一種鋰離子電池正極及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種鋰離子電池正極及其制備方法，正極以碳納米管宏觀管形成的碳納米管膜為集流體，正極材料層形成于碳納米管膜之上。該方法所制備的鋰離子電池正極與傳統(tǒng)鋁箔集流體正極相比質(zhì)量更輕，正極材料層與集流體結(jié)合更加牢固。制作方法如下：利用反應(yīng)器口產(chǎn)生的碳納米管宏觀管連續(xù)體，在玻璃基板上制得高強(qiáng)度碳納米管膜，隨后在碳納米管膜層上生成正極材料層，再將載有正極材料層的碳納米管膜層與玻璃基板分離，最后給極片安裝上極耳。相同尺寸下，碳納米管膜遠(yuǎn)輕于鋁箔，將省下的這部分質(zhì)量替換成正極材料，電池容量將比以鋁箔為正極集流體的電池高出15%-50%。本發(fā)明成本低廉，生成效率高，設(shè)備簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)半連續(xù)化操作，適于大量生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】一種鋰離子電池正極及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池制造【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種鋰離子電池正極及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)今移動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域使用最廣泛的電源當(dāng)屬鋰離子電池，其主要部分包括正極、負(fù)極、隔膜、電解液和外殼體。其中，電極制作是鋰離子電池制造過(guò)程中的核心技術(shù)，正極包括正極集流體(含極耳)和均勻形成在集流體表面的正極材料層。電極材料層中的活性顆粒所產(chǎn)生的微小電流需通過(guò)集流體集中到一起以較大電流形式輸出至外電路，極耳可配合集流體更好地從電芯中將正負(fù)極引至外電路。目前，鋰離子電池普遍采用鋁箔作為正極集流體，鋁的導(dǎo)電性好、易加工成箔、機(jī)械強(qiáng)度好、價(jià)格相對(duì)低廉的特點(diǎn)使其被大量運(yùn)用。隨著鋰離子電池的大規(guī)模使用，人們對(duì)于電池提出了更高的要求:質(zhì)量更輕、能量更高、更加環(huán)保。然而，鋁箔作為正極集流體對(duì)于電池的容量沒(méi)有任何貢獻(xiàn)，其質(zhì)量卻占到整個(gè)正極的15%左右，這將大大降低電池的能量密度。此外，由于正極材料層和鋁箔間結(jié)合力不強(qiáng)，出現(xiàn)掉粉的情況時(shí)有發(fā)生，造成電池性能惡化。
[0003]碳納米管是一種新型的納米材料，其獨(dú)特的幾何結(jié)構(gòu)與電子能帶結(jié)構(gòu)，使其具有優(yōu)異的電學(xué)性能，加上遠(yuǎn)低于鋁的低密度，碳納米管聚集形成的宏觀膜有望替代鋁箔成為新一代鋰離子電池正極集流體。
[0004]經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，對(duì)碳納米管集流體的研究目前還處于研究探索階段。
