RU2339121C1 - Способ изготовления электродов литий-ионного аккумулятора - Google Patents
Способ изготовления электродов литий-ионного аккумулятора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2339121C1 RU2339121C1 RU2007113071/09A RU2007113071A RU2339121C1 RU 2339121 C1 RU2339121 C1 RU 2339121C1 RU 2007113071/09 A RU2007113071/09 A RU 2007113071/09A RU 2007113071 A RU2007113071 A RU 2007113071A RU 2339121 C1 RU2339121 C1 RU 2339121C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- manufacturing
- electrodes
- active mass
- rolling
- sides
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 9
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000011262 electrochemically active material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 15
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 4
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 4
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 4
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 4
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006245 Carbon black Super-P Substances 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 238000000935 solvent evaporation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области химических источников тока, в частности может быть использовано при изготовлении электродов литий-ионного аккумулятора. Техническим результатом заявляемого способа является изготовление электродов от нескольких штук до партий большого количества, различных геометрических размеров, с малыми технологическими потерями и простым оснащением для этого. Согласно изобретению способ изготовления электродов включает приготовление смеси активной массы, изготовление слоев активной массы прокаткой в валках и нанесение их на обе стороны токоотвода ламинированием, при этом смесь активной массы получают приготовлением пасты, состоящей из электрохимически активного материала с добавкой клеящего вещества и растворителя, с последующей сушкой и протиркой. 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области химических источников тока, а именно к изготовлению электродов литий-ионного аккумулятора.
Общепризнан способ изготовления электродов [Р.Дж.Брод, К.Тагава Основы технологии производства литий-ионных аккумуляторов. Электрохимическая энергетика. 2004. Т.4, №4. С.195-207], заключающийся в приготовлении смеси, состоящей из электрохимически активного материала, связующего вещества и растворителя, ее нанесении на одну сторону непрерывно движущейся фольги (токоотвода) с последующей сушкой, калибровкой толщины и затем - на другую сторону с дальнейшей сушкой и калибровкой. При этом паста наносится на обе стороны прерывисто с непокрытыми промежутками. Затем производят вырубку электродов, при этом токовыводы формируются из непокрытых промежутков. Этот способ предназначен для получения электродов массового производства одного типоразмера (аккумулятора конкретного назначения) и, поэтому, имеет следующие недостатки:
- изменение каждого геометрического размера электродов (толщины, ширины, длины) требует как минимум отдельной перенастройки линии,
- большой расход пасты, содержащей дорогостоящие компоненты (например, кобальтат лития), для запуска и настройки линии,
- невозможность получения электродов малыми партиями,
- сравнительно большой расход фольги (материала токоотводов) при вырубке электродов.
Общими признаками аналога с заявляемым способом являются приготовление смеси, содержащей электрохимически активный материал, и нанесение слоев активной массы на обе стороны токоотвода.
Известен способ изготовления электродов [Патент США 6.268.087, В1, 2001 г.], заключающийся в приготовлении смеси, состоящей из электрохимически активного материала, связующего вещества и растворителя, получении пленки (слоя активной массы) толщиной 300 мкм, размещении на пленке токоотвода, покрытии пленкой активного материала толщиной 300 мкм поверхности токоотвода с последующей сушкой и калибровкой.
Недостатком этого способа является сложность получения пленок малой толщины с малой разнотолщинностью.
Общими признаками аналога с заявляемым способом являются приготовление смеси, содержащей электрохимически активный материал, и нанесение слоев активной массы на обе стороны токоотвода.
Известен способ изготовления электродов [Патент США 6.322.599, В1, 2001 г.] (выбранный в качестве прототипа), заключающийся в приготовлении смеси, состоящей из электрохимически активного материала, связующего вещества и растворителя, с дальнейшим нанесением на стеклянную поверхность с последующей выдержкой для испарения растворителя и образования пленки.
Далее пленки с помощью ламинирования соединяют с токоотводом с обеих его сторон.
Недостатками этого способа являются низкая производительность, необходимость новой оснастки для электродов различного размера. Общими признаками прототипа с заявляемым способом являются приготовление смеси, содержащей электрохимически активный материал (активная масса), изготовление слоев активной массы и нанесение слоев активной массы на обе стороны токоотвода ламинированием.
