负极集流体的力。辊压过程中,极片通过第一辊缝12和第二辊缝23的速度均为30m/min。
需要说明的是,在使用过程中,可能需要调整第一辊缝12的间隙和第二辊缝23的间隙之比,同时还可能需要调节辊间压力,以确保碾压效果。
实施例5
如图5所示为本实施例所采用的辊压设备的结构示意图,其包括第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3,第一压辊1和第二压辊2之间形成第一辊缝12,第二压辊2和第三压辊3之间形成第二辊缝23,第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3分别连接有加热装置。其中,第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3呈卧式直线排列。并且第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3的直径分别为100mm、150mm和100mm。
采用上述设备对锂离子电池负极极片7进行碾压时(其中,负极极片7包括负极集流体和设置在所述负极集流体上的负极膜片),包括以下步骤:
第一步,开启加热装置,将第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3分别加热至50℃,50℃和60℃;
第二步,使涂布干燥后且厚度为160um(集流体为铜箔,且铜箔的厚度为9um)的负极极片7依次通过第一压辊1与第二压辊2之间形成的第一辊缝12和第二压辊2与第三压辊3之间形成的第二辊缝23进行碾压,其中,第一辊缝12的间隙为130um,第二辊缝23的间隙为100um。具体的,负极极片7从第一压辊1的上方包绕第一压辊1的表面(以保证极片保持一定的温度)进入第一辊缝12进行第一次热压,使负极极片7的厚度变成130um。然后负极极片7继续包绕第二压辊2的表面进入第二辊缝23进行第二次热压,负极极片7被进一步碾压,厚度变成100um,达到所需压实密度要求的厚度(如图6所示)。在整个辊压过程中,负极极片7的厚度变化如图8所示,即随着第一次热压的进行,负极极片7厚度变小,随着第二次热压的进行,负极极片7的厚度进一步减小,达到所需的厚度。
其中,第二步中第一压辊1与第二压辊2对负极极片7的压力为294000N,第二压辊2和第三压辊3对负极极片7的压力294000N,这里的压力是指作用于负极极片7上并且指向负极集流体的力。辊压过程中,极片通过第一辊缝12和第二辊缝23的速度均为15m/min。
需要说明的是,在使用过程中,可能需要调整第一辊缝12的间隙和第二辊缝23的间隙之比,同时还可能需要调节辊间压力,以确保碾压效果。
实施例6
本实施例所采用的辊压设备的结构示意图,其包括第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3,第一压辊1和第二压辊2之间形成第一辊缝12,第二压辊2和第三压辊3之间形成第二辊缝23,第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3分别连接有加热装置。其中,第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3呈立式直线排列。并且第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3的直径均为600mm。
采用上述设备对锂离子电池负极极片7进行碾压时(其中,负极极片7包括负极集流体和设置在所述负极集流体上的负极膜片),包括以下步骤:
第一步,开启加热装置,将第一压辊1、第二压辊2和第三压辊3分别加热至100℃,120℃和110℃;
第二步,使涂布干燥后且厚度为40um(集流体为铜箔,且铜箔的厚度为9um)的负极极片7依次通过第一压辊1与第二压辊2之间形成的第一辊缝12和第二压辊2与第三压辊3之间形成的第二辊缝23进行碾压,其中,第一辊缝12的间隙为30um,第二辊缝23的间隙为25um。具体的,负极极片7从第一压辊1的上方包绕第一压辊1的表面(以保证极片保持一定的温度)进入第一辊缝12进行第一次热压,使负极极片7的厚度变成30um。然后负极极片7继续包绕第二压辊2的表面进入第二辊缝23进行第二次热压,负极极片7被进一步碾压,厚度变成25um,达到所需压实密度要求的厚度。在整个辊压过程中,负极极片7的厚度变化如图8所示,即随着第一次热压的进行,负极极片7厚度变小,随着第二次热压的进行,负极极片7的厚度进一步减小,达到所需的厚度。
其中,第二步中第一压辊1与第二压辊2对负极极片7的压力为392000N,第二压辊2和第三压辊3对负极极片7的压力392000N,这里的压力是指作用于负极极片7上并且指向负极集流体的力。辊压过程中,极片通过第一辊缝12和第二辊缝23的速度均为30m/min。
需要说明的是,在使用过程中,可能需要调整第一辊缝12的间隙和第二辊缝23的间隙之比,同时还可能需要调节辊间压力,以确保碾压效果。
当然,以上实施例中,第一次热压后极片也可以不包绕第二压辊2而经过缓冲装置再进行第二次热压。
对比例1
采用常规的冷压方式,在常温下采用1029000N的压力将正极极片从190um的厚度冷压到125um。其中,正极极片通过压辊的速度为24m/min。
对比例2
采用常规的冷压方式,在常温下采用1029000N的压力将负极极片从240um的厚度冷压到140um。其中,负极极片通过压辊的速度为24m/min。
