一种极片的制备方法、电池的制备方法与流程

1.本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种极片的制备方法、电池的制备方法。


背景技术：

2.随着社会的发展便携性电子设备在人类的生活中带来了极大地便利，特别是随着可穿戴电子设备的普及人类的生活越来越智能。例如降噪耳机可以使得人们屏蔽复杂的外界噪音专心做自己的事情以及享受高品质的音乐；例如按摩仪可以缓解疲劳；制备服饰、智能手表和手环可以随时检测人的身体健康数据，另外智能服饰可以在冬天给大家打来温暖夏天带来凉爽。新能源汽车减少了化石能源的使用，给人们的生活带来了便利。
3.但现有技术中储能器件的缺点在于不能够弯折，使得智能手表、手环和耳机的待机时间短。目前，现有技术中也有对电池柔性进行改进的方法，如公开号为cn112002933a的专利申请公开一种柔性电池组的制备方法及制得的柔性电池组，对电池的制备方法进行改进，从而获得具有柔性的电池组，但该柔性电池组的制备工艺较复杂，量产后成本较高。
4.公开号为cn103378344a的专利一种电池极片及制备方法，抑制电池过放，同时可以提高电池的过充能力，从而大大提高电池在过充、过放情况下的循环寿命，但是现有技术中极片的制备方法获得的极片无法改善极片的弯折性能和安全性能。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于现有技术中极片的制备方法制得的极片弯折性能、安全性能较差和极耳只能放置在极片的两端。
6.本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题：
7.一种极片的制备方法，所述极片包括集流体、连接带和活性材料层；所述集流体的个数为两个以上，所述连接带位于相邻集流体之间；
8.所述集流体上设有空白区和覆料区，所述空白区位于集流体的端部，所述空白区与连接带连接，所述活性材料层位于覆料区；
9.所述极片的制备方法包括以下步骤：
10.(1)将活性材料涂布或喷涂在集流体上；
11.(2)在干燥前去除连接带和若干个集流体空白区上的活性材料，然后进行干燥后辊压，或在干燥后去除集流体空白区和连接带上的活性材料，然后进行辊压，获得极片；
12.(3)所述活性材料为负极活性材料时，获得的极片为负极极片；所述活性材料为正极活性材料时，获得的极片为正极极片。
13.有益效果：本发明中的极片受到弯曲时，连接带易发生弯折，但由于去除了连接带上负载的活性材料，因此，能够改善极片的弯折性能和安全性能。
14.采用本发明的制备方法，可以高效率的制备出短活性材料长度(每一次上载活性材料的长度)和短空白间距(在集流体上两段加载活性材料之间的距离)的极片；
15.可以均匀的将活性材料加载到集流体上，从而使得制备的电池具有良好的电化学
性能；可以方便的回收不需要部位的活性材料，从而降低成本和保护环境；
16.采用本发明的方法制备的电池不易出现短路、毛刺等现象，制得的电池具有优异的柔性和安全性能。同时采用喷涂方法的成本低于涂布方法的成本。
17.集流体表面预留的空白区未负载活性材料层，且该空白区与连接带连接，可以在极片封装时保护边缘部分的活性材料层不被破坏，在电池弯折时不破坏边缘处的活性材料，同时提升电池的安全性，使电池在弯折时不会发生短路。
18.本发明中的极片可以将极耳直接焊接在集流体的空白区，可以降低电池整体的内阻，提升电池的充放电性能和容量。
19.优选地，将连接带进行裁剪。
20.优选地，将干燥后的集流体进入有机溶剂中，然后擦除集流体空白区上的活性材料。
21.有益效果：高效率的在集流体上完成活性材料的加载；可以低成本的完成短活性材料长度和短空白间距的极片的制备；可以快速的制备出需要的极片，减少电池制备时间和成本，尤其在制备小批量产品时具有周期短的优点。
22.优选地，所述有机溶剂包括丙酮、甲醇或乙醇。
23.优选地，所述活性材料为正极活性材料或负极活性材料。
24.优选地，所述正极活性材料的制备方法包括以下步骤：将正极材料、粘结剂、导电剂和溶剂混合。