[0005]清華大學(xué)的Ke Wang, Shu Luo, Yang Wu 等在《Advanced Functional Materials))(先進(jìn)功能材料)2013 年第 23 期 846-853 頁(yè)的《Super-Aligned Carbon Nanotube Films asCurrent Collectors for Lightweight and Flexible Lithium 1n Batteries))(超均勻碳納米管膜作為集流體用作輕質(zhì)、柔韌鋰離子電池)一文中，提出用碳納米管膜作為鋰離子電池正負(fù)極集流體。清華大學(xué)的王佳平、王珂等人在其申請(qǐng)的國(guó)家發(fā)明專利(CN 103187574A)中闡述了碳納米管膜集流體的電極的制作工藝。他們所做的工作很好地說(shuō)明了碳納米管膜替代金屬充當(dāng)集流體是可能的。這讓人們從一個(gè)新的角度——集流體方面去改善鋰離子電池的能量密度，不再局限于電極材料。然而，由于目前制作的方法問(wèn)題，碳納米管膜集流體存在以下幾面的不足:(1)制膜效率低，膜的尺寸受限制，機(jī)械強(qiáng)度不高；(2)雖然可以連接極耳，然而用導(dǎo)電膠連接極耳與集流體，引入的導(dǎo)電膠不僅加重了極片，同時(shí)導(dǎo)電膠長(zhǎng)期浸泡在電解液中易老化；(3)電極制作過(guò)程中是先形成電極材料層，然后在電極材料層上形成碳納米管膜層，這與傳統(tǒng)鋰離子電池制作中在集流體上涂布電極漿料層的工藝相比變化太大，如果要運(yùn)用在實(shí)際生產(chǎn)中，意味著廠方需大規(guī)模調(diào)整生產(chǎn)線，成本太高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種基于碳納米管膜的高效率、高質(zhì)量，并且易與現(xiàn)有電池制作工藝接軌的鋰離子電池正極制備方法。[0007]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]本發(fā)明的鋰離子電池正極以碳納米管宏觀管形成的碳納米管膜為集流體，正極材料層形成于碳納米管膜之上；正極片極耳采用雙片鋁箔夾碳納米管膜的形式，并通過(guò)點(diǎn)焊實(shí)現(xiàn)電連接。該碳納米管膜面密度低于1.0X10_3gcm_2，機(jī)械強(qiáng)度為100-150Mpa。
[0009]本發(fā)明涉及的新型碳納米管膜集流體的制作方法，該方法適用于扣式電池、圓柱電池、特別是疊片式電池的正極制作，包括如下步驟:
[0010]步驟一，高強(qiáng)度碳納米管膜制備。本發(fā)明生成碳納米管的反應(yīng)溶液配方及碳納米管宏觀管狀連續(xù)體的合成方法參照專利ZL201010230938.4，然后通過(guò)碳納米管宏觀管狀連續(xù)體制備高強(qiáng)度碳納米管膜。首先，在玻璃棒和矩形玻璃基板，基板尺寸(0.01-1.5)mX(0.01-2) m，表面噴灑上一層體積分?jǐn)?shù)為15%-50%酒精水溶液；然后，將從反應(yīng)器口生成的宏觀管連續(xù)體用玻璃棒牽引至方形玻璃基板上。采用縱橫經(jīng)緯網(wǎng)的形式，即:先沿管口方向在玻璃板上覆蓋碳納米管宏觀管，得到約0.1 的膜層；然后，將玻璃板旋轉(zhuǎn)90°，繼續(xù)之前沿該方向覆蓋碳納米管宏觀管，得到約0.1 的膜層后再將玻璃板旋轉(zhuǎn)90°，如此重復(fù)直至得到所需厚度的高強(qiáng)度碳納米管膜(厚度0.2-100 u m)。
[0011]步驟二，在碳納米管膜層上生成正極材料層。將正極活性物質(zhì)(鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷酸鋰、鎳錳酸鋰、鈷鎳錳酸鋰中的一種或幾種)、導(dǎo)電劑(Super-p、導(dǎo)電石墨、科琴黑中的一種或幾種)、粘結(jié)劑(聚偏氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡膠中的一種)按比例混合，其中:導(dǎo)電劑質(zhì)量占3%-15%，粘結(jié)劑質(zhì)量占5%-10%，其余為正極活性物質(zhì)，用氮甲基丙咯烷酮(NMP)調(diào)節(jié)漿料黏度，固含量控制在40%-50%。在行星球磨機(jī)上球磨8-24h，轉(zhuǎn)速保持在220-270^1^1^以上，得到正極漿料。