本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种锂电池、锂电池极片及其制备方法。
背景技术：
锂离子电池具有放电电压高、能量密度高、功率密度高、循环寿命长、无记忆效应等众多优点，在消费电子、电动工具、医疗电子等小型可充放电池领域获得了广泛应用；在电动自行车、纯电动汽车、混合动力汽车、轨道交通、航空航天、船舶舰艇等交通领域正逐步获得推广；在大规模可再生能源接入、电网调峰调频、分布式动力、微网离网、家庭动力、数据中心备用电源、通讯基站、能量回收、绿色建筑等能源领域，以及可穿戴电子、透明电子、机器人等新兴技术领域也显示了较好的应用前景。在市场发展过程中，对电池能量密度的需求也越来越高。锂离子电池是由正极、负极、隔膜、电解液等组分组成，通过匀浆、涂布、碾压、分切、卷绕、注液、装配、化成等工艺流程，完成电芯制作。电芯能量密度的提升可通过各组分材料克容量、厚度等角度解决。正极方面，能量密度可通过引入高克容量正极材料、提升正极面密度、提升正极压实来达到能量密度需求。
但是，随着面密度、压实密度的提升，现有碾压工艺下，正极片柔韧性下降，极片变脆，导致卷绕时极片褶皱严重，影响电芯卷绕后圆度，并可能造成正极片断片；同时褶皱严重位置活性物质从集流体表面剥落，影响后期容量发挥和电芯循环性能。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种压实密度较高且同时柔韧性较好的锂电池、锂电池极片及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种锂电池极片的制备方法，包括以下步骤：
对球形钴酸锂进行破碎操作，得到小颗粒钴酸锂；
将第一pvdf胶液、第一导电剂及所述小颗粒钴酸锂进行混合操作，得到第一钴酸锂涂层浆料；
将所述第一钴酸锂涂层浆料涂覆在铝箔上，得到第一钴酸锂涂层；
将涂覆有所述第一钴酸锂涂层浆料的所述铝箔进行第一次烘干操作，得到初极片；
将第二pvdf胶液、第二导电剂及常规颗粒钴酸锂进行混合操作，得到第二钴酸锂涂层浆料；
将所述第二钴酸锂涂层浆料涂覆在所述初极片上，得到第二钴酸锂涂层；
将涂覆有所述第二钴酸锂涂层浆料的所述初极片进行第二次烘干操作，得到次极片；
将所述次极片进行第一次碾压操作；
将完成所述第一次碾压操作的所述次极片进行第二次碾压操作，得到所述锂电池极片。
在其中一个实施例中，所述小颗粒钴酸锂的d50≤17μm，bet＞0.2m2/g。
在其中一个实施例中，所述第一导电剂及所述第二导电剂均为炭黑、碳纳米管、石墨烯和科琴黑中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述第一次碾压操作为热压操作。
在其中一个实施例中，所述第二次碾压操作为冷压操作。
在其中一个实施例中，在将涂覆有所述第二钴酸锂涂层浆料的所述初极片进行第二次烘干操作，得到次极片的步骤之后，在将所述次极片进行第一次碾压操作的步骤之前，还包括以下步骤：
对辊压缝隙进行限位操作。
一种锂电池极片，所述锂电池极片采用如上任一实施例所述的锂电池极片的制备方法制备得到。
在其中一个实施例中，所述锂电池极片包括钴酸锂涂层和铝箔片，所述钴酸锂涂层分别涂覆在所述铝箔片两侧面的表面。
在其中一个实施例中，所述钴酸锂涂层包括第一钴酸锂涂层和第二钴酸锂涂层，所述第一钴酸锂涂层的层数为两层，所述第二钴酸锂涂层的层数为两层，两层所述第一钴酸锂涂层分别涂覆在所述铝箔片两侧面的表面，两层所述第二钴酸锂涂层分别涂覆在所述第一钴酸锂涂层背离所述铝箔片的两侧面。