25.优选地，所述负极活性材料的制备方法包括以下步骤：将负极材料、粘结剂、导电剂和溶剂混合。
26.优选地，所述正极材料包括磷酸铁锂(lfp)、钴酸锂(lco)、锰酸锂(lmo)、镍锰酸锂、镍钴锰三元正极材料(ncm)、镍钴铝三元正极材料(nca)、富锂层状材料、ni(oh)2、nio(oh)中的一种或多种。
27.优选地，所述负极材料包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、碳硅负极、钛酸锂、储氢合金、氧化镉粉、锌片中的一种或多种。
28.优选地，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯(pvdf)、聚氧化乙烯(peo)、丁苯橡胶(sbr)、羧甲基纤维素钠(cmc-na)、聚四氟乙烯(ptfe)、羟丙基甲基纤维素(hpmc)中的一种或多种。
29.优选地，所述导电剂包括碳纳米管(cnt)、炭黑(sp)、石墨粉、纳米碳纤维、石墨烯和镍粉中的一种或多种。
30.优选地，所述集流体的个数为两个，所述空白区和覆料区分别位于集流体的两端。
31.优选地，所述集流体覆料区的一端设有用于极耳焊接的留白区，所述留白区与空白区分别位于覆料区的两端。
32.有益效果：采用本发明中的制备方法，方便在集流体上预留出有效的留白区，方便极耳焊接。
33.优选地，所述集流体的个数大于两个，多个集流体呈阵列分布。
34.有益效果：可以实现多个方向的弯曲和折叠，尤其适用于智能衣物。
35.优选地，所述集流体的个数为四个，四个集流体呈两行两列分布。
36.优选地，所述集流体的个数为二十个，二十个集流体呈四行五列分布。
37.优选地，所述集流体的形状为方形、圆形、三角形、菱形或梯形。
38.优选地，所述连接带的个数为多个。
39.优选地，所述连接带呈多边形或连接带的任一边呈弧形。
40.优选地，所述连接带呈方形、梯形、菱形、凸多边形或凹多边形。
41.优选地，连接带裁剪完成后，在连接带上开设通孔。
42.优选地，所述通孔的个数为多个。
43.优选地，所述通孔的个数为两个、三个或四个以上。
44.优选地，所述通孔为圆形、方形、菱形、三角形或梯形。
45.有益效果：在连接带上开设通孔，适用于手表或其他电子产品的表带，方便根据表带的形状，调整表带的长度。
46.本发明还提供一种电池的制备方法，包括以下步骤：
47.(1)采用权利要求1所述极片的制备方法，分别获得正极极片和负极极片，将正极极耳焊接在正极极片上，将负极极耳焊接在负极极片上；
48.(2)然后将正极极片、隔膜、负极极片依次卷绕呈卷芯或层叠呈叠芯；
49.(3)往卷芯或叠芯中注入电解质，并进行封装，即获得电池。
50.有益效果：本发明制得的电池具有高的能量密度和良好的柔性。本发明中的极片可以将极耳直接焊接在集流体的空白区，可以降低电池整体的内阻，提升电池的充放电性能和容量。
51.优选地，所述电解质为固态电解质或液态电解质。
52.本发明的优点在于：本发明中的极片受到弯曲时，连接带易发生弯折，但由于去除了连接带上负载的活性材料，因此，能够改善极片的弯折性能和安全性能。
53.采用本发明的制备方法，可以高效率的制备出短活性材料长度(每一次上载活性材料的长度)和短空白间距(在集流体上两段加载活性材料之间的距离)的极片；
54.可以均匀的将活性材料加载到集流体上，从而使得制备的电池具有良好的电化学性能；可以方便的回收不需要部位的活性材料，从而降低成本和保护环境；
55.采用本发明的方法制备的电池不易出现短路、毛刺等现象，制得的电池具有优异的柔性和安全性能。同时采用喷涂方法的成本低于涂布方法的成本。
56.集流体表面预留的空白区未负载活性材料层，且该空白区与连接带连接，可以在极片封装时保护边缘部分的活性材料层不被破坏，在电池弯折时不破坏边缘处的活性材料，同时提升电池的安全性，使电池在弯折时不会发生短路。
57.本发明制得的电池具有高的能量密度和良好的柔性。本发明中的极片可以将极耳直接焊接在集流体的空白区，可以降低电池整体的内阻，提升电池的充放电性能和容量。
