干法极片及其制备方法和二次电池技术

本发明专利技术涉及一种干法极片及其制备方法和二次电池

【技术实现步骤摘要】
干法极片及其制备方法和二次电池


[0001]本专利技术涉及离子电池
，特别是涉及一种干法极片及其制备方法和二次电池
。

技术介绍

[0002]干法极片技术最早用于超级电容器领域，随着锂电池行业的快速发展以及降本和环境友好的要求，近年来干法极片技术也开始向锂离子电池领域拓展
。
与传统湿法工艺相比，干法极片技术最大的特点是生产过程不使用任何溶剂，具有低成本
、
环境友好
、
电极压实密度高
、
更适合预锂化和固态电池技术等优点
。
[0003]目前，干法极片技术可分为静电喷涂法和粉末挤压成型法两大工艺路线，其中前者一般采用非纤维化的粘结剂如聚偏氟乙烯
(PVDF)
，如利用静电喷涂法把含有钴酸锂
(LiCoO2)
等电极主材
、
导电剂和粘结剂
PVDF
的预混粉料喷涂在集流体上，再经过一道热辊压工序最终得到干法极片，测试结果显示干法极片比湿法极片具有更优的剥离强度及电化学性能，该工艺路线主要集中在高校研究
、
学术论文成果当中，目前鲜有企业把该技术进行产业化尝试，推测是受限于该技术的生产效率
、
成本等；而后者即粉末挤压成型法，是目前锂电池干法极片技术的主流工艺，具有较大的产业化潜力
。
然而，传统的干法极片的制备方法得到的电极膜片的外观
、
抗拉强度和剥离强度均较差，不利于广泛应用
。r/>
技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对如何改善电极膜片的外观
、
抗拉强度和剥离强度的问题，提供一种干法极片及其制备方法和二次电池
。
[0005]一种干法极片的制备方法，包括如下步骤：
[0006]将电极活性物质
、
导电剂和粘结剂混合均匀，所述粘结剂包括可纤维化聚合物，得到预混粉料；
[0007]对所述预混粉料进行气流研磨处理，得到气流研磨后的粉料；
[0008]对所述气流研磨后的粉料进行纤维化处理，所述纤维化处理的温度不小于所述可纤维化聚合物的玻璃化转变温度，得到纤维化后的物料；
[0009]对所述纤维化后的物料进行破碎处理，得到极片粉料；
[0010]对所述极片粉料进行挤压成型，得到干法膜片；以及
[0011]将所述干法膜片复合于集流体上，得到干法极片
。
[0012]本专利技术技术方案的干法极片的制备方法工艺简单，其中纤维化处理之前先对预混粉料进行气流研磨处理，能够提高预混粉料中导电剂和粘结剂的分散均匀程度；纤维化处理的过程中，纤维化处理的温度不小于可纤维化聚合物的玻璃化转变温度，能够显著增强粘结剂的纤维化能力，使粘结剂更易被纤维化
。
上述整体能够改善电极膜片的外观
、
抗拉强度和剥离强度，有利于广泛应用
。
[0013]在一个可行的实现方式中，通过气流粉碎机对所述预混粉料进行气流研磨处理，
所述气流粉碎机的喂料螺旋频率为
1Hz
～
50Hz
，所述气流粉碎机的分级涡轮频率为
1Hz
～
50Hz
，所述气流粉碎机的粉碎腔气体压力为
0.2MPa
～
0.4MPa
，所述气流粉碎机的进气流量为
0.1m3/min
～
5m3/min
，气流研磨的时间为
1min
～
60min。
[0014]在一个可行的实现方式中，所述纤维化处理的温度为
130℃
～
250℃
，纤维化处理的时间为
10min
～
60min。
[0015]在一个可行的实现方式中，所述纤维化处理的温度大于
130℃
且小于等于
200℃。
[0016]在一个可行的实现方式中，通过强力混合机对所述气流研磨后的粉料进行纤维化处理，所述强力混合机的搅拌浆的线速度为
25m/s
～
50m/s。
[0017]在一个可行的实现方式中，所述电极活性物质为锂离子电池正负极材料
、
钠离子电池正负极材料
、
镁离子电池正负极材料
、
钾离子电池正负极材料或者锌离子电池正负极材料，所述电极活性物质占所述预混粉料的质量分数为
