专利名称：：一种锂二次电池用单面膜极片的生产方法
技术领域：
：本发明涉及锂离子电池，具体涉及一种锂二次电池用单面膜极片的生产方法。
背景技术：
：目前锂二次电池正、负极片生产工艺流程为首先是将正极或负极粉料、导电剂、溶剂、粘结剂等混合制备成固液两相分散均匀的浆料，然后将浆料涂在金属箔的两个表面，接着做烘干处理和碾压处理，再裁切成型后进入电池组装工序。其中极片碾压流程如附图l所示随着锂二次电池应用领域越来越广，市场对其要求越来越多样化，例如降低厚度、提高能量密度和超薄型聚合物(软包装)锂电池。这样就催生了一种新的极片结构设计，主要是需要加工出只涂覆单面膜的极片。按照目前锂电池常规的加工工艺，必须将极片进行碾压，以提高活性物质的密度和其与金属箔材的粘结性，如果不碾压极片则会造成成品电池内阻很大、电池容量和循环等性能大大降低甚至无法使用。锂电池行业目前使用的碾压机均采用压辊、加压、转动方式，极片在碾压过程是线性表面短时间受力，因为金属箔材压延特性和涂覆在上面的正负极材料压延特性不同，受力结束后反弹情况也不相同，所以只涂覆单面膜的极片在碾压后都会朝向金属箔材表面方向巻曲，严重影响极片的后续加工，增加生产操作难度或无法操作(如图2所示)。单面膜极片碾压后极片巻曲非常严重，也使得此类结构设计的极片及超薄型聚合物(软包装)电池无法实现大规模生产。近十年来，我国的二次电池尤其是锂二次电池产量快速增长，产量和规模已经居于世界前列。但是在高端电池
技术领域：
例如圆柱形动力电池、聚合物电池、超薄型电池等方面和国外还有较大差距。如目前超薄型的化学电源电池，在实际中有很多应用，比如在电子书签，小型电子仪器，音乐贺年卡和生日贺卡，有主动电源的信用卡和银行卡，货物运输时位置追踪监控的信号发射源等等产品上的应用。目前超薄型的化学电源电池基本上只有美日等国家的少数大公司掌握该技术，超薄型锂电池国内更是鲜有生产。如果能解决单面膜极片加工存在的巻曲问题，也可以使超薄型聚合物(软包装)锂电池规模生产成为可能。为解决基片碾压处理产生的严重巻曲问题，现有的解决手段大多集中在涂膜工序中，如4中国专利申请CN200610061106.8、CN20071018523.l提供极片涂布的方法，以获得涂膜均匀的极片；CN200810066074公开一种锂离子电池正极极片的制作方法，主要解决涂膜粘结附着力问题，从而来提高极片加工性能，但是这些方法操作过程比较繁琐，而且也不是针对单面涂膜极片生产行之有效的方法。因此，现有技术中缺乏专门解决锂二次电池用单面膜极片的生产方法。
发明内容为有效解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种只需改变线性辊压时放置基片的方式和制片工艺流程，同时适当调整所涂敷膜层的材料配方和碾压时的工艺参数，就可以大大降低基片的巻曲程度，从而使得应用单面膜极片的锂电池包括超薄型聚合物(软包装)锂电池能够实现规模化生产。本发明的目的是通过以下技术方案得以实施的一种锂二次电池用单面膜极片的生产方法，所述的生产方法是将基片依次做涂膜、烘干、碾压处理，其中，所述的涂膜为单面涂膜，涂膜采用的正、负极材料中加入鳞片石墨；涂膜的基片烘干后对折或者两个基片重叠使未涂膜面相对再做碾压处理。在正负极材料配方内加入添加剂一特殊石墨即鳞片石墨，该石墨结构为鱼鳞片状。由于正负极材料及导电石墨等大多是球形或类球型结构，加入鱼鳞片状石墨后，在碾压时鳞片状石墨有平行滑动的能力并填充微观球形材料间的的空隙位置，使得球型结构的材料在碾压时产生的应力大大降低。所以添加有适量鳞片石墨添加剂的单面膜极片碾压结束后反弹情况减轻，可以有效降低极片巻曲。同时该添加剂和导电石墨是同一种化学成分-c(碳)，只是结构有差别，所以在加入该添加剂的同时又不会影响电池的任何性能。同时在碾压时将单面膜基片对折或者两层单面膜基片重叠后一起碾压，重叠时使未涂膜金属面相对。这样使得单面膜基片变相的成为"双面膜基片"进行碾压，在碾压过程中有效的减轻基片巻曲程度以利于连续碾压生产，获得合格极片。作为优选，根据本发明所述的生产方法，其中，所述鳞片石墨占正、负极材料重量的0.5-3%。