一种锂电池，所述锂电池包含如上实施例所述的锂电池极片。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
1、本发明锂电池极片的制备方法中先将含小颗粒钴酸锂的第一钴酸锂涂层浆料涂覆在铝箔上，制备得到初极片，再将含常规球形钴酸锂，即未经破碎的球形钴酸锂的第二钴酸锂涂层浆料涂覆在初极片上，并制备得到次极片，然后再将次极片进行碾压操作，得到锂电池极片。由于小颗粒钴酸锂的比表面积较大，有利于pvdf胶液和导电剂均匀分布，同时由于小颗粒钴酸锂的粒度较小，在碾压时对极片铝箔的损伤较小，能够缓冲大颗粒钴酸锂，即常规球形钴酸锂对铝箔片的挤压，从而有利于提高锂电池极片的压实密度和柔韧性。
2、本发明锂电池极片的制备方法中对完成涂覆干燥操作的次极片共进行两次碾压操作，其中第一次碾压操作为热压操作，第二次碾压操作为冷压操作。由于第一次碾压操作为热压操作，能够有效地控制极片材料的反弹率，同时提高极片的压实密度；完成热压操作后，再对极片进行冷压操作，能够更好地控制极片的定型和表面平整度，从而在提高极片压实密度的同时保证极片的柔韧性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为一实施例中锂电池极片的制备方法流程图；
图2为图1所示锂电池极片的制备方法中第一次碾压操作及第二次碾压操作的工艺流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本申请提供一种锂电池极片的制备方法。上述锂电池极片的制备方法包括以下步骤：对球形钴酸锂进行破碎操作，得到小颗粒钴酸锂；将第一pvdf胶液、第一导电剂及所述小颗粒钴酸锂进行混合操作，得到第一钴酸锂涂层浆料；将所述第一钴酸锂涂层浆料涂覆在铝箔上，得到第一钴酸锂涂层；将涂覆有所述第一钴酸锂涂层浆料的所述铝箔进行第一次烘干操作，得到初极片；将第二pvdf胶液、第二导电剂及常规颗粒钴酸锂进行混合操作，得到第二钴酸锂涂层浆料；将所述第二钴酸锂涂层浆料涂覆在所述初极片上，得到第二钴酸锂涂层；将涂覆有所述第二钴酸锂涂层浆料的所述初极片进行第二次烘干操作，得到次极片；将所述次极片进行第一次碾压操作；将完成所述第一次碾压操作的所述次极片进行第二次碾压操作，得到所述锂电池极片。
上述的锂电池极片的制备方法中先将含小颗粒钴酸锂的第一钴酸锂涂层浆料涂覆在铝箔上，制备得到初极片，再将含常规球形钴酸锂，即未经破碎的球形钴酸锂的第二钴酸锂涂层浆料涂覆在初极片上，并制备得到次极片，然后再将次极片进行碾压操作，得到锂电池极片。由于小颗粒钴酸锂的比表面积较大，有利于pvdf胶液和导电剂均匀分布，同时由于小颗粒钴酸锂的粒度较小，在碾压时对极片铝箔的损伤较小，能够缓冲大颗粒钴酸锂，即常规球形钴酸锂对铝箔片的挤压，从而有利于提高锂电池极片的压实密度和柔韧性。进一步地，本申请对完成涂覆干燥操作的次极片共进行两次碾压操作，其中第一次碾压操作为热压操作，第二次碾压操作为冷压操作。由于第一次碾压操作为热压操作，能够有效地控制极片材料的反弹率，同时提高极片的压实密度；完成热压操作后，再对极片进行冷压操作，能够更好地控制极片的定型和表面平整度，从而在提高极片压实密度的同时保证极片的柔韧性。
为了更好地理解本发明锂电池极片的制备方法，以下对本发明锂电池极片的制备方法作进一步的解释说明，如图1所示，一实施方式的锂电池极片的制备方法，包括以下步骤的部分或全部：
s100，对球形钴酸锂进行破碎操作，得到小颗粒钴酸锂。