Техническим результатом заявляемого способа является изготовление электродов от нескольких штук до партий большого количества, различных геометрических размеров, с малыми технологическими потерями и простым оснащением для этого.
Этот результат достигается тем, что в известном способе изготовления электрода, заключающемся в приготовлении смеси активной массы, нанесении слоев на токоотвод, слои активной массы получают прокаткой с последующим их наклеиванием на токоотвод. Изготовление ведут в следующей последовательности. В барабан шаровой мельницы загружают электрохимически активный материал с добавкой клеящего вещества и растворителя. После приготовления пасты растворитель сушкой удаляют, а полученную шихту пропускают через сито и затем прокатывают с требуемой толщиной, шириной и длиной заготовок слоев активной массы. Далее слои активной массы ламинируют на токоотвод.
Получение требуемой толщины и пористости обеспечивается прокаткой в валках расчетного диаметра. Ширина электродных полуфабрикатов задается шириной бункера, а длина - размером отрезаемого проката. Способ позволяет изготавливать полуфабрикаты электродов от нескольких штук (количество шихты несколько десятков грамм) до любого количества (прокатка - высокопроизводительный, непрерывный процесс). Применение прокатки позволяет упростить изготовление электродов любых геометрических размеров, в любом количестве с минимальным расходом реактивов, с минимальной разнотолщинностью. Отличительные признаки заявляемого способа изготовления электродов литий-ионного аккумулятора, обуславливающие его соответствие критерию «новизна», следующие: слои активной массы изготавливаются прокаткой в валках. Для соответствия предлагаемого способа изготовления электродов литий-ионного аккумулятора критерию «изобретательский уровень» был проведен анализ известных решений по литературным источникам, в результате которого не найдено изготовление электродов литий-ионного аккумулятора с применением прокатки. Это позволяет сделать вывод, по мнению авторов, о его соответствии критерию «изобретательский уровень».
Примеры реализации заявляемого способа.
1. Анод.
1.1 95% графита смешивается с 5% поливинилиденфторида с добавкой N-метилпирролидона в миксере в течение не менее 2 часов, с дальнейшим удалением растворителя при 60-70°С вакуумной сушкой при непрерывном перемешивании. Высушенную пасту протирают через сита с уменьшающимся размером ячеек для получения шихты. Размер ячеек последнего сита 40 мкм. По результатам пробной прокатки определяют требуемый диаметр валков по уравнению h1·ρ1/D1=h2·ρ2/D2, где h1, ρ1 - толщина и относительная плотность проката, полученные в результате пробной прокатки на валках диаметром D1, a D2 - требуемый диаметр валков для получения необходимой толщины и относительной плотности проката - h2, ρ2.
С применением бункера, исходя из требуемой ширины электрода, прокатывают листы полуфабриката требуемой длины.
Готовят раствор поливинилиденфторида в N-метилпирролидоне с концентрацией 5%. Наносят слой раствора на обе стороны медного токоотвода и ламинируют прокат на обе стороны токоотвода. После выдержки на воздухе при комнатной температуре в течение не менее 3 часов производят сушку при 130°С в течение 1 часа.
1.2 96% графита перемешивается с 4% водным раствором желатина в миксере в течение 2 часов с дальнейшим удалением воды вакуумной сушкой при 75-90°С при непрерывном перемешивании. Высушенную пасту протирают через сита с уменьшающимся размером ячеек для получения шихты. Размер ячеек последнего сита 40 мкм. По результатам пробной прокатки определяют требуемый диаметр валков. С применением бункера, исходя из требуемой ширины электрода, прокатывают листы полуфабриката требуемой длины. Готовят 4% водный раствор желатина. Наносят слой раствора на обе стороны медного токоотвода и ламинируют прокат на обе стороны токоотвода. После выдержки на воздухе при комнатной температуре производят сушку при 130°С в течение 1 часа.
2. Катод
2.1 91% LiCoO2 смешивают с 6% графита SFG-15 и 3% поливинилиденфторида с добавкой N-метилпирролидона в миксере в течение не менее 2 часов. Далее удаляют растворитель вакуумной сушкой при температуре 60-70°С при непрерывном перемешивании. Высушенную пасту протирают через сита с уменьшающимся размером ячеек для получения шихты. Размер ячеек последнего сита 40 мкм. По результатам пробной прокатки определяют диаметр валков, требуемый для получения проката с заданной толщиной и пористостью. С применением бункера, исходя из требуемой ширины электрода, прокатывают листы полуфабриката электрода требуемой длины.
