專利名稱：鋰離子電池極片制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池極片制作方法，屬于鋰離子電池生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的鋰離子電池極片制造方法是使用高精密涂布機(jī)直接將電極材料涂敷在極片集流體上，然后烘干制成。此種鋰離子電池極片制作方法雖然具有簡單方便、工序少等優(yōu)勢，但由于鋰離子電池極片的集流體多為表面光滑的金屬箔材(通常正極為鋁箔，負(fù)極為銅箔)，為使電極材料與極片集流體達(dá)到良好的結(jié)合效果，必須在電極材料中含有較高比例的粘結(jié)劑；且電池循環(huán)過程中隨著鋰離子在電極材料中不斷的嵌入和脫出，電極材料體積不斷的膨脹收縮，電極材料與極片集流體的結(jié)合效果越來越差，極易從極片集流體上脫落。因 此按現(xiàn)有的鋰離子電池極片制造方法制作出的鋰離子電池，內(nèi)阻較高、高倍率放電性能較差、循環(huán)過程內(nèi)阻升高較快、循環(huán)壽命也較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提高極片集流體與電極材料之間的結(jié)合力和導(dǎo)電性，進(jìn)而增強(qiáng)鋰離子電池綜合性能的鋰離子電池極片制作方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是鋰離子電池極片制作方法，包括制作極片集流體、涂敷電材料，其改進(jìn)之處是對極片集流體先進(jìn)行表面預(yù)處理，即先在極片集流體表面涂敷導(dǎo)電涂層漿料并烘干，再涂敷電極材料，所述導(dǎo)電涂層漿料的組分及質(zhì)量百分比為粘結(jié)劑1% 15%，導(dǎo)電劑20% 60%，其余為溶劑，導(dǎo)電涂層漿料的涂敷厚度烘干后單面為O. I 10 μ m。進(jìn)一步方案是所述導(dǎo)電涂層漿料中的粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纖維素鈉、苯乙烯與丁二烯共聚物、丙烯腈多元共聚物、丙烯腈與丁二烯共聚物，丙烯酸樹脂乳液、醋酸乙烯酯共聚物中的一種或一種以上的混合物；所述導(dǎo)電涂層漿料中的導(dǎo)電劑為乙炔黑、碳納米管、碳纖維、石墨烯、導(dǎo)電碳黑、導(dǎo)電石墨、鱗片狀石墨中的一種或一種以上的混合物；所述導(dǎo)電涂層漿料中的溶劑為去離子水或N-甲基吡咯烷酮；所述導(dǎo)電涂層漿料的制備操作如下先將粘結(jié)劑加入溶劑中，攪拌溶解均勻，再加入導(dǎo)電劑，充分?jǐn)嚢璺稚⒑蠹纯?。本發(fā)明在鋰離子電池極片制作時(shí)，在極片集流體與電極材料涂層之間涂敷一層具有良好的導(dǎo)電性、與極片集流體之間具有較強(qiáng)結(jié)合力的導(dǎo)電涂層。由于導(dǎo)電涂層表面相對粗糙，并且導(dǎo)電涂層在鋰離子電池充放電過程中不存在鋰離子的嵌入與脫出，也就不存在體積的膨脹與收縮，因此即使在電極材料中粘結(jié)劑含量較低時(shí)，電極材料也能很好的與導(dǎo)電涂層結(jié)合，循環(huán)過程中也不致于從極片集流體上面脫落。從而使鋰離子電池的內(nèi)阻、高倍率放電、循環(huán)過程內(nèi)阻穩(wěn)定性、循環(huán)壽命等綜合性能得到改善。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)例制作正極為磷酸鐵鋰、負(fù)極為碳負(fù)極的鋰離子電池并進(jìn)行性能測試對比，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)例I :
