本发明专利技术是一种动力型锂离子电池用电极的制造设备及其制造方法。包括振动盘、泡沫金属模具、电极固态填充料粉体箱、泡沫金属，泡沫金属模具置于振动盘上，电极固态填充料粉体箱置于泡沫金属模具的上方，泡沫金属置于泡沫金属模具内。本发明专利技术的集流体采用具有电导热导率高，比表面积大，通孔均匀细致等特点的泡沫金属，且泡沫金属的骨架结构穿插于活性物质粉末中进行加压得到结合力强的电极片，活性物质不易脱落，有效提高电极活性物质的电导率，降低内阻，减少电池产热和有利于散热，延长电池使用寿命；此外，本发明专利技术以固态活性物质直接填充泡沫金属，不使用水或非水溶剂，制得的极片无需烘烤去除溶剂，缩短了电池的制造周期，降低了能量消耗，节约了生产成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是一种动カ型锂离子电池用电极的制造设备及其制造方法，属于动カ型锂离子电池用电极的制造设备及其制造方法的改造技术。
技术介绍
石油短缺以及燃烧化石能源带来的环境污染问题使得世界各国加大了对电动汽车等新能源汽车的开发和产业化推进カ度。电池驱动的电动汽车以及混合动カ汽车，可以利用核电、风电和光伏电カ，也可以利用常规电カ夜间充电。这对减少汽车对化石燃料的过度依赖，平衡电カ需求都具有重大意义。以锂离子电池为代表的动カ电池技术受到各国政府、企业、大学等机构研究者的关注，成为电动汽车产业化过程的最关键技术之一。 目前，对于进一歩提高动力型锂离子电池的容量、功率、寿命，以及降低成本等问题各国均做了大量研究。电极的制造方法和具体エ艺条件是锂离子电池制造技术中的关键和核心步骤，不仅影响到电池的电化学性能，还决定电池的制造成本。目前锂离子电池电极的制造方法是将活性物质涂布于铝箔或者铜箔集流体表面，然后经烘烤、压片、切片制成电极片。这种技术和エ艺对于小型电池，特别是对于功率输出需求相对较低的3C类电器(计算机、通讯、消费类电子产品)用锂离子电池来讲，是ー种高效的生产方式。但是对于功率要求更高、寿命要求更长的动カ锂离子电池来讲，如果仍沿用上述制造极片的生产方式将会出现如下问题(1)由于箔状集流体与电池活性物质之间缺乏三维的机械固定作用，这样的电池在使用过程中将很快出现极板上活性物质之间以及活性物质与金属集流体之间电接触的恶化，甚至造成活性物质脱落，导致电池的容量损失，降低使用寿命。(2)采用涂布技木，活性物质中需加入较大数量的导电剂、黏结剂、溶剂等非电化学活性成分，降低了単位体积电极片中活性物质比例，同时大量粘合剂的存在还增加了内阻，不利于电池材料以及整个电池容量和功率性能的发挥。电池内阻的増加也直接影响电池充放电时的发热量，且对散热不利，造成电池温度过高以及电池内部温度不均衡，能使动カ型电池堆中的部分电池过早失效，造成电池堆维修和失效电池更换成本的剧烈增加。(3)由于粘合剂、合浆用溶剂中存在水或非水溶剂，必须经过高温烘烤エ艺加以去除，而随着电池正负极活性材料纳米化、多孔化发展趋势越来越明确，溶剂的去除将变得越来越困难。因此湿法制片エ艺对エ作环境的要求越来越高，耗费的能源越来越大，电池的制造成本也将直线上升。由于存在以上问题，大幅度改进动力型锂离子电池的极片制造エ艺，十分迫切和必要。电极中集流体的主要作用是集中传导电子、均匀分布电流。传统的电极集流体是铝箔和铜箔，用于制造动カ锂离子电池电极片时存在前述弊病。其中采用三维结构的泡沫金属集流体代替铝箔和铜箔，实现能耗更低的电极片制作エ艺很有发展潜力。中国专利申请号为200610154100. 