采用“刀動(dòng)膜定”的方式，即載有膜的玻璃板不動(dòng)，刮刀以一定刀口( 120-400 u m)在膜上方走刀，將正極漿料“間隙涂布”至碳納米管膜上，所謂間隙涂布，就是所涂漿料區(qū)域被一定空白區(qū)域(未涂料)隔開(kāi)，有料區(qū)域和空白區(qū)域交替排列。涂料區(qū)域橫向尺寸占碳納米管膜橫向尺寸的0.85-0.95，且居于正中；涂料區(qū)域縱向尺寸等于2.2倍的目標(biāo)電池所需極片寬度或長(zhǎng)度。不涂料部分是為安裝極耳所預(yù)留，不涂料部分縱向尺寸為涂料部分縱向尺寸的1/8-3/8。具體情況見(jiàn)圖1。涂布結(jié)束后將玻璃板置于100-120°C烘箱中烘干，烘干時(shí)間為30-60min。
[0012]步驟三，將涂料碳納米管膜層與玻璃基板分離。將載有涂料碳納米管膜層的玻璃基板平放，用毛刷蘸取NMP、去離子水或酒精的一種(以提起毛刷后，無(wú)液滴下落時(shí)為標(biāo)準(zhǔn))。在未涂漿料的碳納米管膜區(qū)域輕刷(以NMP不擴(kuò)散至涂料部位為標(biāo)準(zhǔn))。待未涂料部分潤(rùn)濕后，用美工刀片輕刮碳納米管膜的邊緣，使膜的邊緣與玻璃基板分離，當(dāng)膜與玻璃基板分離部分面積能夠被夾具夾住后，改用夾具夾持碳納米管膜已分離部分，以0.5-lcms-1的速度向未分離一側(cè)提拉，直至將涂有漿料的碳納米管膜從玻璃板上完全分離開(kāi)來(lái)。上方涂有正極料的碳納米管膜部分能夠無(wú)粘黏地輕易從玻璃板上揭下，未涂料部分干揭有少許粘黏，但是在被潤(rùn)濕后也能夠無(wú)粘黏地從玻璃基板上揭下。待分離結(jié)束后，將載有料的碳納米管膜放入100-120°C烘箱放置20-30min。
[0013]步驟四，裁片并安裝極耳。沿各未涂料區(qū)域的橫向中線將膜裁成小段，使用對(duì)輥機(jī)將正極材料層與碳納米管膜壓實(shí)。對(duì)于扣式電池極片，只需將各段置于模具上沖出0:5-15mm圓片即得到正極片，無(wú)需安裝極耳；對(duì)于需要安裝極耳的電池極片，需將各段進(jìn)一步裁剪成電池制作中所需極片尺寸，得到的極片有料部分占7/10-9/10，未涂料部分約占1/10-3/10。本發(fā)明提供了兩種情形下極耳的安裝方法:第一，當(dāng)極耳位于極片側(cè)方(左側(cè)獲右側(cè))時(shí)，將極片未涂料部分置于兩片鋁箔(縱向尺寸為極片縱向尺寸的1.1-1.3倍，厚度< 20i!m)中間，用氣動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)將上下兩片鋁箔焊合，具體情況見(jiàn)圖2 ;第二，當(dāng)極耳位于極片上方時(shí)，用兩片鋁箔(橫向尺寸為未涂料區(qū)域橫向尺寸的1/2，縱向尺寸為橫向尺寸的1.4-1.6倍，厚度< 20 iim)把極片未涂料部分(橫向)的1/2夾在中間，用氣動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)將上下兩片鋁箔焊合，具體情況見(jiàn)圖4。由于碳納米管膜位于兩片鋁箔中間，在兩片鋁箔焊接過(guò)程中碳納米管膜也就被牢牢固定在兩片鋁箔中間。固定好后，將鋁箔修剪成所需形狀，如圖3、圖5，其中夾住碳納米管膜的鋁箔即為極耳。對(duì)于制作疊片式電池，還需在鋁箔上再焊接上一小段(寬度等于鋁箔寬度，長(zhǎng)l-5cm)帶有極耳膠的鋁帶。至此，正極片就制作完成。
[0014]本發(fā)明的方法所制備的鋰離子電池正極與傳統(tǒng)鋁箔集流體正極相比質(zhì)量更輕，正極材料層與集流體結(jié)合更加牢固。相同尺寸下，碳納米管膜遠(yuǎn)輕于鋁箔，將省下的這部分質(zhì)量替換成正極材料，電池容量將比以鋁箔為正極集流體的電池高出15%-50%。本發(fā)明成本低廉，生成效率高，設(shè)備簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)半連續(xù)化操作，適于大量生產(chǎn)。
