1.本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种
锂电池正极片制造工艺。
背景技术：
2.传统锂电池正极片涂布工艺制备厚极片较困难，导致锂电池的能量密度低；涂布工序使用有机溶剂导致环境污染；设备成本和电池的生产成本成本高；并且传统锂电池正极片制造工艺中采用的集流体铝箔厚度10μm已经接近瓶颈；对于高镍材料、lto正极等，涂布环境控制要求较高；补锂技术也难以实施。
3.干法电极较湿法工艺电极节约合浆、涂布能耗、降低设备成本并且不添加nmp等有机溶剂，具有绿色环保的突出优点，制得厚电极极片压实好，有利于开发高能量密度电芯，是下一代极具发展潜力的新型电极。
技术实现要素：
4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种锂电池正极片制造工艺，制得的厚极片能量密度更高，更适合高镍体系、
固态电池，极片补锂技术更简单可行；不须复杂的涂布设备，电池生产成本更低，绿色环保。
5.为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
6.一种锂电池正极片制造工艺，依次包括以下步骤：
7.(1)正极粉料预处理；
8.(2)一次热辊压成膜；
9.(3)二次热辊压成膜；
10.(4)复合热辊压膜。
11.优选地，步骤(1)，所述正极粉料由92％wt-96％wt
磷酸铁锂e80、3.5％wt炭黑、1.5％-5％ptfe和0.5％wt-2％wt粘贴剂组成。
12.优选地，步骤(1)，正极粉料预处理：搅拌预混
→
气流纤维化
→
烘箱加热。
13.较佳地，所述搅拌预混：使用搅拌机将正极粉料预混均匀，搅拌机的转速为1000r/min。
14.较佳地，所述气流纤维化：使用气流粉碎机处理，分级轮转速为50hz-150hz，工作气压为0.8mpa。
15.较佳地，所述烘箱加热：烘箱内的温度设定为260℃-300℃，作用在于使ptfe粉料在高温下软化，经超音速纤维拉丝或高频率气流碎拉丝处理，将活性物质、导电剂织网缠牢固。
16.优选地，步骤(2)，一次热辊压成膜：将预处理后的正极粉料热压成要求规格的一次料膜，并且完成切边、收卷工序，得到一次成膜膜片；
17.其中，所述一次成膜膜片的厚度控制为150μm-350μm，热压温度控制为180℃-200℃。
18.优选地，步骤(3)，二次热辊压成膜：对辊压成形后的一次成膜膜片进行二次辊压，将一次成膜膜片压至要求规格的二次成膜膜片；
19.其中，所述二次成膜膜片的厚度控制为50μm-150μm，热压温度控制为180℃-200℃。
20.优选地，步骤(4)，复合热辊压膜：将涂胶铜箔和二次成膜膜片热压复合，依次包括放卷、接带、热复合、收卷工序，得到复合成膜膜片；
21.其中，所述复合成膜膜片的厚度控制为50μm-150μm，热压温度控制为180℃-200℃。
22.传统的涂布工艺制备厚极片较困难，导致锂电池能量密度低；干法电极极片制备更适合加工厚极片，可提高电池能量密度；传统涂布工序使用有机溶剂导致环境污染，采用干法工艺无需任何溶剂，仅仅通过粘结剂的纤维化作用即可制备极片，减少对环境污染；传统涂布工序设备成本高，干法电极制片可以降低设备成本，电池生产成本更低。
23.本发明核心技原理在于：
24.1.ptfe：气流粉碎处理混合物经气流粉碎处理机将ptfe胶团造丝，在造丝过程中将活性炭及导电剂同时进行困扎，形成类似于棉花糖的粘性物料，经过加热后粘性胶团中的ptfe纤维之间进行胶合并且结晶，形成稳定的碳膜电极
25.2.ptfe粉体在高温260℃以上软化，经过超音速纤维拉丝或高频率气流碎拉丝处理，将活性物质、导电剂织网缠绕固定，最后经热压胶合重结晶的作用下膜片成型和复合压制成极片。
26.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果如下：
27.1.
″
干”：无需任何溶剂，仅仅通过粘结剂的纤维化作用即可制备极片；
28.2.
″
厚”：极片制备过程为辊压由厚变薄的过程，更适合加工厚极片；
29.3.
