一種極片干燥裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及鋰離子電池極片干燥領(lǐng)域，公開了一種極片干燥裝置，包括干燥器箱體、加熱源和用于放置極片的托輥，加熱源和托輥均設(shè)置在干燥器箱體內(nèi)，加熱源置于托輥的正上方，還包括調(diào)節(jié)部，調(diào)節(jié)部設(shè)置于加熱源的兩邊緣段，調(diào)節(jié)部末端之間的距離比極片寬度短10～200mm。本實用新型的有益效果：通過調(diào)節(jié)部調(diào)節(jié)，減小涂層邊緣部分升溫速度，提高涂層橫向的干燥均勻性和粘接力一致性；或進(jìn)行分段干燥，使各干燥段中對濕極片進(jìn)行加熱的程度不同，以達(dá)到緩解極片邊緣部分粘接力表面富集的目的，使其膜片橫向干燥一致，解決邊緣部分容易龜裂、掉粉和脫膜問題。
【專利說明】—種極片干燥裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及鋰離子電池極片干燥領(lǐng)域，特別涉及一種極片干燥裝置，能提高濕膜在干燥過程中的橫向一致性。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池相對于鉛酸電池、鎳氫電池、鎳鎘電池具有更高的能量密度、自放電小、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，當(dāng)前已廣泛應(yīng)用于消費電子領(lǐng)域。電池極片作為鋰離子電池的核心工作部件，其性能決定了鋰離子電池的性能。鋰離子電池極片的制備過程一般為:將正/負(fù)極活性材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑按一定的比例混合均勻制備成漿料，然后將漿料涂覆在集流體上，加熱揮發(fā)掉溶劑得到干燥的極片，再將干燥的極片碾壓、裁剪到一定尺寸制成電極。
[0003]極片的干燥過程往往涉及極片內(nèi)部的傳熱傳質(zhì)過程和極片與干燥介質(zhì)的傳熱傳質(zhì)過程，對極片的性能有很重要的影響。然而，傳統(tǒng)干燥技術(shù)主要著眼于待干燥物料和干燥介質(zhì)的傳熱、傳質(zhì)機理研究，從而提高物料的干燥效率、降低能耗，申請?zhí)枮?01010257777.8的中國專利“一種天然橡膠干燥系統(tǒng)”，通過調(diào)節(jié)為期排風(fēng)管的調(diào)節(jié)閥和變頻調(diào)速器調(diào)節(jié)抽風(fēng)機轉(zhuǎn)速，控制尾氣的排氣量，把尾氣的濕度控制在一定范圍內(nèi)，維持干燥柜中適宜的氣流分布、溫度分布和濕度分布，從而減少動力和熱能消耗。
[0004]鋰離子電池漿料涂覆到基材上后，其中包含的粘接劑(如SBR、CMC、PVDF等)在濕極片未完全干燥前存在布朗運動，當(dāng)其運動到極片/空氣界面時，會被表面張力俘獲而在表面富集，導(dǎo)致極片厚度方向上粘接劑分布不均勻，且這種效應(yīng)會隨著溫度的升高而加劇。鋰離子電池極片的制備一般使用金屬基材，漿料涂覆長度比基材長度小2?20mm，由于金屬的導(dǎo)熱性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于漿料，使得干燥過程中熱量在濕極片的邊緣聚集，粘接劑在該區(qū)域布朗運動加劇，表面富集顯現(xiàn)嚴(yán)重，導(dǎo)致膜片邊緣粘接力比中間差，出現(xiàn)龜裂、掉粉、脫膜的風(fēng)險提聞，嚴(yán)重影響電芯品質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種極片干燥裝置，可使用分段干燥，有效降低濕極片邊緣部分在干燥過程中的干燥速度，緩解該區(qū)域粘接力表面富集，提高膜片橫向干燥一致性。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:一種極片干燥裝置，包括干燥器箱體、加熱源和用于放置極片的托輥，加熱源和托輥均設(shè)置在干燥器箱體內(nèi)，加熱源置于托輥的正上方，還包括調(diào)節(jié)部，調(diào)節(jié)部設(shè)置于加熱源的兩邊緣段，調(diào)節(jié)部末端之間的距離比極片寬度短10?200mm。通過調(diào)節(jié)部調(diào)節(jié)，進(jìn)行干燥，減小涂層邊緣部分升溫速度，提高涂層橫向的干燥均勻性和粘接力一致性；或進(jìn)行分段干燥，使各干燥段中對濕極片進(jìn)行加熱的長度不同(各段的溫度和加熱源的長度不同，以溫度逐漸升高、加熱源長度逐漸減小為宜)，以達(dá)到緩解極片邊緣部分粘接力表面富集的目的，使其膜片橫向干燥一致。[0007]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，調(diào)節(jié)部末端之間的距離比極片寬度短20?180mm。為了抵消邊緣金屬基材帶來的熱量累積，利用調(diào)節(jié)部將加熱源兩邊緣段進(jìn)行遮擋，減小極片涂層邊緣部分升溫速度，使極片兩邊緣段加熱程度最小，從而達(dá)到提高膜片橫向干燥的一致性。
