一種鋰離子電池負(fù)極集流體銅箔的氧化還原處理方法
【專利摘要】一種鋰離子電池負(fù)極集流體銅箔的氧化還原處理方法，屬于鋰離子電池【技術(shù)領(lǐng)域】。將銅箔浸泡在堿溶液中30～90s；將銅箔從堿溶液中取出，然后浸泡在熱去離子水中；將銅箔取出，浸泡在室溫下的去離子水中；將銅箔取出，浸泡在硝酸溶液中30～60s，取出后浸泡在去離子水中；將銅箔取出，浸泡在轉(zhuǎn)化溶液中90～150s，取出后浸泡在去離子水中；將銅箔取出，室溫下干燥6～8小時(shí)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰離子電池負(fù)極集流體銅箔的氧化還原處理。本發(fā)明處理后的銅箔表面更粗糙，同時(shí)促進(jìn)了活性材料與集流體之間的電子快速轉(zhuǎn)移，降低了集流體與活性材料之間的接觸電阻。
【專利說(shuō)明】一種鋰離子電池負(fù)極集流體銅箔的氧化還原處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子電池領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池負(fù)極集流體銅箔的氧化還原處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]1990年前后發(fā)明了鋰離子電池，1991年實(shí)現(xiàn)了商品化。它是在鋰電池的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。最初的鋰離子電池僅應(yīng)用于攝像機(jī)、手機(jī)領(lǐng)域。目前鋰離子電池已獨(dú)占手機(jī)和筆記本電腦市場(chǎng)，在電動(dòng)工具、電動(dòng)汽車(EV/PHEV/HEV)、儲(chǔ)能等領(lǐng)域已成為最有競(jìng)爭(zhēng)力的候選產(chǎn)品，電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能成為鋰離子電池未來(lái)最大的潛在市場(chǎng)。近年來(lái)，鋰離子電池在軍用及航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增加，軍事通信、魚雷、潛艇、導(dǎo)彈、飛天、探月等領(lǐng)域鋰離子電池的身影也隨處可見(jiàn)。
[0003]金屬箔是鋰離子電池集流體的主要材料，其作用是將電池活性物質(zhì)產(chǎn)生的電流匯集起來(lái)，以便形成較大的電流輸出。根據(jù)鋰離子電池的工作原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，負(fù)極材料需涂覆于導(dǎo)電集流體銅箔上。銅箔表面易與空氣中的氧發(fā)生氧化反應(yīng)，形成一層氧化膜(鈍化膜)。該表面氧化膜是半導(dǎo)體，電子能夠?qū)?，但若這一層鈍化膜太厚，阻抗較大，則將增加電池內(nèi)阻，從而使鋰離子電池容量降低。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種鋰離子電池負(fù)極集流體銅箔的氧化還原處理方法，其步驟如下:
[0005]I)將銅箔浸泡在堿溶液中30~90s ;
[0006]2)將銅箔從堿溶液中取出，然后浸泡在熱去離子水中；
[0007]3)將銅箔取出，浸泡在室溫下的去離子水中；
[0008]4)將銅箔取出，浸泡在硝酸溶液中30~60s，取出后浸泡在去離子水中；
[0009]5)將銅箔取出，浸泡在轉(zhuǎn)化溶液中90~150s，取出后浸泡在去離子水中；
[0010]6)將銅箔取出，室溫下干燥6~8小時(shí)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰離子電池負(fù)極集流體銅箔的氧化還原處理。
[0011]本發(fā)明所使用的堿溶液為NaOH溶液，其濃度為60~70g/L ;所使用的硝酸溶液濃度為250~300g/L ;熱去離子水的溫度為50~60°C;轉(zhuǎn)化液組成為三氧化鉻4~6g/L，氟鋯酸鉀3~5g/L，氟化鈉2~4g/L，鐵氰化鉀2~5g/L，硼酸1.2~3g/L，表面活性劑4~10mg/L，轉(zhuǎn)化液的pH值在1.4~3.8的范圍內(nèi)。所有在去離子水中的浸泡時(shí)間均為20~50so
