專利名稱：：鋰離子電池極片及其制備方法、以及采用該極片制備的鋰離子電池的制作方法鋰離子電池極片及其制備方法、以及采用該極片制備的鋰離子電池方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及電化學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池極片及其制備方法、以及該極片在鋰離子電池制備中的應(yīng)用。背景4支術(shù)鋰離子電池以其高比能量，高電壓，環(huán)保安全以其使用壽命長等優(yōu)點，一直以來均是便攜式電子產(chǎn)品的首選隨機(jī)能源?，F(xiàn)在隨著便攜式電子產(chǎn)品功能的不斷完善強(qiáng)大，尤其是3G、4G手機(jī)的出現(xiàn)，對隨機(jī)配備的電池比能量及安全性的要求越來越高；同時，一些新的封裝方式如低溫注塑等對電池電芯的各項尺寸要求越來越嚴(yán)格，包括后續(xù)使用時的尺寸變化等。在鋰離子電池的生產(chǎn)過程中，極片的制備方法包括將含有正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電添加劑、正極粘結(jié)劑與溶劑，或負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電添加劑、負(fù)極粘結(jié)劑與溶劑的漿料均勻地涂覆和/或填充在集電體上，再經(jīng)干燥、碾壓、分切后制得正極或負(fù)極極片。傳統(tǒng)的碾壓工藝在碾壓時，才及片表面溫度為室溫，即是說，極片在碾壓時未再次進(jìn)行加熱處理。實驗發(fā)現(xiàn)，采用傳統(tǒng)方法制備的極片，碾壓后極片厚度反彈較大，而采用該極片制備成的電池容量與尺寸分布范圍很寬，且電池的循環(huán)性能差異性較大，產(chǎn)品質(zhì)量的一致性與穩(wěn)定性都較差。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的發(fā)明目的是，針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種鋰離子電池電極極片及其制備方法，采用該制備方法得到的極片烘烤后反彈小、厚度尺寸均勻且穩(wěn)定，釆用該極片制得的鋰離子二次電池的容量分布范圍窄、尺寸較集中、循環(huán)穩(wěn)定性好。為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出以下的技術(shù)方案一種鋰離子電池極片的制備方法，包括將含有電極活性物質(zhì)、導(dǎo)電添加劑、粘結(jié)劑與溶劑的漿料均勻涂覆和/或填充在集電體上，然后經(jīng)干燥、碾壓、分切后制得，其中的碾壓方式為熱碾壓。優(yōu)選地，上述鋰離子電池極片的制備方法中，其中熱碾壓的溫度是40國雷C,優(yōu)選60畫80。C。優(yōu)選地，所述鋰離子電池極片的制備方法中，其中熱碾壓的加熱方式是在碾壓前采用獨(dú)立加熱方式加熱，或在碾壓時同步加熱。本發(fā)明還提供一種鋰離子電池極片，包含載有電極活性物質(zhì)、導(dǎo)電添加劑粘結(jié)劑與溶劑的集電體，所述集電體是經(jīng)干燥、熱碾壓、分切后制得的。本發(fā)明還提供一種鋰離子電池，包含正負(fù)極片和電解質(zhì)，所述極片包含載有電極活性物質(zhì)、導(dǎo)電添加劑粘結(jié)劑與溶劑的集電體，所述集電體是經(jīng)干燥、熱碾壓、分切后制得的。本發(fā)明還提供一種上述鋰離子電池極片在鋰離子電池制備中的應(yīng)用，包括事先制備電池的正極片和負(fù)極片，并將正、負(fù)極片和隔膜制成極芯，再將極芯和電解液一起密封在電池殼中，其中，在制備電池的正極片和負(fù)極片時，分別將含有正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電添加劑、粘結(jié)劑與溶劑的漿料均勻涂覆和/或填充在正極集電體上，將含有負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電添加劑與粘結(jié)劑的漿料均勻涂覆和/或填充在負(fù)極集電體上，然后將正/負(fù)集電體經(jīng)干燥、碾壓、分切后而制得，所述碾壓為熱碾壓。優(yōu)選地，上述鋰離子電池的制備中，其中熱碾壓的溫度是40-100。C，優(yōu)選60畫80。C。優(yōu)選地，上述鋰離子電池的制備中，其中熱碾壓的加熱方式是在碾壓前采用獨(dú)立加熱方式加熱，或在碾壓時同步加熱。從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的有益技術(shù)效果是1)本發(fā)明提供的鋰離子電池用電極極片，該極片具有烘烤后反彈小、厚度尺寸均勻且穩(wěn)定，克服了傳統(tǒng)方法制備極片的不均勻、反彈大等缺點；2)本發(fā)明提供的采用上述電極極片制得的鋰離子電池，它具有容量分布范圍窄、尺寸較集中、循環(huán)穩(wěn)定性好等特點；3)本發(fā)明還提供的鋰離子電池用電極極片以及采用該極片的鋰離子二次電池的制備方法，該方法具有易實現(xiàn)，控制簡單且穩(wěn)定，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。