附图说明
58.图1为本发明实施例1中极片的结构示意图；
59.图2为本发明实施例5中极片的结构示意图；
60.图3为本发明实施例6中极片的结构示意图；
61.图4为本发明实施例7中极片的结构示意图；
62.图5为本发明实施例8中极片的结构示意图；
63.图6为本发明实施例9中极片的结构示意图；
64.图7为本发明实施例10中极片的结构示意图；
65.图8为本发明实施例11中极片的结构示意图；
66.图9为本发明实施例11中极片另一种结构示意图；
67.图中：集流体11；第一集流体111；第二集流体112；空白区12；第一空白区121；第二空白区122；覆料区13；第一覆料区131；第二覆料区132；连接带14；留白区15；通孔16。
具体实施方式
68.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
69.下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
70.实施例中未注明具体技术或条件者，均可以按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
71.实施例1
72.本实施例提供一种极片及其制备方法，如图1所示，本实施例中的极片包括集流体11、连接带14和活性材料层(图未示)，集流体11上设有空白区12和覆料区13，本实施例中集流体11的个数为两个。
73.集流体11包括第一集流体111和第二集流体112，本实施例中第一集流体111和第二集流体112的形状均为方形但不仅限于方形，或为圆形、三角形、菱形或梯形，连接带14位于第一集流体111和第二集流体112之间，为减少工序，本实施例中连接带14与第一集流体111和第二集流体112一体成型。
74.第一集流体111的两端分别设置第一空白区121和第一覆料区131，第一空白区121呈长方形，第一覆料区131呈方形，第一空白区121所在的尺寸小于第一覆料区131，第一空白区121与连接带14相连。
75.第二集流体112的两端分别设置第二空白区122和第二覆料区132，第二空白区122呈长方形，第二覆料区132呈方形，第二空白区122所在的尺寸小于第二覆料区132，第二空白区122与连接带14相连。本实施例中第一空白区121、连接带14与第二空白区122呈h形。
76.活性材料层分别覆盖在第一覆料区131和第二覆料区132。
77.为方便焊接极耳，第一覆料区131的一端或第二覆料区132的一端设有留白区15，留白区15与第一集流体111或第二集流体112一体成型，留白区15与第一空白区121分别位于第一覆料区131的两端，或留白区15与第二空白区122分别位于第二覆料区132的两端。
78.本实施例中第一集流体111和第二集流体112均为铝箔时，活性材料层为正极活性材料层，此时极片为正极极片。
79.上述正极极片的制备方法，包括以下步骤：
80.(1)制备正极活性材料：在氩气保护的手套箱中，以钴酸锂为正极材料，称取47.5g的钴酸锂(lco)、1g的聚偏氟乙烯(pvdf)、1g的炭黑(sp)、0.5g的碳纳米管(cnt)和25g的n-甲基吡咯烷酮(nmp)混合分散，即制得正极活性材料；本实施例中的正极活性材料也才可以采用现有技术中的其他正极活性材料；
81.(2)以铝箔为集流体11，采用涂布机将正极活性材料涂布在集流体11上，在干燥前，去除所有空白区和连接带上的正极活性材料，为方便焊接正极极耳，同时去除留白区上的正极活性材料，然后将铝箔于80℃干燥24h，形成正极活性材料层；
82.(3)本实施例中按图1将辊压后的集流体11进行裁剪形成连接带14，即获得正极极片；也可以不进行裁剪。
83.实施例2
84.本实施例与实施例1的区别之处在于：采用喷涂机将正极活性材料喷涂在集流体上。
85.实施例3
86.本实施例与实施例1的不同之处在于：第一集流体111和第二集流体112均为铜箔，活性材料层为负极活性材料层，其中负极活性材料层为现有技术，此时极片为负极极片。