[0012]表面活性劑為異構(gòu)脂肪醇聚氧乙烯醚，主要成分為異構(gòu)醇與環(huán)氧乙烷加成物，德國(guó)貝斯曼品牌，廣州君鑫化工科技有限公司生產(chǎn)。
[0013]本發(fā)明的特點(diǎn)是:
[0014]I)本發(fā)明處理后的銅箔保持了其表面的質(zhì)量和厚度的均勻性。[0015]2)本發(fā)明是采用氧化還原法將集流體銅箔表面的氧化層及一些雜質(zhì)去除掉，其表面形成致密的導(dǎo)電薄膜，防止銅箔表面再一次的被氧化。
[0016]3)本發(fā)明處理后的銅箔表面更粗糙，同時(shí)促進(jìn)了活性材料與集流體之間的電子快速轉(zhuǎn)移，降低了集流體與活性材料之間的接觸電阻。
[0017]4)本發(fā)明所采用的處理方法相比其他方法操作要更簡(jiǎn)單，操作所需要的條件更少，成本較低廉，轉(zhuǎn)化溶液可以循環(huán)使用，工作環(huán)境比較隨意，制備過(guò)程無(wú)危險(xiǎn)性，對(duì)人體無(wú)害，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1:實(shí)施例1制備的鋰離子電池的內(nèi)阻大小對(duì)比曲線；
[0019]曲線I為未處理銅箔的鋰離子電池，曲線2為處理銅箔的鋰離子電池；
[0020]圖2:實(shí)施例2制備的鋰離子電池的最大容量下降比率曲線；
[0021]曲線I為未處理銅箔的鋰離子電池，曲線2為處理銅箔的鋰離子電池。
【具體實(shí)施方式】
[0022]實(shí)施例1
[0023]對(duì)于處理前的 銅箔需用抹布擦拭其表面，將表面存有的可見(jiàn)顆粒處理掉。
[0024]準(zhǔn)備7個(gè)0.5mX3mX0.2m的玻璃槽(底面積是1.5m2)，在室溫20°C下。第一個(gè)玻璃槽裝IOcm深的65g/L的NaOH的溶液；第二個(gè)裝深0.1米，保持55°C的熱去離子水；第三個(gè)、第五和第七個(gè)都裝0.15米深的去離子水；第四個(gè)裝0.1米深的硝酸，濃度為260g/L ;第六個(gè)裝0.1米深的轉(zhuǎn)化液，其組成三氧化鉻:5g/L，氟鋯酸鉀:3.2g/L，氟化鈉:2g/L，鐵氰化鉀:2g/L，硼酸:2.8g/L，表面活性劑:6mg/L，總的溶液pH=l.5。
[0025]將表面光滑的銅箔首先浸泡在第一個(gè)玻璃槽的溶液里42s的時(shí)間，轉(zhuǎn)移到第二個(gè)玻璃槽中用55°C熱去離子水浸泡30s，接著在第三個(gè)玻璃槽中用去離子水浸泡35s，然后浸泡在第四個(gè)玻璃槽中的溶液里50s,再用第五個(gè)玻璃槽中的去離子水浸泡35s,最后浸泡在第六個(gè)玻璃槽中2min，再用第七個(gè)玻璃槽中的去離子水浸泡40s，取出并在室溫下干燥8小時(shí)。
[0026]采用此銅箔與未處理的銅箔作為集流體制作紐扣電池(型號(hào)CR2032)。制作完成后檢測(cè)其導(dǎo)電性能。
[0027]如圖1，結(jié)果表明經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化處理后的銅箔作為集流體的鋰離子電池的內(nèi)阻要比未處理過(guò)的銅箔作為集流體的鋰離子電池小。由此得出結(jié)論，處理過(guò)后的銅箔作為集流體具有更好的導(dǎo)電性，大大減小了鋰離子電池的自放電，從而延長(zhǎng)了鋰離子電池的使用壽命。
[0028]實(shí)施例2
[0029]對(duì)于處理前的銅箔需用抹布擦拭其表面，將存有的可見(jiàn)顆粒處理掉。