5的专利申请中公开了ー种将泡沫金属用于锂离子二次电池的集流体，但还是沿用传统的拉浆等エ艺填涂集流体，电池正负极材料膏状体由活性物质、导电剂和粘结剂等在溶剂中混合得到。显然这ー专利技术仍然不能解决上述湿法エ艺制造动カ型锂离子电池极片所面临的三个问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于考虑上述问题而提供一种设计合理，方便实用的动カ型锂离子电池用电极的制造设备。用本专利技术制造的电极能有效提高电极活性物质的电导率，降低内阻，减少电池产热和有利于散热，延长动カ型锂离子电池使用寿命。本专利技术的另一目的在于提供ー种制作简便，生产效率高的动カ型锂离子电池用电极的制造方法。本专利技术不仅缩短电池的制造周期，大大降低能量消耗，且节约电池的生产成本。本专利技术的技术方案是本专利技术的动カ型锂离子电池用电极的制造设备，包括有振动盘、泡沫金属模具、电极固态填充料粉体箱、泡沫金属，其中泡沫金属模具置于振动盘上，电极固态填充料粉体箱置于泡沫金属模具的上方，泡沫金属置于泡沫金属模具内。上述填充后的泡沫金属放置于载物台上，并通过刮片刮平；上述刮平后的泡沫金属放置于能将填充后的泡沫金属均匀压实成薄片的成型模具内。 上述刮片是塑料刮片，或金属刮片，或合金刮片。上述成型模具的加压压カ为80—600吨/平方厘米。上述震动盘的下部安装有震动方向为上下的振动器；上述电极固态填充料粉体箱的材质是塑料，或金属，或金属合金。上述电极固态填充料粉体箱的底面开有通孔，开有通孔的底面的下面设置有通过开合控制活性物质粉体箱内粉末的下落的挡板。上述电极固态填充料粉体箱的底面开有的通孔为圆孔，孔与孔间的间距为l_5mm，圆孔的直径为O. 5mm-10mm。本专利技术的动カ型锂离子电池用电极的制造方法，包括如下步骤 1)确定电池电极的固态电极活性物质用量和泡沫金属的集流体尺寸根据动カ电池的实际制造要求，确定电池的固态电极活性物质的用量和泡沫金属的厚度尺寸； 2)配制电池电极固态填充料，切割泡沫金属电池电极的正极或负极材料为固态电极活性物质，固态电极活性物质为均匀细腻粉末，粉末颗粒的平均粒径为5nm-200 μ m,向粉末颗粒中添加固态导电剂和固态黏结剂，并搅拌混匀组成电极固态填充料；切割泡沫金属至所需尺寸，泡沫金属的长宽尺寸由泡沫金属模具的尺寸决定，泡沫金属的长宽尺寸比泡沫金属模具的尺寸小l_5mm，确保能完全放入其中； 3)向泡沫金属内填充电极固态填充料将切割好的泡沫金属置于泡沫金属模具中，把上述备好的电极固态填充料装入电极固态填充料粉体箱内，开启振动盘，打开电极固态填充料粉体箱挡板，粉末经带孔底面漏出，震动盘保持震动，直到电极固态填充料粉末填充完毕； 4)刮去多余粉末将填充有电极固态填充料的泡沫金属从泡沫金属模具中取出，置于载物台上，用刮片将填充后的泡沫金属表面多余粉末刮去； 5)压制成型将填充后的泡沫金属放置于成型模具内，根据所需要的极片厚度设置成型模具的加压压カ为80— 600吨/平方厘米，将填充后的泡沫金属均匀压实成薄片； 6)取片切割成电极极片将上述薄片从成型模具中取出，根据实际动カ电池參数需要确定极片尺寸，将薄片横切和分切成块，横切时预留极耳位置。上述泡沫金属的规格为PPI: 5-80，孔隙率50%_98%。