Готовят раствор поливинилиденфторида в N-метилпирролидоне с концентрацией 3%. Наносят слой раствора на обе стороны алюминиевого токоотвода и ламинируют прокат на обе стороны токоотвода. После выдержки на воздухе при комнатной температуре в течение не менее 3 часов производят сушку при 130°С в течение 1 часа.
2.2 95% LiCoO2 смешивают с 5% сажи Super P и 5% водным раствором желатина в миксере в течение не менее 6 часов. Далее удаляют воду вакуумной сушкой при температуре 75-90°С при непрерывном перемешивании. Высушенную пасту протирают через сита с уменьшающимся размером ячеек для получения шихты. Размер ячеек последнего сита 40 мкм. По результатам пробной прокатки определяют диаметр валков, требуемый для получения проката с заданной толщиной и пористостью. С применением бункера, исходя из требуемой ширины электрода, прокатывают листы полуфабриката требуемой длины. Готовят 5% водный раствор желатина. Наносят слой раствора на обе стороны алюминиевого токоотвода и ламинируют прокат на обе стороны токоотвода. После выдержки на воздухе при комнатной температуре производят сушку при 130°С в течение 1 часа.
В таблице представлены различные варианты изготовления анодного и катодного проката шихт различных составов для электродов различных размеров. На чертеже представлен первый формировочный цикл электрохимической группы, изготовленной с применением прокатки.
Таким образом, применение заявляемого технического решения позволяет изготавливать электроды от нескольких штук до партий большого количества, различных геометрических размеров, с малыми технологическими потерями и простым оснащением для этого.
Способ изготовления электродов литий-ионного аккумулятора
| Таблица | ||||||
| Электрод | ⌀ валков | Толщина проката | Разнотолщинность | Ширина | Длина | Пористость |
| мм | мкм | мкм | мм | мм | % | |
| Анод | 31,5 | 59 | ±2 | 55 | 100 | 27 |
| 26,4 | 53 | ±2 | 50 | 90 | 45,5 | |
| 55 | 105 | ±0,5 | 50 | 90 | 29 | |
| 94,8 | 153 | ±2,5 | 160 | 225 | 20 | |
| 312 | 348 | ±2,5 | 200 | 210 | 29 | |
| 31,5 | 32 | ±1,5 | 80 | 115 | 19 | |
| 200 | 236 | ±2,5 | 125 | 220 | 26 | |
| 50 | 66 | ±1 | 100 | 150 | 31 | |
| Анод | 26,4 | 123 | ±2 | 158 | 223 | 27 |
| 25,8 | 95 | ±0,5 | 78 | 113 | 21 | |
| 20 | 112 | ±1,5 | 48 | 88 | 29 | |
| 19,8 | 134 | ±0,5 | 158 | 223 | 23 | |
| 20,3 | 126 | ±0,5 | 48 | 88 | 26 | |
| 46 | 320 | ±1,5 | 198 | 208 | 28 | |
| 18,8 | 106 | ±2 | 48 | 88 | 27 | |
| 14 | 53 | ±1,5 | 98 | 148 | 24 | |
| 32 | 192 | ±1,5 | 123 | 218 | 33 | |
Claims (1)
- Способ изготовления электродов литий-ионного аккумулятора, включающий приготовление смеси активной массы, изготовление слоев активной массы прокаткой в валках и нанесении их на обе стороны токоотвода ламинированием, отличающийся тем, что смесь активной массы получают приготовлением пасты, состоящей из электрохимически активного материала с добавкой клеящего вещества и растворителя, с последующей сушкой и протиркой.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007113071/09A RU2339121C1 (ru) | 2007-04-09 | 2007-04-09 | Способ изготовления электродов литий-ионного аккумулятора |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007113071/09A RU2339121C1 (ru) | 2007-04-09 | 2007-04-09 | Способ изготовления электродов литий-ионного аккумулятора |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2339121C1 true RU2339121C1 (ru) | 2008-11-20 |