[0015]本發(fā)明的積極效果如下:
[0016]第一，直接將從反應(yīng)器口生成的碳納米管宏觀管連續(xù)體制作成膜，制膜效率高，理論上可以制備任意尺寸大小的碳納米管膜，在實(shí)際操作中所制備最大碳納米管膜尺寸達(dá)到1.5mX2m。
[0017]第二，采用縱橫經(jīng)緯網(wǎng)的成膜方式，膜層中的各碳納管宏觀管相互交錯(cuò)，在微觀上的各碳納米管相互交織，這使得制作出的膜具有好的機(jī)械強(qiáng)度(100_150Mpa)，便于后續(xù)利用。
[0018]第三，由于碳納米管膜密度極小，面密度(IOiim) < 1.0X10_3gcm_2遠(yuǎn)小于鋁箔(20 um) 5.44X10_3gcm_2，使用該膜集流體能夠有效降低非活性物質(zhì)在整個(gè)電極中的質(zhì)量，從而能簡(jiǎn)單有效地提高電池的能量密度。
`[0019]第四，由于碳納米管膜表面粗糙多孔的特質(zhì)以及良好的潤(rùn)濕性，其表面更利于漿料附著，增強(qiáng)了漿料與集流體間的粘結(jié)力，不易出現(xiàn)掉粉現(xiàn)象。
[0020]第五，極耳采用鋁箔夾碳納米管膜的形式，通過(guò)點(diǎn)焊實(shí)現(xiàn)電連接。這種方式無(wú)需使用導(dǎo)電膠，由于省去導(dǎo)電膠的質(zhì)量和避免了由于導(dǎo)電膠老化而引起的電池失效缺陷，同時(shí)極片質(zhì)量更輕；單片鋁箔厚度控制在20 y m以下，極耳部分的厚度與正極材料層厚度相當(dāng)，保證疊片式電池正負(fù)極片間能緊密接觸。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為間隙涂布示意圖
[0022]圖2為當(dāng)極耳位于側(cè)方時(shí)鋁箔極耳裁剪前示意圖
[0023]圖3為當(dāng)極耳位于側(cè)方時(shí)鋁箔極耳裁剪后示意圖
[0024]圖4為當(dāng)極耳位于上方時(shí)鋁箔極耳裁剪前示意圖
[0025]圖5為當(dāng)極耳位于上方時(shí)鋁箔極耳裁剪后示意圖
[0026]I碳納米管膜層、2正極材料層、3鋁箔極耳、4正極片。
【具體實(shí)施方式】[0027]下面的實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0028]實(shí)施例1
[0029]扣式電池正極的制備:在玻璃基板(20CmX20Cm)和玻璃棒上噴灑上體積分?jǐn)?shù)為30%酒精水溶液，將從反應(yīng)器口生成的宏觀管連續(xù)體用玻璃棒牽引至方形玻璃基板上。采用縱橫經(jīng)緯網(wǎng)的形式，在玻璃基板上將得到厚度約IOym的碳納米管薄膜。將活性物質(zhì)(LiCoO2)、導(dǎo)電劑(Super-P)、粘結(jié)劑(聚偏氟乙烯)按90:4:6的比例與NMP混合(固含量保持在45%)，放入球磨機(jī)中球磨10h，轉(zhuǎn)速2321^11'得到正極漿料。保持刮刀刀口 180 iim，在膜上均勻涂抹上一層漿料，放入烘箱內(nèi)，1200C，40min。隨后，將載有涂料碳納米管膜層的玻璃基板平放，用毛刷蘸取NMP，在未涂漿料的碳納米管膜區(qū)域輕刷。待未涂料部分潤(rùn)濕后，用美工刀片輕刮碳納米管膜的邊緣，使膜的邊緣與玻璃基板分離，當(dāng)膜與玻璃基板分離部分面積能夠被夾具夾住后，改用夾具夾持碳納米管膜已分離部分，以0.5-lcms-1的速度向未分離一側(cè)提拉，直至將涂有漿料的碳納米管膜從玻璃板上完全分離開(kāi)來(lái)。待分離結(jié)束后，將載有料的碳納米管膜放入120°C烘箱20min。載有料的碳納米管膜經(jīng)輥壓后，在沖孔機(jī)上沖出0 12mm的圓片。至此，紐扣電池正極就制作完成。