80
％～
99.5
％；
[0018]所述导电剂选自导电炭黑
、
导电石墨
、
碳纳米管与
VGCF
中的至少一种，所述导电剂占所述预混粉料的质量分数为0％～
10
％；
[0019]所述可纤维化聚合物为聚四氟乙烯；
[0020]所述粘结剂还包括聚偏氟乙烯
、
聚丙烯酸
、
聚丙烯腈
、
羧甲基纤维素
、
丁苯橡胶与聚酰亚胺中的至少一种，所述粘结剂占所述预混粉料的质量分数为
0.5
％～
10
％
。
[0021]在一个可行的实现方式中，对所述极片粉料进行挤压成型，得到干法膜片的操作为：先将所述极片粉料挤压成自支撑的初始干法膜片，之后对所述初始干法膜片进行至少一次热辊压，得到压薄后的干法膜片
。
[0022]一种干法极片，所述干法极片通过上述任一的干法极片的制备方法制备得到
。
[0023]经过实验验证，采用上述干法极片的制备方法制备得到的干法极片中膜片外观均一且富有强度，抗拉强度和剥离强度均较高，有利于广泛应用
。
[0024]一种二次电池，包括上述的干法极片
。
[0025]经过实验验证，本专利技术技术方案的二次电池中，膜片外观均一且富有强度，抗拉强度和剥离强度均较高，有利于广泛应用
。
[0026]在一个可行的实现方式中，所述二次电池为锂离子电池
、
钠离子电池
、
镁离子电池
、
钾离子电池或者锌离子电池
。
附图说明
[0027]图1为本专利技术一实施方式的干法极片的制备方法的流程图；
[0028]图
2(a)
为实施例1制备的干法极片的扫描电镜
(SEM)
图；
[0029]图
2(b)
为实施例3制备的干法极片的扫描电镜
(SEM)
图；
[0030]图3为实施例1即石墨的连续收卷膜片的实物图；
[0031]图4为实施例3即三元镍钴锰层状氧化物
(Ni
＝
0.83)
的连续收卷膜片的实物图；
[0032]图5为实施例3的膜片的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种干法极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将电极活性物质
、
导电剂和粘结剂混合均匀，所述粘结剂包括可纤维化聚合物，得到预混粉料；对所述预混粉料进行气流研磨处理，得到气流研磨后的粉料；对所述气流研磨后的粉料进行纤维化处理，所述纤维化处理的温度不小于所述可纤维化聚合物的玻璃化转变温度，得到纤维化后的物料；对所述纤维化后的物料进行破碎处理，得到极片粉料；对所述极片粉料进行挤压成型，得到干法膜片；以及将所述干法膜片复合于集流体上，得到干法极片
。2.
根据权利要求1所述的干法极片的制备方法，其特征在于，通过气流粉碎机对所述预混粉料进行气流研磨处理，所述气流粉碎机的喂料螺旋频率为
1Hz
～
50Hz
，所述气流粉碎机的分级涡轮频率为
1Hz
～
50Hz
，所述气流粉碎机的粉碎腔气体压力为
0.2MPa
～
0.4MPa
，所述气流粉碎机的进气流量为
0.1m3/min
～
5m3/min
，气流研磨的时间为
1min
～
60min。3.
根据权利要求1所述的干法极片的制备方法，其特征在于，所述纤维化处理的温度为
130℃
～
250℃
，纤维化处理的时间为
10min
～
60min。4.
根据权利要求3所述的干法极片的制备方法，其特征在于，所述纤维化处理的温度大于
130℃
且小于等于
200℃。5.
根据权利要求1所述的干法极片的制备方法，其特征在于，通过强力混合机对所述气流研磨后的粉料进行纤维化处理，所述强力混合机的搅拌浆的线速度为
25m/s<...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳家星，吴子夏，李子坤，黄友元，
申请(专利权)人：深圳市贝特瑞新能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：