″
高”：能量密度更高(＞300wh/kg，理论上500wh/kg)，更适合高镍体系，固态电池；极片补锂技术更简单可行；
[0030]4″
低”：不需要复杂的涂布设备，电池生产成本更低(成本预期降低约10％-20％)；
[0031]5″
净”：不需要湿法污染的涂布浆料，无污染，无需耗能烘干，无需大面经生产厂房，电池生产成本相对更低，绿色环保。
附图说明
[0032]
图1本发明一次热辊压成膜的工艺流程示意图；
[0033]
图2本发明二次热辊压成膜的工艺流程示意图；
[0034]
图3本发明复合热辊压膜的工艺流程示意图。
具体实施方式
[0035]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下则结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解，以下描述仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0036]
本文中所用的术语
″
包含”、
″
包括”、
″
含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性
的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
[0037]
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或者优选值与任何范围下限或优选值的任意一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围
″
1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围
″
1至4”、
″
1至3”、
″
1至2”、
″
1至2和4至5”、
″
1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外地说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
[0038]
下面结合对本发明的具体实施例做详细说明。
[0039]
实施例1
[0040]
(一)正极的制备
[0041]
(1)正极粉料预处理，包括如下步骤：搅拌预混
→
气流纤维化
→
烘箱加热；
[0042]
s1.搅拌预混：使用搅拌机将正极粉料预混均匀，搅拌机的转速为1000r/min；
[0043]
s2.气流纤维化：使用气流粉碎机处理，分级轮转速为100hz，工作气压为0.8mpa；
[0044]
s3.烘箱加热：烘箱内的温度设定为280℃，作用在于：使ptfe粉料在高温下软化，经超音速纤维拉丝或高频率气流碎拉丝处理，将活性物质、导电剂织网缠牢固；
[0045]
其中，所述正极粉料由94％wt磷酸铁锂e80、3.5％wt炭黑、2％ptfe和0.5％wt粘贴剂组成。
[0046]
(2)一次热辊压成膜(用于将粉料热压成要求规格的料膜，并完成切边、收卷工序)：将预处理后的正极粉料热压成要求规格的一次料膜，并且完成切边、收卷工序，得到一次成膜膜片；
[0047]
其中，所述一次成膜膜片的厚度控制为250μm，热压温度控制为190℃。
[0048]
(3)二次热辊压成膜(用于对辊压成形的料膜进行二次辊压，将料膜压至工艺要求的厚度尺寸和精度)：对辊压成形之后的一次成膜膜片进行二次辊压，将一次成膜膜片压至要求规格的二次成膜膜片；
[0049]
其中，所述二次成膜膜片的厚度控制为100μm，热压温度控制为190℃。
[0050]
(4)复合热辊压膜(用于将涂胶铜箔和炭膜热压复合在一起，包括放卷、接带、热复合、收卷等工序)：将涂胶铜箔和二次成膜膜片热压复合，依次包括放卷、接带、热复合、收卷工序，得到复合成膜膜片；
[0051]
其中，所述复合成膜膜片的厚度控制为100μm，热压温度控制为190℃。
[0052]
(二)负极的制备
[0053]
将负极活性材料(二次颗粒针状焦)、sp(导电炭黑)、cmc和sbr与去离子水混匀制成负极浆料，将负极浆料均匀涂在4.5μm铜箔的正、反两面上，接着辊压，压实密度为1.7g/cc，然后模切制得负极片；
[0054]
(三)卷芯的制备
[0055]
将(1)和(2)制备的正极片和负极片与陶瓷涂层隔膜(7+3)卷绕成卷芯。
[0056]
(四)电解液的制备
[0057]
将lipf6(1摩尔/升的浓度)和添加剂vc(1％)溶解在pc(碳酸丙烯酯)/ec(碳酸乙烯酯)/dmc(碳酸二甲酯)＝1∶1∶1(体积比)的混合溶剂中，形成电解液。
