一种固态电池双面极片及其制备方法与辊压装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种固态电池双面极片，并进一步公开其制备方法，以及加工所述双面极片的辊压装置。本发明专利技术所述双面极片的制备方法，采用干法制备连续的活性层，再将活性层冲片形成所需尺寸的活性层后，利用连续辊压装置将选定的两侧活性层同时与选定的集流体带材进行辊压成型。由于所述活性层为干法正极活性层，上下两层活性层为同批次制备，其内部导电网络与材料分布一致性高，上下两层不会因为重力而造成二次材料颗粒分布不均的现象，结合A、B面同时辊压技术，这样就极大地确保了双面极片A、B面的一致性，为干法极片连续化制备提供参考，有利于提升电池循环稳定性。稳定性。稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种固态电池双面极片及其制备方法与辊压装置


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种固态电池双面极片，并进一步公开其制备方法，以及加工所述双面极片的辊压装置。

技术介绍

[0002]随着技术的进步以及新国标的推动，锂电池凭借着环保、使用寿命长、质量相对较轻等优势，在诸多领域得到广泛的应用，尤其是因其能量密度高、循环寿命长、倍率性能优而成为便携式电子设备和电动汽车的首要选择。锂离子电池是由正、负极极片、隔膜以及电解液(固态电池时，隔膜与电解液由固态电解质层代替)等组装起来的一个综合体系，当电池在工作时，电子和离子在极片微观结构中传输，发生一系列化学和电化学反应。因此，电池极片的导电性以及导电网络的均匀性，是影响锂离子电池性能的重要因素。
[0003]固态电池因采用不可燃的固态电解质替换了传统可燃性的有机液态电解质，进而大幅提升了电池系统的安全性，实现能量密度同步提升。在各类新型电池体系中，固态电池是距离产业化最近的下一代技术，这已成为产业与科学界的共识。其中，硫化物电解质具有比较高的锂离子电导率，例如，主要使用的thio
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LISICON、Li6PS5Cl、Li
10
GeP2S
12
、Li6PS5Cl、Li
10
SnP2S
12
、Li2S
‑
P2S5、Li2S
‑
SiS2、Li2S
‑
B2S3等，室温离子电导率可以达到10
‑3‑
10
‑2S/cm，接近甚至超过有机电解液，同时因具有热稳定高、安全性能好、电化学稳定窗口宽(达5V以上)的特点，在高功率以及高低温固态电池方面优势突出。
[0004]在固态电池体系中，当采用硫化物固体电解质制备全固态电芯体系时,由于硫化物电解质属于陶瓷类材料，导致所制备的软包电池内部形成固
‑
固接触面。所以，无论是电解质本身之间、电解质与导电剂之间、电解质与活性物质、导电剂与活性物质之间、电极与电解质膜之间均会存在因固
‑
固界面接触不良而产生阻抗的情况，进而影响电池性能的发挥。另外，如果双面极片A、B面厚度不一致，循环过程中会多层极片在电池内部会因受内外力不均匀而在局部造成极片开裂，从而使得电池微短路或直接短路而报废。因此，为了保证固态电池的性能，固态电池对极片的均一性要求更高。目前，在全固态电池测试或应用中，为了保证全固态电池的性能发挥，需要在电池外部施加一定的压力，以保证固
‑
固接触面的稳定以及抑制体积膨胀。
[0005]对于极片尤其是双面极片的制备工艺来说，目前大多均采用双面单层制备(涂布或转移)，即当A面制备完成后再进行B面制备。目前，评估极片两面加工均匀性的方法主要采用测量厚度、面密度以及电阻差异等，但由于制备时间及流程顺序的差异，通常会导致极片A、B面活性层的一致性受到影响，而极片A、B面活性层的差异必然引起电池一致性差，特别是A、B面涂层差异可能导致以下问题：两面面密度不一致、或者由于电导率不一样引起活性物质利用率不一致等导致A、B面实际的负/正极容量比N/P不一样，可能出现一面不析锂而另一面出现析锂现象，使得电池库伦效率降低或出现微短路及短路现象；或者，A、B面电导率及离子传输路径差异，会导致电池两面出现锂化程度或荷电状态不一样，长期循环过程中A、B面长期累积不同的应力导致极片出现裂纹，涂层脱落失效。同样的，在A、B各自面上
平行方向的差异以上两种问题也存在。可见，双面极片的不均匀性给高能量、高性能的能量密度电池的制备和应用带来显着困难，也严重影响电池的安全性和应用性能。而双面电极对两面电极稳定性的特别要求，也使得现有技术中利用干法辊压制备双电极极片，在集流体两侧活性层辊压正、负极的不同极片的方式并不适用于双面极片的稳定性要求；尤其是干性双面极片的特殊性，即其某些多层叠片全固态电池要求以及其极片边缘留边框结构，同样使得其无法像液态、半固态和部分少层数全固态电池一样，采用大尺寸双面复合后再裁小极片的方式。
[0006]因此，如何保证双面极片的A、B面涂层的均匀性，对于固态电池的性能具有重要的意义。

