【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及電池生產(chǎn)，尤其是一種防止極片彎折斷裂的方法。
技術(shù)介紹
1、提升活性物質(zhì)的空間占有率，是增加電池能量密度的重要途徑。相應(yīng)地，隨著活性物質(zhì)所在活性物質(zhì)層的涂敷量(單位面積上涂層的質(zhì)量)和厚度增大，卷繞時(shí)極片內(nèi)圈的折痕處粉料的總量隨之增多，大量的粉料被壓縮在一個(gè)極小的空間內(nèi)，并對(duì)集流體施加較大的擠壓應(yīng)力；當(dāng)極片涂敷量和壓實(shí)密度提高到一定數(shù)值，粉料對(duì)集流體折痕的擠壓應(yīng)力過(guò)大時(shí)，卷繞式極組內(nèi)圈的鋁箔會(huì)發(fā)生局部或完全斷裂，導(dǎo)致電芯無(wú)法正常循環(huán)，甚至無(wú)法正常裝配成電芯。同理，在相同涂敷量下，碾壓密度增高，單位體積的粉料數(shù)量增多，在卷繞時(shí)也容易出現(xiàn)斷裂問(wèn)題。
2、現(xiàn)階段，解決極片卷繞脆斷的途徑之一是改善極片的柔韌性，例如，cn115124638a提供了一種含氟聚合物，可以降低粘結(jié)劑的結(jié)晶度和熔融焓，從而提高極片的柔性。cn15863643b提供了一種改性聚氨酯柔順劑，可有效地分散活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，同時(shí)減少顆粒與顆粒的摩擦，改善正極片的柔韌性。
3、然而，在漿料配方中增加柔順劑或改變粘結(jié)劑分子結(jié)構(gòu)，在提升極片整體加工性的同時(shí)，也可能給電芯性能帶來(lái)潛在的影響。通常在加入這些物質(zhì)后，需要重新評(píng)估新化學(xué)體系的電性能，這勢(shì)必會(huì)增加時(shí)間和測(cè)試成本。且當(dāng)極片厚度過(guò)大時(shí)，即使應(yīng)用柔順劑和改性粘結(jié)劑，也難以完全解決卷繞芯部彎折處的極片斷裂問(wèn)題。
4、此外，現(xiàn)階段的技術(shù)手段主要集中于提升極片整體柔韌性，而實(shí)際上，極片只是在某些曲率較大的彎折區(qū)域的擠壓應(yīng)力偏高，大部分區(qū)域承受的應(yīng)力較小，因而大部分區(qū)域并不需
5、因此，如何在不改變配方的情況下，減小高涂敷量、高壓實(shí)密度的活性物質(zhì)層對(duì)集流體的擠壓應(yīng)力，防止極片彎折脆斷，是現(xiàn)階段亟待解決的技術(shù)難題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專(zhuān)利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種防止極片彎折斷裂的方法。
2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)的技術(shù)方案是：
3、一種防止極片彎折斷裂的方法，具體步驟如下：
4、(1)確定極片卷繞裝配的臨界可加工涂敷量。
5、當(dāng)極片涂敷量為cm0，碾壓密度為pd0時(shí)，經(jīng)過(guò)卷繞裝配工序得到極組，拆解極組后，極片的折痕處未出現(xiàn)局部或完全斷裂；當(dāng)極片的涂敷量大于cm0、碾壓密度為pd0，碾壓前活性物質(zhì)層的厚度為t0，碾壓后活性物質(zhì)層的厚度為t0′時(shí)，經(jīng)過(guò)卷繞裝配工序得到極組，拆解極組后，極片的折痕處出現(xiàn)了局部或完全斷裂；則cm0是具有所述極片在碾壓密度pd0條件下進(jìn)行卷繞裝配的臨界可加工涂敷量；
6、(2)確認(rèn)目標(biāo)極片發(fā)生局部或完全斷裂的位置。