[0058]
(五)电池的装配
[0059]
将步骤(3)得到的卷芯置于壳体内，再注入步骤(4)配制的电解液，制成锂离子电池。
[0060]
实施例2
[0061]
(一)正极的制备
[0062]
(1)正极粉料预处理，包括如下步骤：搅拌预混
→
气流纤维化
→
烘箱加热；
[0063]
s1.搅拌预混：使用搅拌机将正极粉料预混均匀，搅拌机的转速为1000r/min；
[0064]
s2.气流纤维化：使用气流粉碎机处理，分级轮转速为150hz，工作气压为0.8mpa；
[0065]
s3.烘箱加热：烘箱内的温度设定为260℃，作用在于：使ptfe粉料在高温下软化，经超音速纤维拉丝或高频率气流碎拉丝处理，将活性物质、导电剂织网缠牢固；
[0066]
其中，所述正极粉料由92％wt磷酸铁锂e80、3.5％wt炭黑、3.5％ptfe和1％wt粘贴剂组成。
[0067]
(2)一次热辊压成膜(用于将粉料热压成要求规格的料膜，并完成切边、收卷工序)：将预处理后的正极粉料热压成要求规格的一次料膜，并且完成切边、收卷工序，得到一次成膜膜片；
[0068]
其中，所述一次成膜膜片的厚度控制为150μm，热压温度控制为200℃。
[0069]
(3)二次热辊压成膜(用于对辊压成形的料膜进行二次辊压，将料膜压至工艺要求的厚度尺寸和精度)：对辊压成形之后的一次成膜膜片进行二次辊压，将一次成膜膜片压至要求规格的二次成膜膜片；
[0070]
其中，所述二次成膜膜片的厚度控制为150μm，热压温度控制为180℃。
[0071]
(4)复合热辊压膜(用于将涂胶铜箔和炭膜热压复合在一起，包括放卷、接带、热复合、收卷等工序)：将涂胶铜箔和二次成膜膜片热压复合，依次包括放卷、接带、热复合、收卷工序，得到复合成膜膜片；
[0072]
其中，所述复合成膜膜片的厚度控制为50μm，热压温度控制为200℃。
[0073]
(二)负极的制备
[0074]
将负极活性材料(二次颗粒针状焦)、sp(导电炭黑)、cmc和sbr与去离子水混匀制成负极浆料，将负极浆料均匀涂在4.5μm铜箔的正、反两面上，接着辊压，压实密度为1.7g/cc，然后模切制得负极片；
[0075]
(三)卷芯的制备
[0076]
将(1)和(2)制备的正极片和负极片与陶瓷涂层隔膜(7+3)卷绕成卷芯。
[0077]
(四)电解液的制备
[0078]
将lipf6(1摩尔/升的浓度)和添加剂vc(1％)溶解在pc(碳酸丙烯酯)/ec(碳酸乙烯酯)/dmc(碳酸二甲酯)＝1∶1∶1(体积比)的混合溶剂中，形成电解液。
[0079]
(五)电池的装配
[0080]
将步骤(3)得到的卷芯置于壳体内，再注入步骤(4)配制的电解液，制成锂离子电池。
[0081]
实施例3
[0082]
(一)正极的制备
[0083]
(1)正极粉料预处理，包括如下步骤：搅拌预混
→
气流纤维化
→
烘箱加热；
[0084]
s1.搅拌预混：使用搅拌机将正极粉料预混均匀，搅拌机的转速为1000r/min；
[0085]
s2.气流纤维化：使用气流粉碎机处理，分级轮转速为50hz，工作气压为0.8mpa；
[0086]
s3.烘箱加热：烘箱内的温度设定为300℃，作用在于：使ptfe粉料在高温下软化，经超音速纤维拉丝或高频率气流碎拉丝处理，将活性物质、导电剂织网缠牢固；
[0087]
其中，所述正极粉料由92％wt磷酸铁锂e80、3.5％wt炭黑、3.5％ptfe和1％wt粘贴剂组成。
[0088]
(2)一次热辊压成膜(用于将粉料热压成要求规格的料膜，并完成切边、收卷工序)：将预处理后的正极粉料热压成要求规格的一次料膜，并且完成切边、收卷工序，得到一次成膜膜片；
[0089]
其中，所述一次成膜膜片的厚度控制为350μm，热压温度控制为180℃。
[0090]
(3)二次热辊压成膜(用于对辊压成形的料膜进行二次辊压，将料膜压至工艺要求的厚度尺寸和精度)：对辊压成形之后的一次成膜膜片进行二次辊压，将一次成膜膜片压至要求规格的二次成膜膜片；
[0091]
其中，所述二次成膜膜片的厚度控制为50μm，热压温度控制为200℃。
[0092]
(4)复合热辊压膜(用于将涂胶铜箔和炭膜热压复合在一起，包括放卷、接带、热复合、收卷等工序)：将涂胶铜箔和二次成膜膜片热压复合，依次包括放卷、接带、热复合、收卷工序，得到复合成膜膜片；
[0093]
其中，所述复合成膜膜片的厚度控制为150μm，热压温度控制为200℃。
[0094]
(二)负极的制备
[0095]