用磷酸2L的混料機(jī)制作極片集流體表面預(yù)處理的導(dǎo)電涂層漿料，稱量15g羧甲基纖維素鈉(CMC)和37. 5g苯乙烯與丁二烯的共聚物(SBR)JPA 990g的去離子水中，攪拌使其溶解均勻；然后加入450g碳納米管，高速攪拌分散后制得集流體預(yù)處理導(dǎo)電涂層漿料。將制好的集流體預(yù)處理導(dǎo)電涂層漿料使用高精密涂布機(jī)均勻的涂敷在集流體上(正極采用20 μ m厚的鋁箔，負(fù)極采用9 μ m厚的銅箔)，并進(jìn)行烘干，并通過調(diào)節(jié)高精密涂布機(jī)控制導(dǎo)電涂層烘干后的單面厚度為2μπι 3μπι。然后分別在已經(jīng)過預(yù)處理的鋁箔和銅箔上涂敷磷酸鐵鋰(LiFePO4)正極材料和碳負(fù)極材料，烘干后分別制得鋰離子電池的正負(fù)極片。再將極片經(jīng)過壓片、分切、焊極耳、裝配、封邊、注液、封口、化成等工序制成IOAh的磷酸鐵鋰電池。
實(shí)例2
用磷酸2L的混料機(jī)制作極片集流體表面預(yù)處理的導(dǎo)電涂層漿料，稱量15g羧甲基纖維素鈉(CMC)和67. 5g丙烯腈多元共聚物(LA系列)，加入845g的去離子水中，攪拌使其溶解均勻；然后加入IOOg碳納米管和420g乙炔黑，高速攪拌分散后制得集流體預(yù)處理導(dǎo)電涂層漿料。將制好的集流體預(yù)處理導(dǎo)電涂層漿料使用高精密涂布機(jī)均勻的涂敷在集流體上(正極采用20 μ m厚的鋁箔，負(fù)極采用9 μ m厚的銅箔)，并進(jìn)行烘干，并通過調(diào)節(jié)高精密涂布機(jī)控制導(dǎo)電涂層烘干后的單面厚度為2μπι 3μπι。然后分別在已經(jīng)過預(yù)處理的鋁箔和銅箔上涂敷磷酸鐵鋰(LiFePO4)正極材料和碳負(fù)極材料，烘干后分別制得鋰離子電池的正負(fù)極片。再將極片經(jīng)過壓片、分切、焊極耳、裝配、封邊、注液、封口、化成等工序制成IOAh的磷酸鐵鋰電池。實(shí)例3:
用磷酸2L的混料機(jī)制作極片集流體表面預(yù)處理的導(dǎo)電涂層漿料，稱量20g羧甲基纖維素鈉(CMC)、30g苯乙烯與丁二烯的共聚物(SBR)和70g丙烯腈多元共聚物(LA系列)，加入845g的去離子水中，攪拌使其溶解均勻；然后加入150g碳納米管、250g石墨烯和400g乙炔黑，高速攪拌分散后制得集流體預(yù)處理導(dǎo)電涂層漿料。將制好的集流體預(yù)處理導(dǎo)電涂層漿料使用高精密涂布機(jī)均勻的涂敷在集流體上(正極采用20 μ m厚的鋁箔，負(fù)極采用9 μ m厚的銅箔)，并進(jìn)行烘干，并通過調(diào)節(jié)高精密涂布機(jī)控制導(dǎo)電涂層烘干后的單面厚度為4μπι 5μπι。然后分別在已經(jīng)過預(yù)處理的鋁箔和銅箔上涂敷磷酸鐵鋰(LiFePO4)正極材料和碳負(fù)極材料，烘干后分別制得鋰離子電池的正負(fù)極片。再將極片經(jīng)過壓片、分切、焊極耳、裝配、封邊、注液、封口、化成等工序制成IOAh的磷酸鐵鋰電池。實(shí)例4:
用磷酸2L的混料機(jī)制作極片集流體表面預(yù)處理的導(dǎo)電涂層漿料，稱量20g羧甲基纖維素鈉(CMC)、30g苯乙烯與丁二烯的共聚物(SBR)和70g丙烯腈多元共聚物(LA系列)，加入845g的去離子水中，攪拌使其溶解均勻；然后加入150g碳納米管、250g石墨烯和400g乙炔黑，高速攪拌分散后制得集流體預(yù)處理導(dǎo)電涂層漿料。將制好的集流體預(yù)處理導(dǎo)電涂層漿料使用高精密涂布機(jī)均勻的涂敷在集流體上(正極采用20 μ m厚的鋁箔，負(fù)極采用9 μ m厚的銅箔)，并進(jìn)行烘干，并通過調(diào)節(jié)高精密涂布機(jī)控制導(dǎo)電涂層烘干后的單面厚度為7 μ m 8 μ m。然后分別在已經(jīng)過預(yù)處理的鋁箔和銅箔上涂敷磷酸鐵鋰(LiFePO4)正極材料和碳負(fù)極材料，烘干后分別制得鋰離子電池的正負(fù)極片。再將極片經(jīng)過壓片、分切、焊極耳、裝配、封邊、注液、封口、化成等工序制成IOAh的磷酸鐵鋰電池。實(shí)例5 :