[0030]準(zhǔn)備7個(gè)0.5mX3mX0.2m的玻璃槽(底面積是1.5m2)，在室溫20°C下。第一個(gè)玻璃槽裝0.1米深的64g/L的NaOH的溶液；第二個(gè)裝深0.1米、保持55°C的熱去離子水；第三個(gè)、第五和第七個(gè)都裝0.15米深的去離子水；第四個(gè)裝0.1深的硝酸，濃度為280g/L ;第六個(gè)裝0.1米深的轉(zhuǎn)化處理溶液，其組成三氧化鉻:4.8g/L，氟鋯酸鉀:3.6g/L，氟化鈉:2.4g/L，鐵氰化鉀:2.5g/L，硼酸:1.8g/L，表面活性劑:5mg/L，總的溶液pH=l.8。[0031]將表面光滑的銅箔首先浸泡在第一個(gè)玻璃槽的溶液里50s的時(shí)間，轉(zhuǎn)移到第二個(gè)玻璃槽中用55°C熱去離子水浸泡30s，接著在第三個(gè)玻璃槽中用去離子水浸泡35s，然后浸泡在第四個(gè)玻璃槽中的溶液里50s,再用第五個(gè)玻璃槽中的去離子水浸泡35s,最后浸泡在第六個(gè)玻璃槽中2.5min，再用第七個(gè)玻璃槽中的去離子水浸泡40s，取出并在室溫下干燥8小時(shí)。
[0032]采用此銅箔與未處理的銅箔作為集流體制作紐扣電池(型號(hào)CR2032)。制作完成后檢測(cè)其循環(huán)性能下降比率(將紐扣電池循環(huán)充放電1000次，測(cè)量其最大容量下降比率)。
[0033]如圖2，結(jié)果表明經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化處理后的銅箔作為集流體的鋰離子電池的循環(huán)容量下降比率要比未處理過(guò)的銅箔作為集流體的鋰離子電池小。由此得出結(jié)論，轉(zhuǎn)化處理后的銅箔作為集流體更能提高鋰離子電池的循環(huán)性能，從而增加了鋰離子電池的循環(huán)次數(shù)。
[0034]實(shí)施例3
[0035]對(duì)于處理前的銅箔需用抹布擦拭其表面，將存有的可見(jiàn)顆粒處理掉。
[0036]準(zhǔn)備7個(gè)0.5mX3mX0.2m的玻璃槽(底面積是1.5m2)，在室溫20°C下。第一個(gè)玻璃槽裝IOcm深的68g/L的NaOH的溶液；第二個(gè)裝深0.1米，保持55°C的熱去離子水；第三個(gè)、第五和第七個(gè)都裝0.15米深的去離子水；第四個(gè)裝0.1深的硝酸，濃度為269g/L ;第六個(gè)裝0.1米深的轉(zhuǎn)化處理溶液，其組成三氧化鉻:4.5g/L，氟鋯酸鉀:4.2g/L，氟化鈉:3.52g/L，鐵氰化鉀:4.2g/L，硼酸:2.8g/L，表面活性劑:4mg/L，總的溶液pH=l.6。
[0037]將表面光滑的銅箔首先浸泡在第一個(gè)玻璃槽的溶液里30s的時(shí)間，轉(zhuǎn)移到第二個(gè)玻璃槽中用55°C熱去離子水浸泡30s，接著在第三個(gè)玻璃槽中用去離子水浸泡35s，然后浸泡在第四個(gè)玻璃槽中的溶液`里50s,再用第五個(gè)玻璃槽中的去離子水浸泡35s,最后浸泡在第六個(gè)玻璃槽中2min，再用第七個(gè)玻璃槽中的去離子水浸泡40s，取出并在室溫下干燥8小時(shí)。
[0038]采用此銅箔與未處理的銅箔作為集流體制作紐扣鋰離子電池。制作完成后檢測(cè)其導(dǎo)電性能來(lái)驗(yàn)證實(shí)施例1的結(jié)論，所的結(jié)論一樣。
[0039]實(shí)施例4
[0040]對(duì)于處理前的銅箔需用抹布擦拭其表面，將存有的可見(jiàn)顆粒處理掉。
[0041]準(zhǔn)備7個(gè)0.5mX3mX0.2m的玻璃槽(底面積是1.51112)，在室溫201:下。第一個(gè)玻璃槽裝IOcm深的62g/L的NaOH的溶液；第二個(gè)裝深0.1米，保持55°C的熱去離子水；第三個(gè)、第五和第七個(gè)都裝0.15米深的去離子水；第四個(gè)裝0.1深的硝酸，濃度為220g/L ;第六個(gè)裝0.1米深的轉(zhuǎn)化處理溶液，其組成三氧化鉻:6g/L，氟鋯酸鉀:4.9g/L，氟化鈉:3.6g/L，鐵氰化鉀:5g/L，硼酸:3g/L，表面活性劑:5mg/L，總的溶液pH=l.4。
[0042]將表面光滑的銅箔首先浸泡在第一個(gè)玻璃槽的溶液里60s的時(shí)間，轉(zhuǎn)移到第二個(gè)玻璃槽中用55°C熱去離子水浸泡30s，接著在第三個(gè)玻璃槽中用去離子水浸泡35s，然后浸泡在第四個(gè)玻璃槽中的溶液里50s,再用第五個(gè)玻璃槽中的去離子水浸泡35s,最后浸泡在第六個(gè)玻璃槽中1.5min，再用第七個(gè)玻璃槽中的去離子水浸泡40s，取出并在室溫下干燥8小時(shí)。