可以理解的是，钴酸锂的振实密度大，有助于提高电池体积比容量。将钴酸锂作为极片材料，还能提高活性物质与集流体的粘附力，降低极片制造成本。在本实施例中，通过气流粉碎机对球形钴酸锂进行破碎操作，得到小颗粒钴酸锂，从而减小钴酸锂颗粒的粒度，并增大钴酸锂颗粒的比表面积，进而有利于钴酸锂涂覆后的碾压操作。
s200，将第一pvdf胶液、第一导电剂及小颗粒钴酸锂进行混合操作，得到第一钴酸锂涂层浆料。
可以理解的是，pvdf，英文全称poly(vinylidenefluoride)，聚偏二氟乙烯，聚偏二氟乙烯的原子半径小，电负性强，具有强大的吸电子作用，成键能力极强。在本实施例中，将第一pvdf胶液、第一导电剂及小颗粒钴酸锂按照1.0：1.5：97.5的比例依次加入反应釜中，并进行搅拌混合操作，能够有效地提高钴酸锂涂层浆料的粘度和流动性，得到的第一钴酸锂涂层浆料用于涂覆在铝箔片上。此外，由于小颗粒钴酸锂的粒度较小，比表面积较大，使小颗粒钴酸锂能够更均匀地分散在第一pvdf胶液中，有利于pvdf胶液和导电剂均匀分布，从而能够有效地提高极片活性材料的在铝箔片的粘接效果。
s300，将第一钴酸锂涂层浆料涂覆在铝箔上，得到第一钴酸锂涂层。
在本实施例中，将第一钴酸锂涂层浆料涂覆在铝箔上，以在铝箔的表面形成第一钴酸锂涂层。由于第一钴酸锂涂层中含有小颗粒的钴酸锂，能够使极片在进行碾压时，减小对铝箔片的损伤。
s400，将涂覆有第一钴酸锂涂层浆料的铝箔进行第一次烘干操作，得到初极片。
在本实施例中，通过干燥设备将涂覆有第一钴酸锂涂层浆料的铝箔进行第一次烘干操作，以挥发第一钴酸锂涂层浆料的水分，使第一钴酸锂涂层固化与铝箔片上，形成初极片，即具有初步雏形的极片。
s500，将第二pvdf胶液、第二导电剂及常规颗粒钴酸锂进行混合操作，得到第二钴酸锂涂层浆料。
在本实施例中，将第二pvdf胶液、第二导电剂及常规颗粒钴酸锂按照1.0：1.5：97.5的比例依次加入反应釜中，并进行搅拌混合操作，能够有效地提高钴酸锂涂层浆料的粘度和流动性，得到的第二钴酸锂涂层浆料用于涂覆在初极片上。由于小颗粒钴酸锂的比表面积较大，有利于pvdf胶液和导电剂均匀分布，同时由于小颗粒钴酸锂的粒度较小，在碾压时对极片铝箔的损伤较小，能够缓冲大颗粒钴酸锂，即常规球形钴酸锂对铝箔片的挤压，从而有利于提高锂电池极片的压实密度和柔韧性。
s600，将第二钴酸锂涂层浆料涂覆在初极片上，得到第二钴酸锂涂层。
在本实施例中，将第二钴酸锂涂层浆料涂覆在铝箔上，以在初极片的表面形成第二钴酸锂涂层。需要说明的是，钴酸锂属于α-nafeo2型结构，它具有二维层状结构，适宜锂离子的脱嵌。由于第二钴酸锂涂层浆料中含有常规球形钴酸锂，将第二钴酸锂涂层浆料涂覆在初极片上，使极片上形成更加适宜锂离子脱嵌的结构，从而进一步地提高锂电池正极片的电容量及循环性。此外，由于小颗粒钴酸锂的粒度较小，能够缓冲大颗粒钴酸锂，即常规球形钴酸锂对铝箔片的挤压，从而有利于提高锂电池极片的压实密度和柔韧性。
s700，将涂覆有第二钴酸锂涂层浆料的初极片进行第二次烘干操作，得到次极片。
在本实施例中，通过干燥设备将涂覆有第二钴酸锂涂层浆料的铝箔进行第二次烘干操作，以挥发第二钴酸锂涂层浆料的水分，使第二钴酸锂涂层固化与铝箔片上，形成次极片，即进一步成形的极片。
s800，将次极片进行第一次碾压操作。
如图2所示，在本实施例中，通过第一对辊装置100，即利用两根棍轴对次极片进行第一次碾压操作，也是把电池极片拉进旋转的对辊之间，电池极片受压变形的过程。在本申请中，对次极片200共进行两次碾压操作，通过第一次碾压操作，能够有效地提高次极片200的压实密度，从而增大电池的放电容量、减小内阻、减小极化损失、延长电池的循环寿命、提高锂离子电池的利用率。此外，通过对次极片200进行两次碾压操作，能够防止一次性碾压给极片带来柔韧性下降、极片变脆和卷绕时极片褶皱严重等问题。