作为优选，根据本发明所述的生产方法，其中，所述正极材料由9095wt。/。的钴酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂和三元材料等中的至少一种、15wt。/。的导电石墨、0.53wt。/。鳞片石墨和25。/。的PVDF(聚偏氟乙烯)组成。作为优选，根据本发明所述的生产方法，其中，所述负极材料由9095wt。/。的复合石墨、15wt。/。的导电石墨、0.53wt。/。的鳞片石墨组成25。/。的PVDF或者11.5。/。CMC(羧甲基纤维素)和23。/。SBR(苯乙烯聚丁橡胶)的组合物组成。作为优选，根据本发明所述的生产方法，其中碾压处理前将单面膜基片对折或者两层单面膜基片重叠后一起碾压，重叠时使未涂膜金属面相对，同时对应的膜层也要对齐(如图6所示)。作为优选，根据本发明所述的生产方法，其中，所述碾压处理中碾压的工艺参数为碾压速度为4-6米/分钟；压实密度为正极单面膜极片在2.0-3.6g/cm3、负极极片为1.2-1.5g/cm3。碾压单面膜极片时相应调整工艺参数，包括降低碾压速度至每分钟46米(常规双面膜极片工艺参数为10米以上)，减小极片的压实密度至正极单面膜极片2.03.6g/cm3，负极单面膜极片l.21.5g/cm3(常规双面膜极片工艺参数工艺参数为正极极片2.34.0g/cm3，负极极片1.61.7g/cm3)，这样不但可以保证电池性能，也最大程度的减小碾压过程的内部应力，以利于减轻极片巻曲。作为优选，根据本发明所述的生产方法，其中，所述基片为铜箔或铝箔，其厚度在920ym之间。作为优选，根据本发明所述的生产方法，其中，所述涂膜处理中膜层厚为50-150um。作为优选，根据本发明所述的生产方法，其中，所述碾压处理中采用辊压机，加压压力为10-100T(lT=1000kg，通常lMPa^Okg。)，温度为5-4CTC，转数为O.5-5r/min。作为优选，根据本发明所述的生产方法，其中，所述生产方法还包括碾压处理后做裁切成型处理。本发明提供的单面膜极片加工流程一般包括(如图3所示)首先将正极或负极粉料、溶剂、粘结剂、添加剂混合制备成固液两相分散均匀的浆料，然后将浆料涂在金属铝箔和铜箔的一个表面上并做烘干处理，碾压前将单面膜极片对折或两片单面膜极片重叠，重叠时单面膜极片的金属箔箔材表面相对，相对应的膜层也要对齐，其后再做碾压处理，即可获得所需的单面膜极片。将所得的单面膜极片再裁切成型后可进入组装电池工序。与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明能很好的解决单面膜极片碾压处理中产生严重巻曲，以至无法正常生产的问题，在锂二次电池设计和生产中有着非常实际和广阔的应用。例如，在各型号尺寸的方形叠片式锂电池中应用两片单面膜正极片起头和收尾，不但可以降低电池厚度，提高能量密度，还可以减少两片隔膜和一片铜箔的用量。由于隔膜和铜箔在锂电池成本中所占比例较高(一般情况下在2035%)，所以应用单面膜极片还可以较大幅度的降低生产成本。再例如，生产超薄型的聚合物(软包装)锂电池时，由于要必须使用单面膜极片，而常规工艺无法加工出合格的单面膜极片，应用本发明后可以保证极片生产和产品品质要求，所以本发明技术在超薄型锂电池方面的应用显得更为重要。图1是现有技术常规锂电池极片加工中碾压流程示意图；图2是现有技术锂电池用单面膜极片加工示意图3是本发明锂电池用单面膜极片加工示意图；图4是本发明实施例1涂膜工序示意图5是本发明实施例1两个单面膜极片碾压处理前叠放示意图;图6是本发明实施例1叠放后两个单面膜极片碾压处理示意图;图7是本发明实施例2—个单面膜极片碾压处理前对折示意图;图8是本发明实施例2—个单面膜极片对折后碾压处理示意图。具体实施例方式下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。铜箔或铝箔按照9-20um的规格准备，涂膜工序中膜厚控制在50—150ym。实施例l按照表1和表2中配方1所示准备正、负极原料，并添加溶剂按照常规方法制备出固液两相混合分散均匀的正、负极浆料。将制备的正、负极浆料分别涂覆在金属铝箔的一个表面上(如图4所示)，然后烘干。