7、目標(biāo)極片，其配方與步驟(1)中所述極片的配方相同，其涂敷量為cm1，cm1>cm0，其碾壓密度為pd0，極片延展率為η；經(jīng)過(guò)卷繞裝配工序得到極組，極組拆解后，確認(rèn)極片出現(xiàn)局部或完全斷裂的折痕有n個(gè)(n為正整數(shù))，折痕距離參考粉線的距離為d1′，d2′，…，dn′。
8、極片延展率η＝(極片某一面的活性物質(zhì)層碾壓后的長(zhǎng)度l0′/碾壓前的長(zhǎng)度l0-1)·100％。
9、(3)對(duì)于步驟(2)所述目標(biāo)極片，在碾壓前或碾壓后進(jìn)行局部削薄預(yù)處理，極片朝向卷繞式極組芯部的面為待削薄區(qū)域所在的面，局部削薄預(yù)處理分為兩種方式：
10、(a)在碾壓后做局部削薄：與參考粉線距離d1′，d2′，…，dn′的位置為n個(gè)削薄區(qū)域的中線，每個(gè)削薄區(qū)域的寬度w＝0.5·π·di·λ，其中，dl為最靠近芯部的待削薄區(qū)域所在的折數(shù)以?xún)?nèi)的卷繞結(jié)構(gòu)的厚度，λ取值范圍1.00～5.00；削薄區(qū)域的長(zhǎng)度小于或等于極片寬度，削薄區(qū)域的深度e＝(cm1/cm0-1)·(t0′-tf)/2·ξ，其中，tf為集流體的厚度，ξ取值范圍為1.00～1.50；
11、(b)在碾壓前做局部削薄：與參考粉線距離d1，d2，…，dn的位置為n個(gè)削薄區(qū)域的中線，其中，d1＝d1′/(1+η)，d2＝d2′/(1+η)，…，dn＝dn′/(1+η)，每個(gè)削薄區(qū)域的寬度w＝0.5·π·di，其中，di為最靠近芯部的待削薄區(qū)域所在的折數(shù)以?xún)?nèi)的卷繞結(jié)構(gòu)的厚度，λ取值范圍1.00～5.00；削薄區(qū)域的長(zhǎng)度小于或等于極片寬度，削薄區(qū)域的e＝(cm1/cm0-1)·(t0′-tf)/2·ξ，其中，tf為集流體的厚度，ξ取值范圍為1.00～1.50；
12、(4)經(jīng)過(guò)步驟(3)削薄預(yù)處理的極片，繼續(xù)完成電極制作、卷繞成極組；拆開(kāi)極組，進(jìn)行兩項(xiàng)檢驗(yàn)及處理：
13、檢驗(yàn)一：判斷卷繞折痕線是否位于削薄區(qū)域之內(nèi)，如果不在削薄區(qū)域之內(nèi)，則進(jìn)行微調(diào)處理；在滿足檢驗(yàn)一要求的前提下，進(jìn)行檢驗(yàn)二；
14、檢驗(yàn)二：判斷極片在彎折處是否依然存在局部或完全斷裂，如果存在局部或完全斷裂，進(jìn)行改進(jìn)處理；
15、對(duì)于檢驗(yàn)一和二發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，微調(diào)和改進(jìn)處理的對(duì)象是未經(jīng)過(guò)削薄預(yù)處理的極片；
16、(5)按照步驟(4)最終確定的參數(shù)，在電極制作過(guò)程中進(jìn)行削薄預(yù)處理，完成電芯制作。
17、上述防止極片彎折斷裂的方法中所述“配方”不僅包括涂層中不同原材料的配比，也包括集流體。其中，涂層中的原材料包括但不限于電池活性材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、分散劑等；集流體包括但不限于金屬集流體，金屬-高分子復(fù)合箔，涂碳-金屬集流體，磷酸亞鐵鋰涂層集流體，固態(tài)電解質(zhì)涂層集流體等。“完全斷裂”指的是極片的折痕處出現(xiàn)裂口，或極片在折痕處斷開(kāi)。目標(biāo)極片，即實(shí)際使用的極片，是本申請(qǐng)的主要研究對(duì)象。
18、優(yōu)選的，上述防止極片彎折斷裂的方法，判斷極片的折痕處是否發(fā)生局部斷裂的方法：將極片的一個(gè)面朝向光照，如果在極片另一面看到光線透過(guò)極片折痕，則認(rèn)為該折痕發(fā)生局部斷裂。
19、優(yōu)選的，上述防止極片彎折斷裂的方法，進(jìn)行局部削薄的方式可以是但不局限于激光蝕刻、離子束刻蝕等。