s900，将完成第一次碾压操作的次极片进行第二次碾压操作，得到锂电池极片。
如图2所示，其中箭头a代表次极片的碾压走向，在本实施例中，通过第二对辊装置300将完成第一次碾压操作的次极片200进行第二次碾压操作，经过第一次碾压操作的次极片200，其压实密度得到较大的提高，然后再对完成第一次碾压操作的次极片200进行第二次碾压操作，能够进一步地提高次极片200的压实密度，从而进一步增大电池的放电容量、减小内阻、减小极化损失、延长电池的循环寿命、提高锂离子电池的利用率。此外，将完成第一次碾压操作的次极片200进行第二次碾压操作，能够进一步完成次极片200的定形，提高极片结构的稳定性。
在其中一个实施例中，小颗粒钴酸锂的d50≤17μm，bet＞0.2m2/g。可以理解的是，d50是指小颗粒钴酸锂累计粒度分布百分数达到50％时所对应的粒径。它的物理意义是粒径大于它的颗粒占50％，小于它的颗粒也占50％，d50也叫中位径或中值粒径。bet指bet比表面积测试法，bet比表面积测试法被广泛应用于颗粒表面吸附性能研究及相关检测仪器的数据处理中，bet公式是现在行业中应用最广泛，测试结果可靠性最强的方法，几乎所有国内外的相关标准都是依据bet方程建立起来的。在本实施例中，小颗粒钴酸锂的d50≤17μm，bet＞0.2m2/g，其中d50表示小颗粒钴酸锂的粒径情况，bet表示小颗粒钴酸锂的表面积情况。当小颗粒钴酸锂的d50≤17μm，bet＞0.2m2/g时，能够有利于pvdf胶液和导电剂更均匀地分布，同时在碾压时对极片铝箔的损伤更小，能够缓冲大颗粒钴酸锂，即常规球形钴酸锂对铝箔片的挤压，从而有利于提高锂电池极片的压实密度和柔韧性。需要说明的是，常规的球形钴酸锂的的d50为30μm～34μm，bet＜0.2m2/g。
在其中一个实施例中，第一导电剂及第二导电剂均为炭黑、碳纳米管、石墨烯和科琴黑中的至少一种。可以理解的是，随着锂电池的商品化越来越广泛，锂电池的电池在正极材料表面的充放电过程是当电池放电时候，处于孔中的锂离子进入正极活性物质中，如果电流加大则极化增加，放电困难，这样电子间的导电性就较差，光靠活性物质本省的导电性是远远不够的，为了保证电极有良好的充放电性能，在极片制作时通常加入一定量的导电剂，在活性物质之间与集流体起到收集微电流的作用。在本实施例中，锂电池极片中的第一导电剂及第二导电剂均为炭黑、碳纳米管、石墨烯和乙炔黑中的至少一种。炭黑具有更好的离子和电子导电能力，因为炭黑具有更大的比表面积，所以有利于电解质的吸附而提高离子电导率。另外，炭黑颗粒团聚形成支链结构，能够与活性材料形成链式导电结构，有助于提高材料的电子导电率。碳纳米管能够在导电网络中充当“导线”的作用，同时它还具有双电层效应，发挥超级电容器的高倍率特性，其良好的导热性能还有利于电池充放电时的散热，减少电池的极化，提高电池的高低温性能，延长电池的寿命。石墨烯导电剂具有优异的分散性和导电性，添加少量的导电剂，可以有效提高锂电池的倍率性能和循环稳定性。石墨烯分散于电极材料中有利于锂离子的扩散和电子传导，从而更好的提高电池的性能。与其他用于电池的导电炭黑相比较，科琴黑具有独特的支链状形态。这种形态的优点在于，导电体导电接触点多，支链形成较多导电通路，因而只需很少的添加量即可达到极高的导电率。