将负极活性材料(二次颗粒针状焦)、sp(导电炭黑)、cmc和sbr与去离子水混匀制成负极浆料，将负极浆料均匀涂在4.5μm铜箔的正、反两面上，接着辊压，压实密度为1.7g/cc，然后模切制得负极片；
[0096]
(三)卷芯的制备
[0097]
将(1)和(2)制备的正极片和负极片与陶瓷涂层隔膜(7+3)卷绕成卷芯。
[0098]
(四)电解液的制备
[0099]
将lipf6(1摩尔/升的浓度)和添加剂vc(1％)溶解在pc(碳酸丙烯酯)/ec(碳酸乙烯酯)/dmc(碳酸二甲酯)＝1∶1∶1(体积比)的混合溶剂中，形成电解液。
[0100]
(五)电池的装配
[0101]
将步骤(3)得到的卷芯置于壳体内，再注入步骤(4)配制的电解液，制成锂离子电池。
[0102]
测试实施例1-3制得的电池放电性能和循环寿命，并计算其能量密度，结果如下表1所示。
[0103]
表1实施例1-3制得的磷酸铁锂电池性能测试结果
[0104][0105]
上述实施例仅是本发明的较优实施方式，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修饰、修改及替代变化，均属于本发明技术方案的范围内。技术特征：
1.一种锂电池正极片制造工艺，其特征在于，依次包括以下步骤：(1)正极粉料预处理；(2)一次热辊压成膜；(3)二次热辊压成膜；(4)复合热辊压膜。2.根据权利要求1所述的一种锂电池正极片制造工艺，其特征在于，步骤(1)，所述正极粉料由92％wt-96％wt磷酸铁锂e80、3.5％wt炭黑、1.5％-5％ptfe和0.5％wt-2％wt粘贴剂组成。3.根据权利要求1或2所述的一种锂电池正极片制造工艺，其特征在于，步骤(1)，正极粉料预处理：搅拌预混
→
气流纤维化
→
烘箱加热。4.根据权利要求3所述的一种锂电池正极片制造工艺，其特征在于，所述搅拌预混：使用搅拌机将正极粉料预混均匀，搅拌机的转速为1000r/min。5.根据权利要求3所述的一种锂电池正极片制造工艺，其特征在于，所述气流纤维化：使用气流粉碎机处理，分级轮转速为50hz-150hz，工作气压为0.8mpa。6.根据权利要求3所述的一种锂电池正极片制造工艺，其特征在于，所述烘箱加热：烘箱内的温度设定为260℃-300℃。7.根据权利要求1所述的一种锂电池正极片制造工艺，其特征在于，步骤(2)，一次热辊压成膜：将预处理后的正极粉料热压成要求规格的一次料膜，并且完成切边、收卷工序，得到一次成膜膜片；其中，所述一次成膜膜片的厚度控制为150μm-350μm，热压温度控制为180℃-200℃。8.根据权利要求1所述的一种锂电池正极片制造工艺，其特征在于，步骤(3)，二次热辊压成膜：对辊压成形后的一次成膜膜片进行二次辊压，将一次成膜膜片压至要求规格的二次成膜膜片；其中，所述二次成膜膜片的厚度控制为50μm-150μm，热压温度控制为180℃-200℃。9.根据权利要求1所述的一种锂电池正极片制造工艺，其特征在于，步骤(4)，复合热辊压膜：将涂胶铜箔和二次成膜膜片热压复合，依次包括放卷、接带、热复合、收卷工序，得到复合成膜膜片；其中，所述复合成膜膜片的厚度控制为50μm-150μm，热压温度控制为180℃-200℃。
技术总结
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂电池正极片制造工艺，依次包括以下步骤：(1)正极粉料预处理；(2)一次热辊压成膜；(3)二次热辊压成膜；(4)复合热辊压膜。本发明无需任何溶剂，仅仅通过粘结剂的纤维化作用即可制备极片；极片制备过程为辊压由厚变薄的过程，更适合加工厚极片；能量密度更高(＞300Wh/Kg，理论上500Wh/Kg)，更适合高镍体系，固态电池；极片补锂技术更简单可行；不需要复杂的涂布设备，电池生产成本更低(成本预期降低约10％-20％)；不需要湿法污染的涂布浆料，无污染，无需耗能烘干，无需大面经生产厂房，电池生产成本相对更低，绿色环保。绿色环保。绿色环保。
技术研发人员：陈文炬 陈富源 孙玉龙 白科 何涛斌
受保护的技术使用者：江西安驰新能源科技有限公司
技术研发日：2022.04.20
技术公布日：2022/7/15
声明：
“锂电池正极片制造工艺的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：江西安驰新能源科技有限公司
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2024年05月17日 ~ 19日 
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