20、優(yōu)選的，上述防止極片彎折斷裂的方法，所述檢驗(yàn)一中的微調(diào)處理是根據(jù)卷繞折痕與削薄區(qū)域的偏移量，移動(dòng)削薄區(qū)域的中線位置，直至卷繞折痕位于削薄區(qū)域之內(nèi)。
21、優(yōu)選的，上述防止極片彎折斷裂的方法，所述檢驗(yàn)二中的改進(jìn)處理方法為增大ξ并重復(fù)步驟(3)，直至極片彎折處不存在局部斷裂或完全斷裂；或在極片的兩個(gè)面的相同位置上，進(jìn)行步驟(3)中的削薄預(yù)處理操作。
22、優(yōu)選的，上述防止極片彎折斷裂的方法，檢驗(yàn)二不合格時(shí)的改進(jìn)處理，如果選擇“在極片的兩個(gè)面的相同位置上，進(jìn)行步驟(3)中的削薄預(yù)處理操作”，在極片卷繞后背向芯部的面進(jìn)行局部削薄處理時(shí)的ξ的值，小于或等于在極片卷繞后背向芯部的面進(jìn)行局部削薄處理時(shí)的ξ的值。
23、有益效果：
24、所述防止極片彎折斷裂的方法，應(yīng)對(duì)厚涂電極或高壓實(shí)電極彎折裂片問(wèn)題，提供了一種局部削薄的方案，按照一定規(guī)則控制極片在部分彎折區(qū)域的粉料的量，減小曲率較大區(qū)域的粉料對(duì)箔的作用力，進(jìn)而防止極片在彎折處發(fā)生局部或完全斷裂；通過(guò)兩項(xiàng)檢驗(yàn)，保證局部削薄區(qū)域位置的準(zhǔn)確性和作用范圍，更大限本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種防止極片彎折斷裂的方法，其特征在于：具體步驟如下：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止極片彎折斷裂的方法，其特征在于：所述步驟(1)中確定極片卷繞裝配的臨界可加工涂敷量的具體方法為：當(dāng)極片涂敷量為CM0，碾壓密度為PD0，碾壓前活性物質(zhì)層的厚度為T(mén)0，碾壓后活性物質(zhì)層的厚度為T(mén)0′時(shí)，經(jīng)過(guò)卷繞裝配工序得到極組，拆解極組后，極片的折痕處未出現(xiàn)局部或完全斷裂；當(dāng)極片的涂敷量大于CM0，且碾壓密度為PD0時(shí)，經(jīng)過(guò)卷繞裝配工序得到極組，拆解極組后，極片的折痕處出現(xiàn)了局部或完全斷裂；則CM0是具有所述極片在碾壓密度PD0條件下進(jìn)行卷繞裝配的臨界可加工涂敷量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止極片彎折斷裂的方法，其特征在于：所述步驟(2)中確認(rèn)目標(biāo)極片發(fā)生局部或完全斷裂的位置的具體方法為：目標(biāo)極片的涂敷量為CM1，CM1＞CM0，其碾壓密度為PD0，極片延展率為η；經(jīng)過(guò)卷繞裝配工序得到極組，極組拆解后，確認(rèn)極片出現(xiàn)局部或完全斷裂的折痕有n個(gè)，折痕距離參考粉線的距離為d1′，d2′，…，dn′。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的防止極片彎折斷裂的方法，其特征在于：所述
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的防止極片彎折斷裂的方法，其特征在于：所述步驟(1)中極片延展率的計(jì)算公式為：極片延展率η＝(極片某一面的活性物質(zhì)層碾壓后的長(zhǎng)度L0′/碾壓前的長(zhǎng)度L0-1)·100％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止極片彎折斷裂的方法，其特征在于：判斷極片的折痕處是否發(fā)生局部斷裂的方法：將極片的一個(gè)面朝向光照，如果在極片另一面看到光線透過(guò)極片折痕，則認(rèn)為該折痕發(fā)生局部斷裂。