为了提高极片压实后的稳定性，在其中一个实施例中，在将第一pvdf胶液、第一导电剂及小颗粒钴酸锂进行混合操作，得到第一钴酸锂涂层浆料的步骤之后，在将第一钴酸锂涂层浆料涂覆在铝箔上，得到第一钴酸锂涂层的步骤之前：对第一钴酸锂涂层浆料进行加热搅拌操作。可以理解的是，由于pvdf胶液具有较高的粘度，使导电剂及小颗粒钴酸锂难以均匀地分散于pvdf胶液中，若第一pvdf胶液、第一导电剂及小颗粒钴酸锂混合不均匀，则容易使极片出现掉粉的问题。且pvdf胶液的粘度较高，也会对搅拌操作造成阻力，影响搅拌效率。在本实施例中，对第一钴酸锂涂层浆料，即第一pvdf胶液、第一导电剂及小颗粒钴酸锂混合后的浆料进行加热搅拌操作，通过加热操作，使第一pvdf胶液的温度升高，粘度降低，从有利于对第一钴酸锂涂层浆料进行搅拌操作，使第一pvdf胶液、第一导电剂及小颗粒钴酸锂混合更加均匀，避免极片在后续的碾压工艺中出现掉粉的问题，进而提高极片的稳定性。在本实施例中，加热操作的温度为40℃～45℃，使第一pvdf胶液的粘度较低，易于搅拌混合，且不会破坏第一pvdf胶液的粘性。同理，在将第二pvdf胶液、第二导电剂及小颗粒钴酸锂进行混合操作，得到第二钴酸锂涂层浆料的步骤之后，在将第二钴酸锂涂层浆料涂覆在初极片上，得到第二钴酸锂涂层的步骤之前：对第二钴酸锂涂层浆料进行加热搅拌操作。
在其中一个实施例中，将涂覆有第一钴酸锂涂层浆料的铝箔片进行的第一次烘干操作具体包括以下步骤：先对涂覆有第一钴酸锂涂层浆料的铝箔片进行吹热风操作，然后再对第一钴酸锂涂层进行吹冷风操作。可以理解的是，通过干燥设备将涂覆有第一钴酸锂涂层浆料的铝箔进行第一次烘干操作，能够挥发第一钴酸锂涂层浆料的水分，使第一钴酸锂涂层固化与铝箔片上，形成初极片，即具有初步雏形的极片。但是，第一钴酸锂涂层浆料在进行涂覆操作之后，第一钴酸锂涂层可能存在气孔、褶皱等不平整的情况，且浆料涂层的厚度不一也会造成烘干不均，容易影响极片的压实效果。在本实施例中，在对涂覆有第一钴酸锂涂层浆料的铝箔片进行第一次烘干操作的过程中，先对涂覆有第一钴酸锂涂层浆料的铝箔片进行吹热风操作，然后再对第一钴酸锂涂层进行吹冷风操作。通过对第一钴酸锂涂层浆料进行吹热风操作，一方面能够快速地挥发第一钴酸锂涂层浆料中的水分，有效地提高烘干效率；另一方面热风在干燥过程中还能吹平第一钴酸锂涂层浆料表面的褶皱及凹陷，使第一钴酸锂涂层浆料的表面平整、厚度均一，从而有利于提高极片的压实密度。进一步地，在完成吹热风操作之后，再对第一钴酸锂涂层进行吹冷风操作，使第一钴酸锂涂层更好地定形，从而提高第一钴酸锂涂层的结构稳定性，避免在第一钴酸锂涂层上涂覆第一钴酸锂涂层浆料时发生变形，进而提高极片的结构稳定性。
在其中一个实施例中，第一次碾压操作为热压操作。可以理解的是，通过对辊装置，即利用两根棍轴对次极片进行第一次碾压操作，也是把电池极片拉进旋转的对辊之间，电池极片受压变形的过程。通过第一次碾压操作，能够有效地提高次极片的压实密度，从而增大电池的放电容量、减小内阻、减小极化损失、延长电池的循环寿命、提高锂离子电池的利用率。在本实施例中，第一次碾压操作为热压操作，热压具有软化极片的作用，使极片更易于压实。需要说明的是，在本申请中，对次极片共进行两次碾压操作，第一次碾压操作，即热压操作为不完全碾压，在压实极片的同时，还能够保证极片的柔韧性。
进一步地，热压操作中的热压温度为90℃～120℃。可以理解的是，通过对次极片进行热压操作，能够起到软化极片的作用，使极片更易于压实。但是，若热压温度过高，容易对次极片造成焦化；若热压温度过低，则无法对次极片起到较好的软化效果。在本实施例中，热压操作中的热压温度为100℃，使次极片达到较好的软化效果，从而更易于压实，有利于提高极片的压实密度。