用磷酸2L的混料機(jī)制作極片集流體表面預(yù)處理的導(dǎo)電涂層漿料，稱量60g聚偏氟乙烯(PVDF)，加入1050g的N-甲基吡咯烷酮中，攪拌使其溶解均勻；然后加入375g碳納米管，高速攪拌分散后制得集流體預(yù)處理導(dǎo)電涂層漿料。將制好的集流體預(yù)處理導(dǎo)電涂層漿料使用高精密涂布機(jī)均勻的涂敷在集流體上(正極采用20 μ m厚的鋁箔，負(fù)極采用9 μ m厚的銅箔)，并進(jìn)行烘干，并通過調(diào)節(jié)高精密涂布機(jī)控制導(dǎo)電涂層烘干后的單面厚度為2 μ m 3 μ m。然后分別在已經(jīng)過預(yù)處理的鋁箔和銅箔上涂敷磷酸鐵鋰(LiFePO4)正極材料和碳負(fù)極材料，烘干后分別制得鋰離子電池的正負(fù)·極片。再將極片經(jīng)過壓片、分切、焊極耳、裝配、封邊、注液、封口、化成等工序制成IOAh的磷酸鐵鋰電池。實(shí)例6:
用磷酸2L的混料機(jī)制作極片集流體表面預(yù)處理的導(dǎo)電涂層漿料，稱量90g聚偏氟乙烯(PVDF)，加入850g的N-甲基吡咯烷酮中，攪拌使其溶解均勻；然后加入350g碳納米管和175g導(dǎo)電碳黑，高速攪拌分散后制得集流體預(yù)處理導(dǎo)電涂層漿料。將制好的集流體預(yù)處理導(dǎo)電涂層漿料使用高精密涂布機(jī)均勻的涂敷在集流體上(正極采用20 μ m厚的鋁箔，負(fù)極采用9 μ m厚的銅箔)，并進(jìn)行烘干，并通過調(diào)節(jié)高精密涂布機(jī)控制導(dǎo)電涂層烘干后的單面厚度為4μπι 5μπι。然后分別在已經(jīng)過預(yù)處理的鋁箔和銅箔上涂敷磷酸鐵鋰(LiFePO4)正極材料和碳負(fù)極材料，烘干后分別制得鋰離子電池的正負(fù)極片。再將極片經(jīng)過壓片、分切、焊極耳、裝配、封邊、注液、封口、化成等工序制成IOAh的磷酸鐵鋰電池。實(shí)例7
用磷酸2L的混料機(jī)制作極片集流體表面預(yù)處理的導(dǎo)電涂層漿料，稱量IOOg聚偏氟乙烯(PVDF)和20g羧甲基纖維素鈉(CMC)，加入700g的N-甲基吡咯烷酮中，攪拌使其溶解均勻；然后加入200g碳納米管、200g石墨烯和275g導(dǎo)電碳黑，高速攪拌分散后制得集流體預(yù)處理導(dǎo)電涂層漿料。將制好的集流體預(yù)處理導(dǎo)電涂層漿料使用高精密涂布機(jī)均勻的涂敷在集流體上(正極采用20 μ m厚的鋁箔，負(fù)極采用9 μ m厚的銅箔)，并進(jìn)行烘干，并通過調(diào)節(jié)高精密涂布機(jī)控制導(dǎo)電涂層烘干后的單面厚度為4μπι 6μπι。然后分別在已經(jīng)過預(yù)處理的鋁箔和銅箔上涂敷磷酸鐵鋰(LiFePO4)正極材料和碳負(fù)極材料，烘干后分別制得鋰離子電池的正負(fù)極片。再將極片經(jīng)過壓片、分切、焊極耳、裝配、封邊、注液、封口、化成等工序制成IOAh的磷酸鐵鋰電池。實(shí)例8
用磷酸2L的混料機(jī)制作極片集流體表面預(yù)處理的導(dǎo)電涂層漿料，稱量180g聚偏氟乙烯(PVDF)，加入700g的N-甲基吡咯烷酮中，攪拌使其溶解均勻；然后加入300g石墨烯、200g乙炔黑和325g導(dǎo)電石墨，高速攪拌分散后制得集流體預(yù)處理導(dǎo)電涂層漿料。將制好的集流體預(yù)處理導(dǎo)電涂層漿料使用高精密涂布機(jī)均勻的涂敷在集流體上(正極采用20 μ m厚的鋁箔，負(fù)極采用9 μ m厚的銅箔)，并進(jìn)行烘干，并通過調(diào)節(jié)高精密涂布機(jī)控制導(dǎo)電涂層烘干后的單面厚度為8μπι 9μπι。然后分別在已經(jīng)過預(yù)處理的鋁箔和銅箔上涂敷磷酸鐵鋰(LiFePO4)正極材料和碳負(fù)極材料，烘干后分別制得鋰離子電池的正負(fù)極片。再將極片經(jīng)過壓片、分切、焊極耳、裝配、封邊、注液、封口、化成等工序制成IOAh的磷酸鐵鋰電池。對比例