[0030]實(shí)施例2
[0031]單層疊片電池正極的制備:在玻璃基板(20cmX36cm)和玻璃棒上噴灑上體積分?jǐn)?shù)為30%酒精水溶液，將從反應(yīng)器口生成的宏觀管連續(xù)體用玻璃棒牽引至方形玻璃基板上。采用縱橫經(jīng)緯網(wǎng)的形式，在玻璃基板上將得到厚度約13um的碳納米管薄膜。將活性物質(zhì)(LiCoO2)、導(dǎo)電劑(Super-P )、粘結(jié)劑(聚偏氟乙烯)按90:4:6的比例與NMP混合(固含量45%)，放入球磨機(jī)中球磨12h，轉(zhuǎn)速232^1^11'得到正極漿料。采用“刀動(dòng)膜定”的方式，即載有膜的玻璃板不動(dòng)，刮刀以230 u m刀口在膜上方走刀，將正極漿料以“間隙涂布”方式在碳納米管膜上涂布，每塊涂布尺寸為8cmX 18cm,間隙寬度4cm，具體情況見(jiàn)圖1。涂布結(jié)束后將玻璃板置于120°C烘箱中烘干。之后，用蘸有NMP的毛刷潤(rùn)濕碳納米管層上未涂料部分，之后用美工刀片輕刮碳納米管膜的邊緣，使碳納米管膜的邊緣與玻璃基板分離，當(dāng)膜與玻璃基板分離部分面積能夠被夾具夾住后，改用夾具夾持碳納米管膜已分離部分，以
`0.5-lcms^1的速度向未分離一側(cè)提拉，直至將涂有漿料的碳納米管膜從玻璃板上完全分離開(kāi)來(lái)。待分離結(jié)束后，將載有料的碳納米管膜放入120°C烘箱30min。將揭下的膜裁剪成12cmX20cm (有料部分8cmX 18cm位于正中，其余為未涂料部分)，輥壓；輥壓后，將極片裁剪成4.0cmX 3.0cm,其中正極衆(zhòng)料尺寸為3.0cmX 3.0cm (剩余面積為制作極耳所留)。將事先準(zhǔn)備好的鋁箔(厚20 u m)裁剪成0.8cmX3.5cm,用兩片鋁箔把極片未涂料部分整個(gè)夾在中間，注意鋁箔不要蓋住了正極漿料層，在氣動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)上焊牢，再將帶有極耳膠的長(zhǎng)度為
1.5cm的小鋁片與鋁箔焊在一起，將鋁箔寬度修剪為0.5cm (鋁箔內(nèi)含的碳納米管膜也一并修剪掉)。至此，單層疊片電池正極就制作完成。
[0032]實(shí)施例3
[0033]多層疊片電池正極的制備:在玻璃基板(20cmX36cm)和玻璃棒上噴灑上體積分?jǐn)?shù)為30%酒精水溶液，將從反應(yīng)器口生成的宏觀管連續(xù)體用玻璃棒牽引至方形玻璃基板上。采用縱橫經(jīng)緯網(wǎng)的形式，在玻璃基板上將得到厚度約13um的碳納米管膜。將活性物質(zhì)(LiCoO2)、導(dǎo)電劑(Super-P )、粘結(jié)劑(聚偏氟乙烯)按90:4:6的比例與NMP混合(固含量45%)，放入球磨機(jī)中球磨球磨12h，轉(zhuǎn)速248^1^11'得到正極漿料。采用“刀動(dòng)膜定”的方式，刮刀以230 u m刀口在膜上方走刀，將正極漿料間隙涂布至碳納米管膜上，每塊涂布尺寸為8cmX 18cm,間隙寬度4cm，具體情況見(jiàn)圖1。涂布結(jié)束后將玻璃板置于120°C烘箱中烘干。之后，用蘸有NMP的毛刷潤(rùn)濕碳納米管層上未涂料部分，之后用美工刀片輕刮碳納米管膜的邊緣，使碳納米管膜的邊緣與玻璃基板分離，當(dāng)膜與玻璃基板分離部分面積能夠被夾具夾住后，改用夾具夾持碳納米管膜已分離部分，以0.5-lcms-1的速度向未分離一側(cè)提拉，直至將涂有漿料的碳納米管膜從玻璃板上完全分離開(kāi)來(lái)。待分離結(jié)束后，將載有料的碳納米管膜放入120°C烘箱30min。將揭下的膜裁剪成12cmX20cm (有料部分8cmX18cm位于正中，其余為未涂料部分)，輥壓；輥壓后，將極片裁剪成4.0cmX3.0cm，其中正極漿料尺寸為3.0cmX 3.0cm (剩余面積為制作極耳所留)。將事先準(zhǔn)備好的鋁箔(厚20 y m)裁剪成1.5cmX2.3cm，用兩片鋁箔把極片未涂料部分(橫向)的1/2夾在中間，見(jiàn)圖4，注意鋁箔不要蓋住了正極漿料層，在氣動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)上焊牢，把鋁箔寬度修剪為圖5所示的“凸”形，其中“凸”形上部寬度0.8cm。至此，多層疊片電池正極就制作完成。