在其中一个实施例中，第二次碾压操作为冷压操作。可以理解的是，次极片在进行第一次碾压操作之后，接着通过对辊装置将完成第一次碾压操作的次极片进行第二次碾压操作，经过第一次碾压操作的次极片，其压实密度得到较大的提高，然后再对完成第一次碾压操作的次极片进行第二次碾压操作，能够进一步地提高次极片的压实密度，从而进一步增大电池的放电容量、减小内阻、减小极化损失、延长电池的循环寿命、提高锂离子电池的利用率。在本实施例中，第二次碾压操作为冷压操作，次极片在经过第一次碾压操作之后，已完成了部分压实，通过对次极片进行再一次的冷压操作，一方面能够对次极片进行进一步的压实，从而进一步提高极片的压实密度，同时避免了一次性热压或一次性冷压使极片柔韧性下降，极片变脆。另一方面对次极片进行先热压后冷压操作，能够更有利于极片的定形，提高极片压实后的稳定性和柔韧性。
在其中一个实施例中，在将次极片进行热压操作的步骤之后，在将次极片进行冷压操作的步骤之前，还包括以下步骤：对完成热压操作之后的次极片的表面进行冷风吹送操作。可以理解的是，热压具有软化极片的作用，使极片更易于压实。在本申请中，对次极片共进行两次碾压操作，第一次碾压操作，即热压操作为不完全碾压，在压实极片的同时，还能够保证极片的柔韧性。但是，由于极片在热压后处于软化的状态，极片的表面在辊压后容易出现不平整的问题。且软化的极片结构容易出现不稳定的问题。在本实施例中，对完成热压操作之后的次极片的表面进行冷风吹送操作，具体地，在热压对辊装置的出口处设置冷风吹送装置，冷风吹送装置与极片的表面成大于0度且小于90度的夹角，通过冷风吹送装置对完成热压后的极片吹送冷风，一方面能够对极片起到平整定形的效果，从而有利于对极片进行再一次的冷压操作，进一步提高极片的压实密度，同时保证极片的柔韧性；另一方面，冷风吹送能够降低完成热压后的极片表面的温度，避免直接进行冷压是出现骤冷而使极片出现裂痕或断裂，进一步地提高极片的柔韧性。
在其中一个实施例中，在将涂覆有第二钴酸锂涂层浆料的初极片进行第二次烘干操作，得到次极片的步骤之后，在将次极片进行第一次碾压操作的步骤之前，还包括以下步骤：对辊压缝隙进行限位操作。可以理解的是，通过对辊装置，即利用两根旋转的辊轴能够对极片进行碾压操作。但是，对辊之间的缝隙对极片的压实密度具有直接的影响，若对辊之间的缝隙过大，则无法一次性达到预设的压实密度，且无法在辊压过程中进行调整；若对辊之间的缝隙过小，则容易使辊压后的极片柔韧性降低，极片变脆，导致卷绕时极片褶皱严重，甚至可能造成极片断片的情况。在本实施例中，通过限位阀对对辊压缝隙进行调整限位操作，通过限位辊压能够使极片的柔韧性及一致性较好，有利于压实密度的提高。
在其中一个实施例中，第一次碾压操作中的辊压速度与第二次碾压操作中的辊压速度均为7m/min～11m/min。辊压速度的大小会影响极片的辊压效果，由于将所述待辊压正极片进行两次辊压操作的辊压速度均为7m/min～11m/min，避免出现极片的辊压厚度反弹的情形，提高了极片的涂层密度和孔隙率。实验证明，将所述待辊压正极片进行两次辊压操作的辊压速度均为7m/min～11m/min，使辊压后的极片厚度的反弹量较小。
实施例1
通过气流粉碎机将球形钴酸锂破碎，制备得到d50≤17μm、bet＞0.2m2/g的小颗粒钴酸锂。将第一pvdf胶液、第一导电剂及小颗粒钴酸锂按1.0：1.5：97.5进行混合操作，制备得到第一钴酸锂涂层浆料。按照预设的面密度将第一钴酸锂涂层浆料涂覆在铝箔的两面上，烘干后得到初极片。将第二pvdf胶液、第二导电剂及常规颗粒钴酸锂按1.0：1.5：97.5进行混合操作，制备得到第二钴酸锂涂层浆料。按照预设的面密度将第二钴酸锂涂层浆料涂覆在初极片的两面上，烘干后得到次极片。将次极片按照预设的压实密度进行热碾压，再进行冷压，得到锂电池极片，其中热碾压的温度为90℃，辊压速度为7m/min。