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止極片彎折斷裂的方法，其特征在于：進(jìn)行局部削薄的方式為激光蝕刻或離子束刻蝕。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止極片彎折斷裂的方法，其特征在于：所述檢驗(yàn)一中的微調(diào)處理是根據(jù)卷繞折痕與削薄區(qū)域的偏移量，移動(dòng)削薄區(qū)域的中線位置，直至卷繞折痕位于削薄區(qū)域之內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止極片彎折斷裂的方法，其特征在于：所述檢驗(yàn)二中的改進(jìn)處理方法為增大ξ并重復(fù)步驟(3)，直至極片彎折處不存在局部斷裂或完全斷裂；或在極片的兩個(gè)面的相同位置上，進(jìn)行步驟(3)中的削薄預(yù)處理操作。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的防止極片彎折斷裂的方法，其特征在于：檢驗(yàn)二不合格時(shí)的改進(jìn)處理，如果選擇“在極片的兩個(gè)面的相同位置上，進(jìn)行步驟(3)中的削薄預(yù)處理操作”，在極片卷繞后背向芯部的面進(jìn)行局部削薄處理時(shí)的ξ的值，小于或等于在極片卷繞后背向芯部的面進(jìn)行局部削薄處理時(shí)的ξ的值。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種防止極片彎折斷裂的方法，其特征在于：具體步驟如下：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止極片彎折斷裂的方法，其特征在于：所述步驟(1)中確定極片卷繞裝配的臨界可加工涂敷量的具體方法為：當(dāng)極片涂敷量為cm0，碾壓密度為pd0，碾壓前活性物質(zhì)層的厚度為t0，碾壓后活性物質(zhì)層的厚度為t0′時(shí)，經(jīng)過(guò)卷繞裝配工序得到極組，拆解極組后，極片的折痕處未出現(xiàn)局部或完全斷裂；當(dāng)極片的涂敷量大于cm0，且碾壓密度為pd0時(shí)，經(jīng)過(guò)卷繞裝配工序得到極組，拆解極組后，極片的折痕處出現(xiàn)了局部或完全斷裂；則cm0是具有所述極片在碾壓密度pd0條件下進(jìn)行卷繞裝配的臨界可加工涂敷量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止極片彎折斷裂的方法，其特征在于：所述步驟(2)中確認(rèn)目標(biāo)極片發(fā)生局部或完全斷裂的位置的具體方法為：目標(biāo)極片的涂敷量為cm1，cm1＞cm0，其碾壓密度為pd0，極片延展率為η；經(jīng)過(guò)卷繞裝配工序得到極組，極組拆解后，確認(rèn)極片出現(xiàn)局部或完全斷裂的折痕有n個(gè)，折痕距離參考粉線的距離為d1′，d2′，…，dn′。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的防止極片彎折斷裂的方法，其特征在于：所述步驟(2)中目標(biāo)極片的配方與步驟(1)中所述極片的配方相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的防止極片彎折斷裂的方法，其特征在于：所述步驟(1)中...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郭立超，姜澤，郝琦，陳芳，張曉卿，孔令麗，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：天津力神聚元新能源科技有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
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