[0034]實(shí)施例4
[0035]表1為由實(shí)施例一所制備的正極組裝成扣式電池電池后電池性能一覽表。實(shí)例一的正極片情況如上文所述，所制作的扣式電池以鋰片為負(fù)極，隔膜為厚12um，0 12mm的圓片。電池靜置24h后進(jìn)行電性能測(cè)試，經(jīng)0.1C (2.75-4.2V)倍率化成后，在相同電壓區(qū)間內(nèi)IC倍率循環(huán)得到表1數(shù)據(jù)。
[0036]表1實(shí)例一所做扣式電池性能一覽表
[0037]
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池正極，其特征在于:該鋰離子電池正極以碳納米管宏觀管形成的碳納米管膜為集流體，正極材料層形成于碳納米管膜之上；正極片極耳采用雙片鋁箔夾碳納米管膜的形式，并通過(guò)點(diǎn)焊實(shí)現(xiàn)電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極，其特征在于:該碳納米管膜面密度低于1.0X10 3gcm 2，機(jī)械強(qiáng)度為 100_150Mpa。
3.一種制備如如權(quán)利要求1或2所述的鋰離子電池正極的方法，其特征在于:該方法具體步驟如下: 步驟一，高強(qiáng)度碳納米管膜的制備，利用碳納米管宏觀管狀連續(xù)體制備高強(qiáng)度碳納米管膜，首先，在玻璃棒和矩形玻璃基板表面噴灑上一層體積分?jǐn)?shù)為15%-50%酒精水溶液；然后，將從反應(yīng)器口生成的宏觀管連續(xù)體用玻璃棒牽引至方形玻璃基板上；采用縱橫經(jīng)緯網(wǎng)的形式，即:先沿管口方向在玻璃板上覆蓋碳納米管宏觀管，得到約0.1 y m的膜層；然后，將玻璃板旋轉(zhuǎn)90°，繼續(xù)之前沿該方向覆蓋碳納米管宏觀管，得到約0.1 的膜層后再將玻璃板旋轉(zhuǎn)90°，如此重復(fù)直至得到厚度為0.2-100 u m的高強(qiáng)度碳納米管膜； 步驟二，在碳納米管膜層上生成正極材料層，將正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按比例混合，用氮甲基丙咯烷酮(NMP)調(diào)節(jié)漿料黏度，固含量控制在40%-50% ;在行星球磨機(jī)上球磨8-24h，轉(zhuǎn)速保持在220-2701"!^!^以上，得到正極漿料；采用“刀動(dòng)膜定”的方式，即載有膜的玻璃板不動(dòng)，刮刀以一定刀口( 120-400 u m)在膜上方走刀，將正極漿料“間隙涂布”至碳納米管膜上，所謂間隙涂布，就是所涂漿料區(qū)域被一定未涂料的空白區(qū)域隔開(kāi)，有料區(qū)域和空白區(qū)域交替排列；涂料區(qū)域橫向尺寸占碳納米管膜橫向尺寸的0.85-0.95，且居于正中；涂料區(qū)域縱向尺寸等于2.2倍的目標(biāo)電池所需極片寬度或長(zhǎng)度；不涂料部分是為安裝極耳所預(yù)留，不涂料部分縱向尺寸為涂料部分縱向尺寸的1/8-3/8 ;涂布結(jié)束后將玻璃板置于100-120°C烘箱中烘干，烘干時(shí)間為30-60min ； 