实施例2
通过气流粉碎机将球形钴酸锂破碎，制备得到d50≤17μm、bet＞0.2m2/g的小颗粒钴酸锂。将第一pvdf胶液、第一导电剂及小颗粒钴酸锂按1.0：1.5：97.5进行混合操作，制备得到第一钴酸锂涂层浆料。按照预设的面密度将第一钴酸锂涂层浆料涂覆在铝箔的两面上，烘干后得到初极片。将第二pvdf胶液、第二导电剂及常规颗粒钴酸锂按1.0：1.5：97.5进行混合操作，制备得到第二钴酸锂涂层浆料。按照预设的面密度将第二钴酸锂涂层浆料涂覆在初极片的两面上，烘干后得到次极片。将次极片按照预设的压实密度进行热碾压，再进行冷压，得到锂电池极片，其中热碾压的温度为120℃，辊压速度为11m/min。
实施例3
通过气流粉碎机将球形钴酸锂破碎，制备得到d50≤17μm、bet＞0.2m2/g的小颗粒钴酸锂。将第一pvdf胶液、第一导电剂及小颗粒钴酸锂按1.0：1.5：97.5进行混合操作，制备得到第一钴酸锂涂层浆料。按照预设的面密度将第一钴酸锂涂层浆料涂覆在铝箔的两面上，烘干后得到初极片。将第二pvdf胶液、第二导电剂及常规颗粒钴酸锂按1.0：1.5：97.5进行混合操作，制备得到第二钴酸锂涂层浆料。按照预设的面密度将第二钴酸锂涂层浆料涂覆在初极片的两面上，烘干后得到次极片。将次极片按照预设的压实密度进行热碾压，再进行冷压，得到锂电池极片，其中热碾压的温度为100℃，辊压速度为8m/min。
本申请还提供一种锂电池极片，所述锂电池极片采用如上任一实施例所述的锂电池极片的制备方法制备得到。
在其中一个实施例中，锂电池极片包括钴酸锂涂层和铝箔片，钴酸锂涂层分别涂覆在铝箔片两侧面的表面。可以理解的是，钴酸锂的振实密度大，有助于提高电池体积比容量。将钴酸锂作为极片材料，还能提高活性物质与集流体的粘附力，降低极片制造成本。在本实施例中，锂电池极片包括钴酸锂涂层和铝箔片，钴酸锂涂层分别涂覆在铝箔片两侧面的表面，使钴酸锂能够完全包覆在铝箔片上，有助于提高电池体积比容量。此外，钴酸锂颗粒之间的结合力较强，当对极片进行辊压时，钴酸锂颗粒不易脱落，从而有效地较少或避免极片掉粉的问题。
进一步地，钴酸锂涂层包括第一钴酸锂涂层和第二钴酸锂涂层，第一钴酸锂涂层的层数为两层，第二钴酸锂涂层的层数为两层，两层第一钴酸锂涂层分别涂覆在铝箔片两侧面的表面，两层第二钴酸锂涂层分别涂覆在第一钴酸锂涂层背离铝箔片的一面。需要说明的是，第一钴酸锂涂层中含有小颗粒钴酸锂、pvdf胶液分子链和导电剂，第二钴酸锂涂层中含有常规颗粒、pvdf胶液分子链和导电剂。在本实施例中，钴酸锂涂层包括两层第一钴酸锂涂层和两层第二钴酸锂涂层，两层第一钴酸锂涂层分别涂覆在铝箔片两侧面的表面，两层第二钴酸锂涂层分别涂覆在第一钴酸锂涂层背离铝箔片的一面。当锂电池极片进行压实操作时，处于外侧的第二钴酸锂涂层会对处于内侧的第一钴酸锂涂层及铝箔片产生挤压力，由于铝箔片两侧面的表面粘接的是含有小颗粒钴酸锂的第一钴酸锂涂层，能够有效地减少钴酸锂颗粒对铝箔片。又由于两层第二钴酸锂涂层分别涂覆在第一钴酸锂涂层背离铝箔片的一面，能够有效地缓冲大颗粒钴酸锂，即常规钴酸锂颗粒对铝箔片的挤压，从而有效地提高锂电池极片的压实密度和柔韧性。
本申请又提供一种锂电池，所述锂电池包含如上实施例所述的锂电池极片。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
