[发明专利]一种降低电池短路率的涂布设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，特别是涉及一种降低电池短路率的涂布设计方法。

背景技术

随着锂离子动力电池在电动大巴、乘用车等领域的大量普及应用，各电池企业开发先进技术、提高产线自动化水平来提高电池的一致性和良品率。而在锂离子电池制作过程中，由极片分切成型引起的毛刺，会在高电压微短路测试时，引发隔膜击穿、正负极短路，造成电池失效，严重降低电池的良品率；不易检测的单个电芯的微短路，会造成电池之间的不一致性，导致模组无法使用。

正、负极片的分切和成型过程中，尤其在料区和极耳的交接处，空白的铜铝箔很薄、延展性强，不易分切，更容易形成毛刺。我们可以改进涂布方法，在料区和极耳交接处涂布一层宽度为<5mm、涂布单面厚度为≤5um的陶瓷涂层，陶瓷层有一定硬度、并易于分切，有良好的绝缘性，能够在很大程度上降低毛刺率，减少电芯的微短路情况发生。同时，极大程度降低辊压后由于涂覆区和极耳区由于延展不均匀造成的褶皱。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种降低电池短路率的涂布设计方法，能够有效解决上述问题。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种降低电池短路率的涂布及分切方法，具体包括如下步骤：

S1：设计涂布区域：涂布区域在从左至右的横向上呈区域A、B、C、D和E交替分布，区域A的宽度为La；区域B的宽度为Lb<5mm，涂布单面的厚度为Hb≤5um；区域C的宽度为Lc，涂布厚度为Hc；区域D的宽度Ld<5mm，涂布单面厚度Hd≤5um；区域E的宽度为Le，区域A和E为极耳区；

S2：涂布：在区域C上涂布正极浆料或负极浆料，制得正极片或负极片；在区域B和区域D上涂敷陶瓷涂层。

S3：分切：在区域C的中部沿极片涂布方向切割，形成与两侧的极耳区A和E分别连接的左极片区C1及右极片区C2，所述左极耳区沿所述涂布方向排布有多个左极耳，所述右极耳区沿所述涂布方向排布有多个右极耳，切除所述左极耳区与右极耳区上多余空白箔，沿与所述涂布方向垂直的方向上切割极片，完成极片的分切。

进一步的，S2中所述正极片制备的具体步骤如下：

S211：将PVDF粘结剂充分溶解在NMP溶剂中，制备成2-15%PVDF溶液；

S212：将导电剂加入PVDF溶液， 1000-5000rpm高速搅拌1-3h, 使导电剂均匀分散在PVDF胶液中，导电剂的加入量占固体粉料质量的0.5～10%；

S213：按一定配比加入正极材料，1000-5000rpm高速搅拌1-10h, 制备成分散均匀的正极浆料；

S214：采用涂布机将以上制得的正极浆料涂敷在铝箔集流体上，烘干制成所需宽度的双面涂布正极片。

进一步的，S213中所述正极材料为磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料、钴酸锂或NCA。

进一步的，S2中所述负极片制备的具体操作步骤如下：

S221：将CMC增稠剂充分溶解在去离子水中，配置成0.5～5%CMC溶液；

S222：将导电剂加入CMC溶液，1000-5000rpm高速搅拌1-3h, 使导电剂均匀分散在CMC溶液中，导电剂的加入量占固体粉料质量的0.5～10%；

S223：按一定配比加入负极材料，1000-5000rpm高速搅拌1-10h, 制成分散均匀的负极浆料；

S224：采用涂布机将以上制得的负极浆料涂敷在铜箔集流体上，制成所需幅宽的双面涂布负极片。

进一步的，S223中所述负极材料为石墨、硬碳、软碳或钛酸锂。

进一步的，S2中所述涂敷陶瓷涂层的制备具体步骤包括：

S231：采用PVDF为胶黏剂，NMP做溶剂，制备成2～15%PVDF溶液；

S232：将配制好的陶瓷颗粒粉末加入PVDF溶液中100-1000rpm低速搅拌1-3h，然后真空1000-5000rpm搅拌20-25h使物料充分分散，制成均匀的陶瓷分散浆料；

S233：采用涂布机将上述陶瓷浆料均匀涂覆在活性材料区的两边，陶瓷层的宽度为2-5mm。

进一步的，S232中所述陶瓷颗粒粉末为Al₂O₃、ZrO₂、MgO或勃姆石。

本发明的有益效果：采用本发明优化的极片涂布方法，可以很大程度上减少极片分切引起的毛刺，降低电池的短路率，同时，极大程度缓解了由于辊压后活性材料涂覆区与铜铝箔延展不均匀造成的褶皱。