87.负极极片的制备方法，包括以下步骤：
88.(1)在氩气保护的手套箱中，以人造石墨为负极材料，称取23.5g的人造石墨、0.375g的羧甲基纤维素钠(cmc-na)、0.625g的丁苯橡胶(sbr)、0.5g的炭黑(sp)和12.5g的去离子水混合分散，即制得负极活性材料；
89.(2)以铜箔为集流体11，将涂布负极活性材料的铜箔于80℃干燥24h，形成负极活性材料层，然后将集流体11进入丙酮中，减少负极活性材料层的粘附力，然后擦除空白区和连接带上的负极活性材料，为方便焊接正极极耳，同时擦除留白区上的负极活性材料；
90.(3)本实施例中按图1将辊压后的集流体11进行裁剪形成连接带，即获得负极极片；也可以不进行裁剪。
91.实施例4
92.本实施例与实施例3的不同之处在于：采用喷涂机将负极活性材料喷涂在集流体11上。
93.实施例5
94.本实施例与实施例1或实施例3的区别之处在于：如图2所示，集流体11的个数大于两个，多个集流体11呈阵列分布。本实施例中集流体11的个数为四个，四个集流体11呈两行两列分布。
95.实施例6
96.本实施例与实施例1或实施例3的区别之处在于：如图3所示，集流体11的个数为二十个，二十个集流体11呈四行五列分布。
97.本实施例的优点在于：可以实现多个方向的弯曲和折叠，尤其适用于智能衣物，且在弯曲过程中，由于与连接带14连接的集流体11为空白区12，可以在极片封装时保护边缘部分的活性材料层不被破坏，在电池弯折时不破坏边缘处的活性材料，同时提升电池的安全性，使电池在弯折时不会发生短路。
98.实施例7
99.本实施例与实施例1或实施例3的区别之处在于：如图4所示，连接带14呈梯形。本实施例极片制备过程中，将连接带裁剪成梯形。
100.实施例8
101.本实施例与实施例1或实施例3的区别之处在于：如图5所示，连接带14的个数为多
个，本实施例中连接带14的个数为2个，但不仅限于两个。本实施例极片制备过程中，将连接带进行裁剪。
102.实施例9
103.本实施例与实施例1或实施例3的区别之处在于：如图6所示，连接带14呈十二边形。本实施例极片制备过程中，将连接带裁剪呈十二边形。
104.实施例10
105.本实施例与实施例1或实施例3的区别之处在于：如图7所示，连接带14呈长方形，其中连接带14的两边均呈弧形，弧形的弯曲方向根据实际需要设置。
106.实施例11
107.本实施例与上述实施例的区别之处在于：其中一条连接带14上开设通孔16或多条连接带14上均开设通孔16，通孔的个数根据实际需要设置，本实施例中通孔16的形状为圆形，但不仅限于圆形，或为方形、菱形、三角形、梯形。连接带14的形状及个数、通孔16的形状及个数可以进行随意组合。其中两种极片的结构如图8和图9所示。
108.本实施例极片制备过程中，连接带14裁剪完成后，采用打孔器或现有技术中的其他装置在连接带上开设通孔16。
109.本实施例的优点在于：在连接带14上开设通孔16，适用于手表或其他电子产品的表带，方便根据表带的形状，调整表带的长度。
110.实施例12
111.本实施例与实施例1或实施例3的区别之处在于：去除第一空白区121或第二空白区122上的活性材料层。
112.实施例13
113.本实施例与实施例5的区别之处在于：去除5个空白区上的活性材料层。
114.实施例14
115.本实施例提供一种电池，采用上述实施例中的极片制备电池，以实施例1-实施例4中的极片为例，包括以下步骤：
116.(1)将正极极耳焊接在实施例1或实施例2正极极片的留白区15上，将负极极耳焊接在实施例3或实施例4中负极极片的留白区15上；
117.(2)然后将正极极片、隔膜、负极极片依次卷绕呈卷芯或层叠呈叠芯；
118.(3)往卷芯或叠芯中注入液态电解质，并进行第一次封装，然后进行老化、化成，最后进行第二次封装，即获得电池。
119.其中当电解质为固态电解质时，将固态电解质加载在正极极片和负极极片之间。
120.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。