1、本发明锂电池极片的制备方法中先将含小颗粒钴酸锂的第一钴酸锂涂层浆料涂覆在铝箔上，制备得到初极片，再将含常规球形钴酸锂，即未经破碎的球形钴酸锂的第二钴酸锂涂层浆料涂覆在初极片上，并制备得到次极片，然后再将次极片进行碾压操作，得到锂电池极片。由于小颗粒钴酸锂的比表面积较大，有利于pvdf胶液和导电剂均匀分布，同时由于小颗粒钴酸锂的粒度较小，在碾压时对极片铝箔的损伤较小，能够缓冲大颗粒钴酸锂，即常规球形钴酸锂对铝箔片的挤压，从而有利于提高锂电池极片的压实密度和柔韧性。
2、本发明锂电池极片的制备方法中对完成涂覆干燥操作的次极片共进行两次碾压操作，其中第一次碾压操作为热压操作，第二次碾压操作为冷压操作。由于第一次碾压操作为热压操作，能够有效地控制极片材料的反弹率，同时提高极片的压实密度；完成热压操作后，再对极片进行冷压操作，能够更好地控制极片的定型和表面平整度，从而在提高极片压实密度的同时保证极片的柔韧性。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
1.一种锂电池极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
对球形钴酸锂进行破碎操作，得到小颗粒钴酸锂；
将第一pvdf胶液、第一导电剂及所述小颗粒钴酸锂进行混合操作，得到第一钴酸锂涂层浆料；
将所述第一钴酸锂涂层浆料涂覆在铝箔上，得到第一钴酸锂涂层；
将涂覆有所述第一钴酸锂涂层浆料的所述铝箔进行第一次烘干操作，得到初极片；
将第二pvdf胶液、第二导电剂及常规颗粒钴酸锂进行混合操作，得到第二钴酸锂涂层浆料；
将所述第二钴酸锂涂层浆料涂覆在所述初极片上，得到第二钴酸锂涂层；
将涂覆有所述第二钴酸锂涂层浆料的所述初极片进行第二次烘干操作，得到次极片；
将所述次极片进行第一次碾压操作；
将完成所述第一次碾压操作的所述次极片进行第二次碾压操作，得到所述锂电池极片。
2.根据权利要求1所述的锂电池极片的制备方法，其特征在于，所述小颗粒钴酸锂的d50≤17μm，bet＞0.2m2/g。
3.根据权利要求1所述的锂电池极片的制备方法，其特征在于，所述第一导电剂及所述第二导电剂均为炭黑、碳纳米管、石墨烯和科琴黑中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的锂电池极片的制备方法，其特征在于，所述第一次碾压操作为热压操作。
5.根据权利要求1所述的锂电池极片的制备方法，其特征在于，所述第二次碾压操作为冷压操作。
6.根据权利要求1所述的锂电池极片的制备方法，其特征在于，在将涂覆有所述第二钴酸锂涂层浆料的所述初极片进行第二次烘干操作，得到次极片的步骤之后，在将所述次极片进行第一次碾压操作的步骤之前，还包括以下步骤：
对辊压缝隙进行限位操作。
7.一种锂电池极片，其特征在于，所述锂电池极片采用如权利要求1～6中任一所述的锂电池极片的制备方法制备得到。
8.根据权利要求7所述的锂电池极片，其特征在于，所述锂电池极片包括钴酸锂涂层和铝箔片，所述钴酸锂涂层分别涂覆在所述铝箔片两侧面的表面。
9.根据权利要求8所述的锂电池极片，其特征在于，所述钴酸锂涂层包括第一钴酸锂涂层和第二钴酸锂涂层，所述第一钴酸锂涂层的层数为两层，所述第二钴酸锂涂层的层数为两层，两层所述第一钴酸锂涂层分别涂覆在所述铝箔片两侧面的表面，两层所述第二钴酸锂涂层分别涂覆在所述第一钴酸锂涂层背离所述铝箔片的两侧面。
10.一种锂电池，其特征在于，所述锂电池包含如权利要求7至8中任一项所述的锂电池极片。
技术总结