Family
ID=40241447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007113071/09A RU2339121C1 (ru) | 2007-04-09 | 2007-04-09 | Способ изготовления электродов литий-ионного аккумулятора |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2339121C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2383086C1 (ru) * | 2009-02-10 | 2010-02-27 | Открытое акционерное общество "Сатурн" | Способ изготовления электродов литий-ионного аккумулятора |
| RU2672059C2 (ru) * | 2014-02-06 | 2018-11-09 | Гелион Текнолоджис Пти Лтд | Поверхности, покрытые желатинизированными ионными жидкими пленками, и их применение |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2074458C1 (ru) * | 1993-05-14 | 1997-02-27 | Акционерное Общество Открытого Типа "Новосибирский завод Химконцентратов" | Способ изготовления отрицательного электрода электрического элемента дисковой формы |
| US6322599B1 (en) * | 1996-12-04 | 2001-11-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of fabricating a lithium ion secondary battery |
-
2007
- 2007-04-09 RU RU2007113071/09A patent/RU2339121C1/ru active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2074458C1 (ru) * | 1993-05-14 | 1997-02-27 | Акционерное Общество Открытого Типа "Новосибирский завод Химконцентратов" | Способ изготовления отрицательного электрода электрического элемента дисковой формы |
| US6322599B1 (en) * | 1996-12-04 | 2001-11-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of fabricating a lithium ion secondary battery |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2383086C1 (ru) * | 2009-02-10 | 2010-02-27 | Открытое акционерное общество "Сатурн" | Способ изготовления электродов литий-ионного аккумулятора |
| RU2672059C2 (ru) * | 2014-02-06 | 2018-11-09 | Гелион Текнолоджис Пти Лтд | Поверхности, покрытые желатинизированными ионными жидкими пленками, и их применение |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111029581B (zh) | 正极浆料及其制备方法和正极片及其制备方法和锂离子电池及其应用 | |
| Chou et al. | Electrochemical deposition of porous Co3O4 nanostructured thin film for lithium-ion battery | |
| CN109167020B (zh) | 一种具有高能量密度的多孔锂离子极片及其制备方法及锂离子电池 | |
| TW201620182A (zh) | 用於二次電池電極的高固體含量糊配方 | |
| CN110400929B (zh) | 一种磷酸盐包覆的金属掺杂三元正极活性材料及其制备和应用 | |
| CA2819391C (en) | Method for manufacturing of slurry for production of battery film | |
| CN109904523A (zh) | 硫化物固体电池的制造方法 | |
| CN107431236A (zh) | 锂离子二次电池及其制造方法 | |
| CN110311130B (zh) | 一种铌酸钛负极材料及其制备方法 | |
| JP2015146272A (ja) | 非水電解液二次電池用の負極の製造方法 | |
| CN119230921A (zh) | 一种全固态电芯及其制备方法和应用 | |
| CN102437369A (zh) | 一种锂离子电池 | |
| RU2339121C1 (ru) | Способ изготовления электродов литий-ионного аккумулятора | |
| JP7150797B2 (ja) | 非水電解質二次電池用負極板の製造方法 | |
| CN105720267A (zh) | 一种磷酸亚铁锂动力电池正极片的制备方法 | |
| JP3774980B2 (ja) | 非水電解質二次電池用電極の製造方法 | |
| CN102522559B (zh) | 一种用于制备锂离子电池的复合水溶性粘接剂 | |
| CN113948674A (zh) | 一种安全补锂负极片、制备方法及其锂电池 | |
| CN118213496A (zh) | 一种锂离子电池铝基负极材料的制备方法 | |
| CN108649196B (zh) | 钒酸锂复合电极材料及其制备方法与应用 | |
| CN117996163A (zh) | 高致密性硫化物电解质膜及其制备方法、全固态锂电池 | |
| CN104319404B (zh) | 一种锂硫电池电极材料用凝胶聚合物粘合剂及其制备方法 | |
| CN104466118B (zh) | 复合掺杂结合原位聚合合成高性能磷酸铁锂正极材料的方法 | |
| CN119315018B (zh) | 一种天然石墨复合负极材料及其制备方法和锂离子电池 | |
| CN106229542B (zh) | 一种锂离子电池用电芯及其制备方法、锂离子电池 |