上述电池的正极采用的固态电极活性物质包括磷酸铁锂(LiFeP04)、三元(Co、Ni、Mn)、锰酸锂(LiMn02、LiMn204)、磷酸钒锂(Li3V2 (PO4) 3)、镍酸锂(LiNi02)、钒酸锂(LiV3O8)中的任意一种或几种的组合，电池的负极采用的固态电极活性物质包括石墨、钛酸锂(Li4Ti5O12)、硅基负极材料、锡基负极材料中的任意ー种或几种的组合。本专利技术采用泡沫金属作为电池集流体，固态填充料填充其中采用加压エ艺制造动カ型锂离子电池极片，具有以下优点(I)三维骨架结构穿插于固态填充料粉末中，具有持久性三维机械握裹应力，活性物质不易脱落，对于充放电期间因脱嵌锂引起材料结构膨胀-收缩现象导致体积严重变形的正负极材料(如锡基和硅基负极材料)，具有抑制和矫正形变作用，从而较大的延长动カ型锂离子电池的寿命。(2)泡沫金属纤维状骨架结构比表面积巨大，电导热导率高，通孔均匀细致，活性物质填充其中，与其接触的内表面积达到最大化，显著缩短了电子的传输距离，减小了内阻，大大增强了动力 型锂离子电池的大电流放电能力，降低了大电流放电时所产生的热量，对于迅速散热也有很大帮助。(3)泡沫金属独特的网络结构允许采用固体干粉填充，电极固态填充料由电本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种动カ型锂离子电池用电极的制造设备，其特征在于包括有振动盘(I)、泡沫金属模具(2)、电极固态填充料粉体箱(3)、泡沫金属(4)，其中泡沫金属模具(2)置于振动盘(O上，电极固态填充料粉体箱(3)置于泡沫金属模具(2)的上方，泡沫金属(4)置于泡沫金属模具(2)内。2.根据权利要求I所述的动力型锂离子电池用电极的制造设备，其特征在于上述填充后的泡沫金属(4)放置于载物台(5)上，并通过刮片(6)刮平；上述刮平后的泡沫金属(4)放置于能将填充后的泡沫金属(4)均匀压实成薄片的成型模具(7)内。3.根据权利要求2所述的动力型锂离子电池用电极的制造设备，其特征在于上述刮片(6 )是塑料刮片，或金属刮片，或合金刮片。4.根据权利要求2所述的动力型锂离子电池用电极的制造设备，其特征在于上述成型模具(7)的加压压カ为80— 600吨/平方厘米。5.根据权利要求I至4任一项所述的动カ型锂离子电池用电极的制造设备，其特征在于上述震动盘(I)的下部安装有震动方向为上下的振动器；上述电极固态填充料粉体箱(3)的材质是塑料，或金属，或金属合金。6.根据权利要求5所述的动力型锂离子电池用电极的制造设备，其特征在于上述电极固态填充料粉体箱(3)的底面(31)开有通孔，开有通孔的底面(31)的下面设置有通过开合控制活性物质粉体箱(3)内粉末的下落的挡板(32)。7.根据权利要求5所述的动力型锂离子电池用电极的制造设备，其特征在于上述电极固态填充料粉体箱(3)的底面(31)开有的通孔为圆孔，孔与孔间的间距为l_5mm，圆孔的直径为 O. 5mm-10mm。8.根据权利要求I所述的动力型锂离子电池用电极的制造方法，其特征在于包括如下步骤 I)确定电池电极的固态电极活性物质用量和的集流体尺寸根据动カ电池的实际制造要求确定电池的固态电极活性物质的用量，并确定集流体采用泡沫金属(4)，且根据动カ电池的实际制造要求确定泡沫金属(4)的厚度尺寸； .2 )配制电池电极固态填充料，切割泡沫金属(4 ):电池...
【专利技术属性】
技术研发人员：张国庆，熊中琼，张云云，熊俊俏，李新喜，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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