电极极片及其干法制备工艺、锂离子电池的制作方法

本发明涉及电极制备的，尤其是涉及一种电极极片及其干法制备工艺、锂离子电池。

背景技术：

1、随着全球能源结构的转型和科技的不断进步，高性能锂离子电池在电子产品、新能源汽车以及储能电池等领域的需求呈现爆发式增长。锂离子电池因其质量轻、体积小、工作电压高、能量密度大、输出功率高、充电效率高以及无记忆效应等诸多优点，已成为现代电子设备不可或缺的能量源。

2、然而，随着市场的快速扩张，锂离子电池的制造成本、环境污染以及安全问题逐渐浮出水面。传统的湿法涂布技术虽然在一定程度上满足了生产需求，但其固有的能源浪费、成本高昂和环境污染等问题，已成为制约锂离子电池进一步发展的瓶颈。为了应对这些挑战，干法电极极片制备技术应运而生，该制备技术完全摒弃了传统湿法涂布技术中的溶剂使用，从而彻底消除了溶剂所带来的能源浪费、成本增加以及环境污染等问题。同时，干法电极极片制备技术还有潜力降低成本，有效抑制电极在制备和使用过程中的分层现象，使得制备出更厚、性能更优的电极成为可能；此外，该技术还适用于全固态电池的制备，为下一代高性能电池的研发和生产提供了新的路径。

3、在电池制造过程中，电极极片的制备是关键环节之一。然而，目前已知的干法电极极片制备方法存在拉伸强度不足、压实密度低、粘接力或内聚力低、电化学性能差、首效差等的问题，严重影响了电池性能和寿命。

4、因此，开发一种新型的干法电极极片制备方法，以提高电极极片的综合性能，已成为当前科研和工业界的重要任务。这对于推动锂离子电池产业的可持续发展、降低生产成本和提高产品质量具有重要意义，更是推动全球能源转型和可持续发展的关键一环。

5、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种电极极片的干法制备工艺，不仅实现了电极极片的高效、环保制备，而且显著提高了电极的综合性能，达到了提高拉伸强度、增加压实密度、提升粘接力或内聚力、优化电化学性能，以及提高首效的技术效果。

2、本发明的目的之二在于提供一种电极极片，综合性能高。

3、本发明的目的之三在于提供一种锂离子电池，电池性能出色，使用寿命长。

4、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

5、第一方面，一种电极极片的干法制备工艺，包括以下步骤：

6、(a)活性物质、导电剂以及粘结剂混合后进行纤维化处理，得到纤维化后物料，取所述纤维化后物料进行混炼处理，得到混炼后物料；

7、其中，所述混炼处理的温度为60～150℃；

8、(b)步骤(a)的混炼后物料经辊压工序进行处理，得到膜片，取所述膜片与集流体进行复合，得到所述电极极片。

9、进一步的，所述混炼处理的温度为80℃～120℃；

10、优选地，所述混炼处理的时间为10s～25min，优选为1min～5min；

11、优选地，用于所述混炼处理的设备包括密炼机、开炼机、双转子连续混炼机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、行星式混炼机以及平板硫化机中的至少一种。

12、进一步的，所述活性物质、导电剂以及粘结剂的质量比为(90～99)：(0.1～5)：(0.5～5)。

13、进一步的，所述活性物质包括锂镍钴锰氧化物、磷酸铁锂、锂镍钴铝氧化物、锂锰氧化物、锂钴氧化物、天然石墨、合成石墨、硬碳、软碳、活性炭、硅、氧化硅、硅碳、锡、氧化锡以及钛酸锂中的至少一种。

14、进一步的，所述导电剂包括导电炭黑、导电石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、乙炔黑以及科琴黑中的至少一种。

15、进一步的，所述粘结剂包括聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯以及聚偏二氟乙烯中的至少一种。

16、进一步的，所述混合的温度为-196℃～30℃，优选为5℃～15℃。

17、进一步的，所述纤维化处理的温度为30℃～100℃，优选为50℃～70℃；

18、优选地，所述纤维化处理的时间为10s～20min，优选为1min～5min。

19、第二方面，一种如上述任一项所述的干法制备工艺制备得到的电极极片。

20、第三方面，一种锂离子电池，所述锂离子电池的电极包括上述所述的电极极片。

21、与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

22、本发明提供的电极极片的干法制备工艺，先将活性物质、导电剂以及粘结剂混合，形成均匀的混合物，能够保证电极的一致性和稳定性；然后，将混合物进行纤维化处理，这不仅能够增强物料的结构稳定性，还能够提高电极极片的机械性能，为电池的安全性和耐久性提供了坚实保障；之后，在60℃～150℃下进行混炼处理，这能够使膜片的拉伸强度、压实密度、粘接力和内聚力得到显著提升，从而全面优化电极性能，延长电池的使用寿命；最后，经辊压工序中的摊平、减薄、压实和定型等步骤，保证了膜片具有均匀的压实密度和厚度，为电极性能提供了有力支撑；同时，本发明的制备工艺具有操作简便、易于控制，以及可重复性好的特点，适用于大规模生产和商业化应用，能够为电池产业的可持续发展注入新的活力。

23、本发明提供的电极极片，综合性能高，具有与上述制备工艺相同的优势，在此不再赘述。

24、本发明提供的锂离子电池，电池性能出色，使用寿命长。

技术特征：

1.一种电极极片的干法制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的干法制备工艺，其特征在于，所述混炼处理的温度为80℃～120℃；

3.根据权利要求1所述的干法制备工艺，其特征在于，所述活性物质、导电剂以及粘结剂的质量比为(90～99)：(0.1～5)：(0.5～5)。

4.根据权利要求3所述的干法制备工艺，其特征在于，所述活性物质包括锂镍钴锰氧化物、磷酸铁锂、锂镍钴铝氧化物、锂锰氧化物、锂钴氧化物、天然石墨、合成石墨、硬碳、软碳、活性炭、硅、氧化硅、硅碳、锡、氧化锡以及钛酸锂中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的干法制备工艺，其特征在于，所述导电剂包括导电炭黑、导电石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、乙炔黑以及科琴黑中的至少一种。

6.根据权利要求3所述的干法制备工艺，其特征在于，所述粘结剂包括聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯以及聚偏二氟乙烯中的至少一种。

7.根据权利要求1-6任一项所述的干法制备工艺，其特征在于，所述混合的温度为-196℃～30℃，优选为5℃～15℃。

8.根据权利要求1-6任一项所述的干法制备工艺，其特征在于，所述纤维化处理的温度为30℃～100℃，优选为50℃～70℃；

9.一种如权利要求1-8任一项所述的干法制备工艺制备得到的电极极片。

10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的电极包括权利要求9所述的电极极片。

技术总结本发明提供了一种电极极片及其干法制备工艺、锂离子电池，涉及电极制备的技术领域，包括以下步骤：(a)活性物质、导电剂以及粘结剂混合后进行纤维化处理，得到纤维化后物料，取该纤维化后物料进行混炼处理，得到混炼后物料；其中，混炼处理的温度为60～150℃；(b)步骤(a)的混炼后物料经辊压工序进行处理，得到膜片，取该膜片与集流体进行复合，得到电极极片。本发明解决了现有技术中电极极片干法制备存在拉伸强度不足、压实密度低、粘接力或内聚力低、电化学性能差，以及首效差的技术问题，达到了提高拉伸强度、增加压实密度、提升粘接力或内聚力、优化电化学性能，以及提高首效的技术效果。技术研发人员：彭乐,彭建林受保护的技术使用者：深圳市曼恩斯特科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25