步驟三，將涂料碳納米管·膜層與玻璃基板分離，將載有涂料碳納米管膜層的玻璃基板平放，用毛刷蘸取NMP、去離子水或酒精的一種，在未涂漿料的碳納米管膜區(qū)域輕刷，待未涂料部分潤(rùn)濕后，用美工刀片輕刮碳納米管膜的邊緣，使膜的邊緣與玻璃基板分離，當(dāng)膜與玻璃基板分離部分面積能夠被夾具夾住后，改用夾具夾持碳納米管膜已分離部分，以0.5-lcms^1的速度向未分離一側(cè)提拉，直至將涂有漿料的碳納米管膜從玻璃板上完全分離開(kāi)來(lái)；上方涂有正極料的碳納米管膜部分能夠無(wú)粘黏地輕易從玻璃板上揭下，未涂料部分干揭有少許粘黏，但是在被潤(rùn)濕后也能夠無(wú)粘黏地從玻璃基板上揭下；待分離結(jié)束后，將載有料的碳納米管膜放入100-120°C烘箱放置20-30min ； 步驟四，裁片并安裝極耳，沿各未涂料區(qū)域的橫向中線將膜裁成小段，使用對(duì)輥機(jī)將正極材料層與碳納米管膜壓實(shí)，對(duì)于扣式電池極片，只需將各段置于模具上沖出0,5-15_圓片即得到正極片，無(wú)需安裝極耳；對(duì)于需要安裝極耳的電池極片，需將各段進(jìn)一步裁剪成電池制作中所需極片尺寸，得到的極片有料部分占7/10-9/10，未涂料部分約占1/10-3/10 ；由于碳納米管膜位于兩片鋁箔中間，在兩片鋁箔焊接過(guò)程中碳納米管膜也就被牢牢固定在兩片鋁箔中間，固定好后，將鋁箔修剪成所需形狀，其中夾住碳納米管膜的鋁箔即為極耳，對(duì)于制作疊片式電池，還需在鋁箔上再焊接上一小段帶有極耳膠的鋁帶，這段鋁帶的寬度等于鋁箔寬度，長(zhǎng)l_5cm，正極片就制作完成。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:步驟一中，玻璃基板尺寸為(0.01-1.5) mX(0.01-2) m。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:步驟二中，正極活性物質(zhì)為鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷酸鋰、鎳錳酸鋰、鈷鎳錳酸鋰中的一種或幾種。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:步驟二中，導(dǎo)電劑為Super-P、導(dǎo)電石墨、科琴黑中的一種或幾種。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:步驟二中，粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡膠中的一種。
8.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:步驟二中，導(dǎo)電劑質(zhì)量占3%-15%，粘結(jié)劑質(zhì)量占5%-10%，其余為正極活性物質(zhì)。
9.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:步驟四中，極耳的安裝方法，當(dāng)極耳位于極片側(cè)方時(shí)，將極片未涂料部分置于兩片鋁箔中間，鋁箔縱向尺寸為極片縱向尺寸的1.1-1.3倍，厚度< 20 ym，用氣動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)將上下兩片鋁箔焊合。
10.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:步驟四中，極耳的安裝方法，當(dāng)極耳位于極片上方時(shí)，用兩片鋁箔把極片未涂料部分橫向的1/2夾在中間，鋁箔橫向尺寸為未涂料區(qū)域橫向尺寸的1/2, 縱向尺寸為橫向尺寸的1.4-1.6倍，厚度≤20 iim，用氣動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)將上下兩片鋁箔焊合。
【文檔編號(hào)】H01M4/133GK103715394SQ201310692645
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】鐘盛文, 胡經(jīng)緯, 吳子平 申請(qǐng)人:江西理工大學(xué)