[0008]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，調(diào)節(jié)部由螺母支撐架、調(diào)節(jié)螺絲和擋塊組成，螺母支撐架與加熱源連接，并與調(diào)節(jié)螺絲配合，擋塊緊貼加熱源邊緣，且與調(diào)節(jié)螺絲連接?？赏ㄟ^轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺絲調(diào)節(jié)兩擋塊之間的距離，從而改變加熱的長度，進(jìn)行分段干燥，緩解極片邊緣部分粘接力表面富集，以達(dá)到解決邊緣部分容易龜裂、掉粉和脫膜問題的目的。
[0009]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括用于檢測極片溫度的溫度傳感器，溫度傳感器置于加熱源和托輥之間，并與干燥器箱體連接。加裝溫度傳感器，時刻監(jiān)測極片的溫度，使其保證良好的干燥效果。
[0010]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，托輥為空心結(jié)構(gòu)，且托輥的空心內(nèi)部還設(shè)有所述加熱源。在托輥的空心內(nèi)部增設(shè)有加熱源，對極片進(jìn)行雙向干燥，更能加快極片干燥速度。
[0011]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，托輥的空心內(nèi)部還設(shè)有調(diào)節(jié)部。在托輥的空心內(nèi)部增設(shè)有加熱源和調(diào)節(jié)部，對極片進(jìn)行雙向干燥，同時使用調(diào)節(jié)部進(jìn)行調(diào)節(jié)，更能加快極片干燥速度。
[0012]其中，利用以上加熱源，本實用新型使用的加熱方式可以是電阻或蒸汽加熱的熱風(fēng)沖擊、紅外輻射加熱和微波加熱。加熱裝置長度的調(diào)節(jié)方法:對于熱風(fēng)沖擊干燥，通過調(diào)整風(fēng)嘴的長度；對于紅外輻射加熱和微波加熱，可以調(diào)整發(fā)射源的長度。工作溫度為50?150°C。針對不同的溶劑體系以及不同的干燥階段，干燥器中的溫度不同，一般溫度范圍為50 ?150°C。
[0013]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，托輥為金屬托輥。托輥由金屬材料制成，是由于金屬為熱導(dǎo)性很好的材料，所以在干燥的過程中，托輥也起到了很好的導(dǎo)熱作用。
[0014]本實用新型的有益效果:通過調(diào)節(jié)部調(diào)節(jié)，進(jìn)行分段干燥，使各干燥段中對濕極片進(jìn)行加熱的程度不同，以達(dá)到緩解極片邊緣部分粘接力表面富集的目的，使其膜片橫向干燥一致，解決邊緣部分容易龜裂、掉粉和脫膜問題；本實用新型提供的鋰離子電池極片干燥工藝提高了極片制備的一致性和成品率，改善電芯因掉粉引起的內(nèi)部短路問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的第一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本實用新型的第二種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為本實用新型的第三種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4為本實用新型的A部分放大圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合實施例對本實用新型及其有益效果作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實用新型的實施方式不限于此，參照圖1至圖4。
[0020]一種極片干燥裝置，包括干燥器箱體1、加熱源2和用于放置極片的托輥3，加熱源2和托輥3均設(shè)置在干燥器箱體I內(nèi)，加熱源2置于托輥3的正上方，還包括調(diào)節(jié)部4，調(diào)節(jié)部4設(shè)置于加熱源2的兩邊緣段，調(diào)節(jié)部4末端之間的距離比極片寬度短10?200mm。通過調(diào)節(jié)部4調(diào)節(jié)，進(jìn)行分段干燥，使各干燥段中對濕極片進(jìn)行加熱的長度不同(各段的溫度和加熱源2的長度不同，以溫度逐漸升高、加熱源2長度逐漸減小為宜)，以達(dá)到緩解極片邊緣部分粘接力表面富集的目的，使其膜片橫向干燥一致。