[0043]采用此銅箔與未處理的銅箔作為集流體制作紐扣鋰離子電池。制作完成后檢測(cè)其循環(huán)性能下降比率，來(lái)驗(yàn)證實(shí)施例2的結(jié)論，所的結(jié)論一樣。
[0044]實(shí)施例5[0045]對(duì)于處理前的銅箔需用抹布擦拭其表面，將存有的可見(jiàn)顆粒處理掉。
[0046] 準(zhǔn)備7個(gè)0.5mX3mX0.2m的玻璃槽(底面積是1.5m2)，在室溫20°C下。第一個(gè)玻璃槽裝IOcm深的60g/L的NaOH的溶液；第二個(gè)裝深0.1米，保持55°C的熱去離子水；第三個(gè)、第五和第七個(gè)都裝0.15米深的去離子水；第四個(gè)裝0.1深的硝酸，濃度為300g/L ;第六個(gè)裝0.1米深的轉(zhuǎn)化處理溶液，其組成三氧化鉻:4.8g/L，氟鋯酸鉀:5g/L，氟化鈉:4g/L，鐵氰化鉀:4.6g/L，硼酸:2.2g/L，表面活性劑:10mg/L，總的溶液pH=3.8。
[0047]將表面光滑的銅箔首先浸泡在第一個(gè)玻璃槽的溶液里20s的時(shí)間，轉(zhuǎn)移到第二個(gè)玻璃槽中用55°C熱去離子水浸泡30s，接著在第三個(gè)玻璃槽中用去離子水浸泡35s，然后浸泡在第四個(gè)玻璃槽中的溶液里50s,再用第五個(gè)玻璃槽中的去離子水浸泡35s,最后浸泡在第六個(gè)玻璃槽中2.5min，再用第七個(gè)玻璃槽中的去離子水浸泡40s，取出并在室溫下干燥8小時(shí)。
[0048]采用此銅箔與未處理的銅箔作為集流體制作紐扣鋰離子電池。制作完成后檢測(cè)其循環(huán)性能下降比率，來(lái)驗(yàn)證實(shí)施例2的結(jié)論，所得結(jié)果一樣。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池負(fù)極集流體銅箔的氧化還原處理方法，其步驟如下: 1)將銅箔浸泡在堿溶液中30~90s;2)將銅箔從堿溶液中取出，然后浸泡在熱去離子水中；3)將銅箔取出，浸泡在室溫下的去離子水中；4)將銅箔取出，浸泡在硝酸溶液中30~60s，取出后浸泡在去離子水中；5)將銅箔取出，浸泡在轉(zhuǎn)化溶液中90~150s，取出后浸泡在去離子水中；6)將銅箔取出，室溫下干燥6~8小時(shí)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰離子電池負(fù)極集流體銅箔的氧化還原處理；轉(zhuǎn)化液組成為三氧化鉻4~6g/L，氟鋯酸鉀3~5g/L，氟化鈉2~4g/L，鐵氰化鉀2~5g/L,硼酸1.2~3g/L，表面活性劑4~10mg/L，轉(zhuǎn)化液的pH值在1.4~3.8的范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池負(fù)極集流體銅箔的氧化還原處理方法，其特征在于:堿溶液為NaOH溶液，其濃度為60~70g/L。
3.如權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池負(fù)極集流體銅箔的氧化還原處理方法，其特征在于:硝酸溶液濃度為250~300g/L。
4.如權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池負(fù)極集流體銅箔的氧化還原處理方法，其特征在于:熱去離子水的溫度為50~60°C。
5.如權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池負(fù)極集流體銅箔的氧化還原處理方法，其特征在于:在去離子水中的浸泡時(shí)間為20~50s。
【文檔編號(hào)】C23C22/37GK103602972SQ201310627019
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】韓煒, 席云龍, 劉喜龍, 康書文, 周亮 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春吉大科諾科技有限責(zé)任公司