采用現(xiàn)有的鋰離子電池極片制造方法，使用高精密涂布機(jī)分別在20 μ m厚的鋁箔和9 μ m厚的銅箔上涂敷磷酸鐵鋰(LiFePO4)正極材料和碳負(fù)極材料，烘干后分別制得鋰離子電池的正負(fù)極片。再將極片經(jīng)過壓片、分切、焊極耳、裝配、封邊、注液、封口、化成等工序制成IOAh的磷酸鐵鋰電池。
以下為本發(fā)明實(shí)施方式制得的磷酸鐵鋰電池與現(xiàn)有鋰離子電池極片制造方法所制作的磷酸鐵鋰電池性能測試對比
內(nèi)阻性能
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池極片制作方法，包括制作極片集流體、涂敷電極材料，其特征是對極片集流體先進(jìn)行表面預(yù)處理，即先在極片集流體表面涂敷導(dǎo)電涂層漿料并烘干，再涂敷電極材料，所述導(dǎo)電涂層漿料的組分及質(zhì)量百分比為粘結(jié)劑1% 15%，導(dǎo)電劑20% 60%，其余為溶劑，導(dǎo)電涂層漿料的涂敷厚度烘干后單面為O. I 10 μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池極片制作方法，其特征在于所述導(dǎo)電涂層漿料中的粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纖維素鈉、苯乙烯與丁二烯共聚物、丙烯腈多元共聚物、丙烯腈與丁二烯共聚物、丙烯酸樹脂乳液、醋酸乙烯酯共聚物中的一種或一種以上的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池極片制作方法，其特征在于所述導(dǎo)電涂層漿料中的導(dǎo)電劑為乙炔黑、碳納米管、碳纖維、石墨烯、導(dǎo)電碳黑、導(dǎo)電石墨、鱗片狀石墨中的一種或一種以上的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池極片制作方法，其特征在于所述導(dǎo)電涂層漿料中的溶劑為去離子水或N-甲基吡咯烷酮。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池極片制作方法，其特征在于所述導(dǎo)電涂層漿料的制備操作如下先將粘結(jié)劑加入溶劑中，攪拌溶解均勻，再加入導(dǎo)電劑，充分?jǐn)嚢璺稚⒑蠹纯伞?br> 全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋰離子電池極片制作方法，首先制作用于極片集流體表面預(yù)處理的導(dǎo)電涂層漿料，將粘結(jié)劑加到溶劑中，攪拌使其溶解均勻；然后加入導(dǎo)電劑，高速攪拌分散后制得集流體預(yù)處理導(dǎo)電涂層漿料。再將制好的導(dǎo)電涂層漿料均勻的涂敷在集流體上，并烘干。最后將電極材料涂敷在已經(jīng)過預(yù)處理的極片集流體上，烘干后制得鋰離子電池極片。本發(fā)明用于制作鋰離子電極極片，組裝成電池，可有效降低鋰離子電池的內(nèi)阻，提高電池的倍率放電和循環(huán)性能。
文檔編號H01M4/13GK102945945SQ20121046267
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者程傳捷 申請人:雙登集團(tuán)股份有限公司