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锂电池极片制造工艺

2023-04-10 [732]

锂电池极片制造一般工艺流程

活性物质,粘结剂和导电剂等混合制备成浆料,然后涂敷在铜或铝集流体两面,经干燥后去除溶剂形成极片,极片颗粒涂层经过压实致密化,再裁切或分条。辊压是锂电池极片常用压实工艺,相对于其他工艺过程,辊压对极片孔洞结构的改变巨大,而且也会影响导电剂的分布状态,从而影响电池的电化学性能。为了获得化的孔洞结构,充分认识和理解辊压压实工艺过程是十分重要的。

辊压工艺基本过程 

工业生产上,锂电池极片一般采用对辊机连续辊压压实,在此过程中,两面涂敷颗粒涂层的极片被送入两辊的间隙中,在轧辊线载荷作用下涂层被压实,从辊缝出来后,极片会发生弹性回弹导致厚度增加。因此,辊缝大小和轧制载荷是两个重要的参数,一般地,辊缝要小于要求的极片最终厚度,或载荷作用能使涂层被压实。另外,辊压速度的大小直接决定载荷作用在极片上的保持时间,也会影响极片的回弹,最终影响极片的涂层密度和孔隙率

压实密度对电化学性能的影响

在电池极片中,电子传导主要通过,而锂离子传导主要通过多孔结构中的电解液相进行,电解液填充在多孔电极的孔隙中,锂离子在孔隙内通过电解液传导,锂离子的传导特性与孔隙率密切相关。孔隙率越大,相当于电解液相体积分数越高,锂离子有效电导率越大。而电子通过活物质或碳胶相等固相传导,固相的体积分数,迂曲度又直接决定电子有效电导率。孔隙率和固相的体积分数是相互矛盾的,孔隙率大必然导致固相体积分数降低,因此,锂离子和电子的有效传导特性也是相互矛盾的。 

一方面,压实极片改善电极中颗粒在之间的接触,以及电极涂层和集流体之间的接触面积,降低不可逆容量损失接触内阻和交流阻抗。另一方面,压实太高,孔隙率损失,孔隙的迂曲度增加,颗粒发生取向,或活物质颗粒表面粘合剂被挤压,限制锂盐的扩散和离嵌入/脱嵌,锂离子扩散阻力增加,电池倍率性能下降。 


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