取两巻单面膜极片巻，将两巻单面膜极片叠放(如图5所示)，使得两巻单面膜极片的金属箔面相对，同时对应的膜层也要对齐。然后将叠放好的两巻单面膜极片巻送入碾压机中进行碾压处理(如图6所示)，碾压工艺参数为碾压速度为4-6米/分钟、正极单面膜极片压实密度为2.0-3.6g/cm3、负极单面膜极片压实密度为1.2-1.5g/cm3，加压压力10-IOOT，碾压温度5-4(TC，碾压机转速O.5-5r/min。碾压完成后分别将单面膜极片收巻，分切成型，进入下一步工序抓组装电池。实施例2按照表1和表2中配方2所示准备正、负极原料，并添加溶剂按照常规方法制备出固液两相混合分散均匀的正、负极浆料。将制备的正、负极浆料分别涂覆在金属铜箔的一个表面上(如图4所示)，然后烘干。取两巻制备的单面膜极片巻，将两巻单面膜极片叠放(如图5所示)，使得两巻单面膜极片的金属箔面相对，同时对应的膜层也要对齐。然后将叠放好的两巻单面膜极片巻送入碾压机中进行碾压处理(如图6所示)，碾压工艺参数为碾压速度为4-6米/分钟、正极单面膜极片压实密度为2.0-3.6g/cm3、负极单面膜极片压实密度为1.2-1.5g/cm3，加压压力10-100T，碾压温度5-4(TC，碾压机转速O.5-5r/min。碾压完成后分别将单面膜极片收巻，分切成型，进入下一步工序抓组装电池。实施例3按照表1和表2中配方3所示准备正、负极原料，并添加溶剂按照常规方法制备出固液两相混合分散均匀的正、负极浆料。将制备的正、负极浆料分别涂覆在金属铝箔的一个表面上(如图4所示)，然后烘干。取一巻制备的单面膜极片巻，将其对折(如图7所示)，使得单面膜极片的金属箔面相对，同时对应的膜层也要对齐。然后将对折好的单面膜极片巻送入碾压机中进行碾压处理(如图8所示)，碾压工艺参数为碾压速度为4-6米/分钟、正极单面膜极片压实密度为2.0-3.6g/cm3、负极单面膜极片压实密度为1.2-1.5g/cm3，加压压力10-100T，碾压温度5-40°C，碾压机转速O.5-5r/min。碾压完成后将单面膜极片收巻，分切成型，进入下一步工序抓组装电池。实施例4按照表1和表2中配方4所示准备正、负极原料，并添加溶剂按照常规方法制备出固液两相混合分散均匀的正、负极浆料。将制备的正、负极浆料分别涂覆在金属铜箔的一个表面上(如图4所示)，然后烘干。取一巻制备的单面膜极片巻，将其对折(如图7所示)，使得两巻单面膜极片的金属箔面相对，同时对应的膜层也要对齐。然后将对折好的单面膜极片巻送入碾压机中进行碾压处理(如图8所示)，碾压工艺参数为碾压速度为4-6米/分钟、正极单面膜极片压实密度为2.0-3.6g/cm3、负极单面膜极片压实密度为1.2-1.5g/cm3，加压压力10-100T，碾压温度5-40°C，碾压机转速O.5-5r/min。碾压完成后将单面膜极片收巻，分切成型，进入下一步工序抓组装电池。实施例5按照表1和表2中配方5所示准备正、负极原料，并添加溶剂按照常规方法制备出固液两相混合分散均匀的正、负极浆料。其他操作同实施例l。实施例6按照表1和表2中配方6所示准备正、负极原料，并添加溶剂按照常规方法制备出固液两相混合分散均匀的正、负极浆料。其他操作同实施例3。表1实施例1-6正极材料原料配方(g〕<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表2实施例1-6负极材料原料配方〔g)窗aS_口石墨人造石墨天然石墨改性天然石墨导电石墨錢片石墨PVDFCMCSBR194I1131-521-5卯0.54.54I2.52.5t595I22应用例l使用本发明方法制备的单面膜极片可以显著降低电池厚度表3相同长宽尺寸和容量的叠片电池使用单面膜厚度降低效果类别项目比较正负极片厚度参数正负极双面极片正极化12()mm，负极IU20mm正极单面极片厚度正极单面膜极片厚度0.070mm日前使用常规极片电池正/负极片数15/16l國5/6成品电池厚度4.766mm3.336mm1,966mm使用正极单面膜极片正/负极片数正极双而膜极片14片+iH极单面膜2片，负极片15正极双而膜极片9片+正极单面膜2片，负极片