对实施例1至6和对比例1至2的极片进行纵向厚度和横向厚度的统计测试,并计算出二者的标准偏差,同时测试极片的纵向延伸率和横向延伸率,所得结果见表1。
表1:实施例1-6和对比例1-2的极片的各项参数测试结果。
组别 | 纵向厚度的标准偏差 | 横向厚度的标准偏差 | 纵向延伸率(%) | 横向延伸率(%) |
实施例1 | 0.688 | 0.715 | 0.34 | 0.08 |
实施例2 | 0.705 | 0.722 | 0.32 | 0.10 |
实施例3 | 0.675 | 0.698 | 0.30 | 0.06 |
对比例1 | 1.086 | 1.329 | 0.64 | 0.27 |
实施例4 | 1.341 | 1.467 | 0.01 | 0.01 |
实施例5 | 1.302 | 1.405 | 0.01 | 0.01 |
实施例6 | 1.352 | 1.489 | 0.02 | 0.01 |
对比例2 | 2.307 | 2.726 | 0.06 | 0.07 |
由表1可知,采用本发明的方法对极片进行两次热压的辊压,与常规的冷压相比,能够减少膜片在碾压过程中的延伸现象(从表1可以明显看到:实施例的极片的纵向延伸率和横向延伸率都比对比例的极片的纵向延伸率和横向延伸率小),保证极片单面涂膜区的碾压效果,减少极片碾压后的膨胀反弹现象,从而改善电芯的变形问题。
而且,并采用本发明的方法制备的极片(无论是正极片还是负极片)的纵向厚度一致性和横向厚度一致性都比现有技术高很多,这是因为采用本发明的三辊结构,位于中间的第二压辊2同时受到来自第一压辊1和第三压辊3的作用力,使得第二压辊2受到的压力较为平衡,压辊不易产生变形,而且本发明是在一定温度下对极片进行热压(而非冷压),所需压力比冷压时小很多,用较小的压力就可以将极片压到所需的厚度,达到设计所需的压实密度,极片厚度不会出现中间厚两边薄的现象,从而避免由于压辊变形而导致的极片中间厚两边薄的现象,以及由此造成的压实密度不一致和电芯的厚度一致性差等问题。
根据上述说明书的揭示和教导,本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此,本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式,对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。
Claims (10)
1.一种锂离子电池极片的碾压方法,所述极片包括集流体和设置于所述集流体表面的膜片,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,将第一压辊、第二压辊和第三压辊分别加热至25~200℃;
第二步,使涂布干燥后的极片依次通过第一压辊与第二压辊之间形成的第一辊缝和第二压辊与第三压辊之间形成的第二辊缝进行碾压,其中,第一辊缝的间隙大于第二辊缝的间隙。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池极片的碾压方法,其特征在于:所述第一辊缝的间隙为所述集流体的厚度的1.5~25倍。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池极片的碾压方法,其特征在于:所述第二辊缝的间隙为所述第一辊缝的间隙的1/3~5/6倍。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池极片的碾压方法,其特征在于:所述第二辊缝的间隙为所述第一辊缝的间隙的2/5倍。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池极片的碾压方法,其特征在于:所述极片包括正极极片和负极极片,当所述极片为正极极片时,第一步中所述第一压辊、所述第二压辊和所述第三压辊加热后的温度均为90~150℃;当所述极片为负极极片时,第一步中所述第一压辊、所述第二压辊和所述第三压辊加热后的温度均为50~120℃。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池极片的碾压方法,其特征在于:当所述极片为正极极片时,第二步中所述第一压辊与所述第二压辊对极片的压力及所述第二压辊和所述第三压辊对极片的压力均为294000N~784000N;当所述极片为负极极片时,第二步中所述第一压辊与所述第二压辊对极片的压力及所述第二压辊和所述第三压辊对极片的压力均为98000N~392000N。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池极片的碾压方法,其特征在于:所述极片通过所述第一辊缝和所述第二辊缝的速度均为15-30m/min。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池极片的碾压方法,其特征在于:所述第一压辊、所述第二压辊和所述第三压辊呈立式直线排列、卧式直线排列或三角形排列。
9.根据权利要求1所述的锂离子电池极片的碾压方法,其特征在于:所述第一压辊、所述第二压辊和所述第三压辊的直径均为100mm-1500mm。
10.根据权利要求1所述的锂离子电池极片的碾压方法,其特征在于:所述第一压辊、所述第二压辊和所述第三压辊均连接有加热装置。
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