技术实现思路

[0007]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种固态电池双面极片，所述极片A、B面的厚度分布、面密度及电阻率一致性较好，应用性能更优；
[0008]本专利技术所要解决的第二个技术问题在于提供一种固态电池双面极片连续化制备方法，可有效提高正极片AB面厚度分布、面密度及电阻率的一致性，并且适用于正极片、负极片等多类型极片制备，有利于提高生产效率及电池循环稳定性；
[0009]本专利技术所要解决的第三个技术问题在于提供一种用于加工所述固态电池双面极片的辊压装置。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术所述的一种用于加工固态电池双面极片的辊压装置，包括转动方向彼此相反的第一辊压轴、第二辊压轴和第三辊压轴，选定的集流体带材在第一传动轴的驱动下经过所述第一辊压轴和第二辊压轴形成的辊压间隙，传送带在第二传动轴的驱动下经过所述第二辊压轴和第三辊压轴形成的辊压间隙；
[0011]所述双面极片选定的第一活性层和第二活性层分别置于所述集流体带材和传送带的对应位置处，使得所述第一活性层和第二活性层可以在所述第一辊压轴和第二辊压轴形成的辊压间隙处完全重合，并经所述第一辊压轴和第二辊压轴进行辊压处理，与所述集流体带材完成双面辊压复合，形成所需双面极片。
[0012]具体的，所述用于加工固态电池双面极片的辊压装置，所述第一辊压轴和所述第二辊压轴为热辊压轴，所述第三辊压轴为冷辊压轴。
[0013]具体的，所述用于加工固态电池双面极片的辊压装置，控制所述第一辊压轴和所述第二辊压轴的温度相同；
[0014]优选的，控制所述第一辊压轴和所述第二辊压轴的温度为60
‑
120℃。
[0015]具体的，所述用于加工固态电池双面极片的辊压装置，所述第二辊压轴的表面粗糙度大于所述传送带的表面粗糙度；
[0016]优选的，所述传送带为不锈钢传送带。
[0017]具体的，所述用于加工固态电池双面极片的辊压装置，所述辊压装置还包括设置于所述集流体带材运动方向的至少一组第四辊压轴和第五辊压轴；所述第四辊压轴和第五辊压轴的转动方向相反，所述双面极片经过所述第四辊压轴和第五辊压轴形成的辊压间隙完成第二次辊压处理；
[0018]优选的，所述第四辊压轴和第五辊压轴为热辊压轴；
[0019]优选的，所述第四辊压轴和第五辊压轴的辊压温度为60
‑
120℃。
[0020]本专利技术还公开了一种固态电极双面极片的制备方法，包括利用所述辊压装置将所述活性层在集流体两侧进行同步辊压复合的步骤。
[0021]具体的，所述固态电极双面极片的制备方法，包括如下步骤：
[0022](1)取选定的活性物质、导电剂、固态电解质及粘结剂，经干法加工得到连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于加工固态电池双面极片的辊压装置，其特征在于，包括转动方向彼此相反的第一辊压轴、第二辊压轴和第三辊压轴，选定的集流体带材在第一传动轴的驱动下经过所述第一辊压轴和第二辊压轴形成的辊压间隙，传送带在第二传动轴的驱动下经过所述第二辊压轴和第三辊压轴形成的辊压间隙；所述双面极片选定的第一活性层和第二活性层分别置于所述集流体带材和传送带的对应位置处，使得所述第一活性层和第二活性层可以在所述第一辊压轴和第二辊压轴形成的辊压间隙处完全重合，并经所述第一辊压轴和第二辊压轴进行辊压处理，与所述集流体带材完成双面辊压复合，形成所需双面极片。2.根据权利要求1所述用于加工固态电池双面极片的辊压装置，其特征在于，所述第一辊压轴和所述第二辊压轴为热辊压轴，所述第三辊压轴为冷辊压轴。3.根据权利要求1或2所述用于加工固态电池双面极片的辊压装置，其特征在于，控制所述第一辊压轴和所述第二辊压轴的温度相同；优选的，控制所述第一辊压轴和所述第二辊压轴的温度为60
‑
120℃。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述用于加工固态电池双面极片的辊压装置，其特征在于，所述第二辊压轴的表面粗糙度大于所述传送带的表面粗糙度；优选的，所述传送带为不锈钢传送带。5.根据权利要求1

【专利技术属性】
技术研发人员：陈少杰，王磊，袁文森，王志文，周宇楠，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：