IO正极双面膜极片4片+正极单面膜2片，负极片5成品电池厚度4.636mm3.1456mml申65mm使用单面膜极片后电池厚度减少2.7%5.7%11,6%应用例2将本发明方法制备的单面膜极片用于超薄型聚合物(软包装)锂电池表四趄簾型歪合物〔K包装)锂二次电*设计类别使用常规极片的设计i使用单面臈极片的设计2使用单面臈极片的设计3电池组件正极片正极一片，厗度a.120单面膜正极二片，总厍度a.MOmm单面膜正极一片，总厚度0.07[l皿负极片负校二片，总厚度D.26Clim负极一片，厍度O.L30論单面底负极一片，厍度O.CTOmmP亮膜四屋，总厚度O.[!8CI皿二层，总厚度C.040皿三屋，总厚度。.,皿电;也外壳外壳总厍度O.2[10nm外壳总厚度O.200mm外完总厚度O.200皿成品电i也厚度0.了3mm0.54皿0.40匪设计2和设计3使用单面胰极片后，成品电池厚度大大降低。由千减少了响箔相PI膜的使用，也大幅度的降低了电池成本。由上面应用例可以看出，相同容量的方形聚合物锂电池如果使用本发明制备的单面膜极片，电池厚度可以减少315%，容量越小的电池减小的厚度效果越明显。尤其是超薄型聚合物(软包装)锂电池，必须使用单面膜极片，而且其降低电池厚度的效果更加明显。同时由表中也可以看到，因为可以减少铜箔和隔膜等价格较高原材料的使用量，所以也可以降低生产成本。权利要求1.一种锂二次电池用单面膜极片的生产方法，所述的生产方法是将基片依次做涂膜、烘干、碾压处理，其特征在于，所述的涂膜为单面涂膜，涂膜采用的正、负极材料中加入鳞片石墨；涂膜的基片烘干后对折或者两个基片重叠使未涂膜面相对再做碾压处理。2如权利要求l所述的生产方法，其特征在于，所述鳞片石墨占正、负极材料重量的O.5-3wt%。3如权利要求2所述的生产方法，其特征在于，所述正极材料由9095wt。/。的钴酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂和三元材料中的至少一种、15wt。/。的导电石墨、0.53wt。/。的鳞片石墨、25wt。/。的PVDF组成。4如权利要求2所述的生产方法，其特征在于，所述负极材料由9095wty。的复合石墨、人造石墨、天然石墨和改性天然石墨中的至少一种、15wty。的导电石墨、0.53wt。/。的鳞片石墨、25wt。/。的PVDF或者l2wt。/。CMC和1.53wt。/。SBR组合物组成。5如权利要求l所述的生产方法，其特征在于，所述碾压处理前将单面膜基片对折或者两层单面膜基片重叠后再一起碾压，重叠时使未涂膜面相对，同时对应的膜层膜也要对齐。6如权利要求l所述的生产方法，其特征在于，所述碾压处理中碾压工艺参数为碾压速度为4-6米/分钟；压实密度正极单面膜极片在2.0-3.6g/cm3、负极单面膜极片在1.2-1.5g/cm3。7如权利要求l所述的生产方法，其特征在于，所述基片为铜箔或铝箔，其厚度在920ym。8如权利要求l所述的生产方法，其特征在于，所述涂膜处理中膜厚为50-150ym。9如权利要求l所述的生产方法，其特征在于，所述碾压处理中采用辊压机，加压压力为10-100T，温度为5-40。C，转数为O.5-5r/min。10.如权利要求l所述的生产方法，其特征在于，所述生产方法还包括碾压处理后做裁切成型处理。全文摘要本发明公开一种锂二次电池用单面膜极片的生产方法，所述的生产方法是将金属基片依次做涂膜、烘干、碾压处理，其中，所述的涂膜处理为单面涂膜，涂膜采用的正、负极材料中加入鳞片石墨；涂膜并烘干的基片对折或者两层单面膜基片重叠使未涂膜的金属箔面相对再做碾压处理。本发明有效解决了锂二次电池用单面膜极片在加工过程中存在卷曲非常严重的问题。单面膜极片在锂二次电池的型号设计中有很广阔的应用，使用单面膜极片可以降低锂电池的厚度和提高锂电池能量密度、也可以降低电池成本、尤其适合制备超薄型聚合物(软包装)锂电池。文档编号H01M4/04GK101635351SQ20091030079公开日2010年1月27日申请日期2009年3月11日优先权日2009年3月11日发明者朱修锋,田江涛申请人:万向电动汽车有限公司;万向集团公司