[0021]作為優(yōu)選，調(diào)節(jié)部4末端之間的距離比極片寬度短20?180mm (最優(yōu)為56mm)。
[0022]調(diào)節(jié)部4由螺母支撐架41、調(diào)節(jié)螺絲42和擋塊43組成，螺母支撐架41與加熱源2連接，并與調(diào)節(jié)螺絲42配合，擋塊43緊貼加熱源2邊緣，且與調(diào)節(jié)螺絲42連接。可通過轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺絲42調(diào)節(jié)兩擋塊43之間的距離，從而改變加熱的長度，進(jìn)行分段干燥，緩解極片邊緣部分粘接力表面富集，以達(dá)到解決邊緣部分容易龜裂、掉粉和脫膜問題的目的。
[0023]利用以上加熱源2，本實用新型使用的加熱方式可以是電阻或蒸汽加熱的熱風(fēng)沖擊、紅外輻射加熱和微波加熱。加熱裝置長度的調(diào)節(jié)方法:對于熱風(fēng)沖擊干燥，通過調(diào)整風(fēng)嘴的長度；對于紅外輻射加熱和微波加熱，可以調(diào)整發(fā)射源的長度。一般工作溫度為50?150°C。針對不同的溶劑體系以及不同的干燥階段，干燥器中的溫度不同，一般溫度范圍為50 ?150°C。
[0024]制作負(fù)極極片進(jìn)行干燥，并對所制作負(fù)極極片進(jìn)行極片表征。
[0025]實施例1:
[0026]將人造石墨、SuperP、SBR、CMC2200 和去離子水按 94: 3: 1.5: 1.5: 100 的
比例均勻混合制備成負(fù)極漿料，將負(fù)極漿料均勻涂覆在8微米厚的銅箔上，銅箔上的固體重量約為8 mg/cm2。
[0027]利用本實用新型對制備的負(fù)極極片進(jìn)行干燥，其中極片寬度為440mm，烘箱長度3m。烘箱工作溫度為70°C，極片經(jīng)過烘箱速度為lm/min，加熱源2為蒸汽，加熱方式為利用風(fēng)嘴進(jìn)行的蒸汽加熱，利用調(diào)節(jié)部4將風(fēng)嘴長度調(diào)節(jié)為420mm，得到的極片記為Al ；
[0028]實施例2:
[0029]極片制備和干燥裝置如實施例1所述，不同的是蒸汽加熱的風(fēng)嘴長度400_，得到的極片記為A2 ；
[0030]實施例3:
[0031]極片制備和干燥裝置如實施例1所述，不同的是蒸汽加熱的風(fēng)嘴長度380_，得到的極片記為A3 ；
[0032]實施例4:
[0033]極片制備和干燥裝置如實施例1所述，極片干燥參數(shù)為:烘箱溫度70°C，極片經(jīng)過烘箱速度lm/min，加熱源2為紅外加熱紅外輻射，紅外加熱的輻射源長度420_，得到的極片記為BI ；
[0034]實施例5:
[0035]極片制備和干燥裝置如實施例4所述，不同的是紅外加熱的輻射源長度400mm，得到的極片記為B2;
[0036]實施例6:
[0037]極片制備和干燥裝置如實施例1所述，不同的是紅外加熱的輻射源長度380_，得到的極片記為B3;
[0038]實施例7:[0039]極片制備和干燥裝置如實施例1所述，其中極片寬度為440mm，烘箱長度為15m(共5節(jié)烘箱，每節(jié)3m)。5節(jié)烘箱的溫度依次為55°C、60°C、70°C、70°C、80°C，極片經(jīng)過干燥室的速度為6m/min,調(diào)節(jié)兩擋塊43末端距離比極片寬度短10?200mm(實際50mm左右)，采用蒸汽加熱的風(fēng)嘴長度依次為420mm、400mm、380mm、380mm、340mm,得到的干燥極片記為Cl ；
[0040]實施例8:
[0041]極片制備和干燥裝置如實施例7所述，極片干燥參數(shù)為:5節(jié)烘箱的溫度依次為55°c、70°c、80°c、8(rc、10(rc，極片經(jīng)過干燥室的速度為10m/min，采用蒸汽加熱的風(fēng)嘴長度依次為420mm、400mm、380mm、380mm、340mm,得到的干燥極片記為C2 ；
[0042]實施例9:
[0043]將LiCo02、Super P、PVDF和NMP按94:3:3: 30的比例均勻混合制備成正極漿料，將正極漿料均勻涂覆在14微米厚的鋁箔上，鋁箔上的固體重量約為18mg/cm2。
[0044]利用本實用新型對制備的負(fù)極極片進(jìn)行干燥，其中極片寬度為440mm，烘箱長度3m。烘箱溫度為150°C，極片經(jīng)過烘箱速度為lm/min，蒸汽加熱的風(fēng)嘴長度為420mm，得到的極片記為Dl ；
[0045]實施例10:
[0046]極片制備和干燥裝置如實施例9所述，不同的是蒸汽加熱的風(fēng)嘴長度400_，得到的極片記為D2 ；
[0047]實施例11:
[0048]極片制備和干燥裝置如實施例9所述，不同的是蒸汽加熱的風(fēng)嘴長度380mm，得到的極片記為D3 ；
[0049]比較例1:
[0050]極片制備和干燥裝置如實施例1所述，不同的是蒸汽加熱的風(fēng)嘴長度460_，得到的極片記為Rl ；
[0051]比較例2:
[0052]極片制備和干燥裝置如實施例1所述，不同的是紅外加熱的輻射源長度460mm，得到的極片記為R2 ；
[0053]比較例3:
[0054]極片制備和干燥裝置如實施例7所述，極片干燥參數(shù)為:5節(jié)烘箱的溫度依次為55°c、70°c、80°c、8(rc、10(rc，極片經(jīng)過干燥室的速度為10m/min，采用蒸汽加熱的風(fēng)嘴長度依次為460mm、460mm、460mm、460mm、460mm,得到的干燥極片記為R3 ；
[0055]比較例4:
[0056]極片制備和干燥裝置如實施例9所述，極片干燥參數(shù)為:烘箱溫度150°C，極片經(jīng)過烘箱速度lm/min,蒸汽加熱的風(fēng)嘴長度460mm,得到的極片記為R4。
[0057]對上述所有極片進(jìn)行表征，其中使用的極片表征方法:1.粘接力測試:在距離膜片邊緣5?35mm處取樣，將基材和活性物質(zhì)分別粘在兩個夾具上，采用高鐵拉力計分別牽引兩個夾具向相反的方向運動，使膜片和基材剝離，記錄拉力計讀數(shù)穩(wěn)定后的平均值，即為該膜片的粘接力(其中膜片長度30mm，長度100mm，膠紙長度25mm)。
[0058]2.膜片厚度方向粘接劑分布:用刀片刮取膜片表面O?10微米厚度范圍的樣品，記為SI ;用膠帶粘掉上層膜片后，用刀片刮取基材上殘留的樣品，記為S2。分別將SI和S2做熱重-差熱分析，得到膜片中不同種類粘接劑在膜片厚度方向的差值。如圖2所示，為比較例I制備樣品距離邊緣5mm處膜片底層和表層SBR含量，SI中SBR含量為2.57%，S2中SBR含量為1.49%，兩者差值1.08%,即為粘接劑在厚度方向上分布不均勻程度。所有實施例和比較例均在距離邊緣5mm和IOOmm處取樣測試粘接劑(正極:PVDF，負(fù)極:SBR)分布不均勻程度，分別記為記為小1和Φ2。
[0059]利用該方法，得到的極片粘接力和膠黏劑測試結(jié)果如下:
[0060]表1:對極片表征結(jié)果如下；
[0061]
【權(quán)利要求】
1.一種極片干燥裝置，包括干燥器箱體、加熱源和用于放置極片的托輥，所述加熱源和所述托輥均設(shè)置在所述干燥器箱體內(nèi)，所述加熱源置于所述托輥的正上方，其特征在于，還包括調(diào)節(jié)部，所述調(diào)節(jié)部設(shè)置于所述加熱源的兩邊緣段，所述調(diào)節(jié)部末端之間的距離比極片寬度短10?200mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極片干燥裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)部末端之間的距離比極片寬度短20?180mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極片干燥裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)部由螺母支撐架、調(diào)節(jié)螺絲和擋塊組成，所述螺母支撐架與所述加熱源連接，并與所述調(diào)節(jié)螺絲配合，所述擋塊緊貼所述加熱源邊緣，且與所述調(diào)節(jié)螺絲連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極片干燥裝置，其特征在于，還包括用于檢測極片溫度的溫度傳感器，所述溫度傳感器置于所述加熱源和所述托輥之間，并與所述干燥器箱體連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4任意一項所述的極片干燥裝置，其特征在于，所述托輥為空心結(jié)構(gòu)，且所述托輥的空心內(nèi)部還設(shè)有所述加熱源。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的極片干燥裝置，其特征在于，所述托輥的空心內(nèi)部還設(shè)有調(diào)節(jié)部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極片干燥裝置，其特征在于，所述托輥為金屬托輥。
【文檔編號】B05D3/00GK203648813SQ201320781936
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】陶興華 申請人:東莞新能源科技有限公司