具體實施方式電極極片的碾壓是將活性物顆粒規(guī)則化排列的過程，因而其碾壓時涉及到顆粒之間及顆粒與集電體之間的位移運(yùn)動，而電極極片內(nèi)活性物顆粒之間的內(nèi)聚力及顆粒與集電體之間的粘結(jié)性均靠粘結(jié)劑來實現(xiàn)。現(xiàn)在鋰離子電池采用的粘結(jié)劑均為半結(jié)晶或非結(jié)晶的聚合物，在4o-iocrc(優(yōu)選60-8crc)下熱烘后會相對軟化，在其軟化之后再進(jìn)行碾壓，一方面可使極片的碾壓變得相對容易，另一方面極片熱壓完冷卻后的變形恢復(fù)較小。因而碾壓后的極片反彈小、厚度尺寸均勻且穩(wěn)定。本發(fā)明所提供的鋰離子電池電極極片的制備方法是，將含有電極活性物質(zhì)、導(dǎo)電添加劑與粘結(jié)劑的漿料均勻涂覆和/或填充在集電體上，經(jīng)過干燥、熱碾壓、分切后而制得，其中熱壓溫度為40-10CTC(優(yōu)選為60-8CTC)，碾壓時的加熱方式為碾壓前獨(dú)立加熱系統(tǒng)加熱，或碾壓時通過空心輥輪中加熱液體同步加熱。在上述極片的制備中，正極的組成為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。正極由包括正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電添加劑、正極粘結(jié)劑和溶劑的漿料均勻涂覆和/或填充在集電體上形成。正極活性物質(zhì)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的可脫嵌鋰的化合物，可以為選自鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰、釩酸鋰，、磷酸鐵鋰及其摻雜化合物中的至少一種；導(dǎo)電添加劑可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的乙炔黑如SUPER"P"、V7等或石墨如KS-6、Ketjen等中的至少一種；以正極活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn)，上述導(dǎo)電劑的含量為1-8wt%;正極粘結(jié)劑可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的含氟類樹脂、聚烯烴化合物或纖維素類化合物中的至少一種，以正極活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn)，其含量為1-10wt%;溶劑可以為選自水、N-曱基吡咯烷酮(NMP)、二曱基曱酰胺(DMF)、二乙基曱酰胺(DEF)、二甲基亞砜(DMSO)以及四氫呋喃(THF)中的一種或幾種，溶劑的量以能夠使所漿料具有流動性和粘性，并能涂覆到集電體上為宜，一般以正極活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn)，其含量為30-120%;而正極集電體是公知的壓延金屬、電解金屬、網(wǎng)狀金屬或泡沫狀金屬等。上述極片的制備中，負(fù)極的組成亦為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。負(fù)極由包括負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電添加劑、負(fù)極粘結(jié)劑和溶劑的漿料均勻涂覆和/或填充在集電體上形成。負(fù)極活性物質(zhì)可以為人造石墨、天然石墨或它們的改性材料中一種或幾種；導(dǎo)電添加劑、負(fù)極粘結(jié)劑、溶劑和集電體的材料與上述正極極片用料一致。下面通過實施例和對比例來進(jìn)一步描述本發(fā)明實施例1將正極活性材料鈷酸鋰(LiC02)、正極粘結(jié)劑聚偏二氟乙烯(PVdF)、導(dǎo)電添加劑乙炔黑及溶劑N-曱基吡咯烷酮(NMP)以比例100:3:3:45的配料方式進(jìn)行均勻混合，制得正極漿料；將該漿料均勻涂覆在集電體鋁箔的雙面并干燥、熱碾壓、分切后制得正極片，其中，極片采用空心輥輪熱碾壓，溫度為8CTC。極片熱碾壓完畢后在干燥環(huán)境中存^:1天，其厚度基本無變化。將負(fù)極活性材料改性天然石墨、負(fù)極粘結(jié)劑羧曱基纖維素納(CMC)、分散粘結(jié)劑丁苯橡膠(SBR)、導(dǎo)電添加劑乙炔黑及溶劑水以比例100:3:6:3:90的配料方式進(jìn)行均勻，混合制得負(fù)極漿料；將該漿料均勻涂覆在集電體銅箔的雙面并干燥、熱碾壓、分切后制得負(fù)極片，其中，極片采用空心輥輪熱碾壓，熱碾壓溫度為60。C,極片熱碾壓完畢后在干燥環(huán)境中存放1天，其厚度基本無變化。將上述制得的正、負(fù)極片與隔膜(PP/PE/PP)—起按一定方式巻繞成一個方型鋰離子二次電池的巻芯，將非水電解液(六氟磷酸鋰LiPF6溶解在EC/DMC/EMC=1:1:1的混合有機(jī)溶劑中形成)注入裝有所制巻芯的殼體中(注液量按330mAh/g控制)，密封后制得鋰離子電池(423450A-850mAh);將該電池的電芯用1C恒流充電至4.2V恒壓，截止電流0.02C,而后以1C恒流二改電至3.0V，充放工步間間隔5分鐘，重復(fù)以上工步300次，得到的電芯容量、尺寸及循環(huán)測試數(shù)據(jù)如表1所示。實施例2將正極活性材料鈷酸鋰(LiC02)與鎳基材料按重量比8:2混合后，與正極粘結(jié)劑聚偏二氟乙烯(PVdF)、導(dǎo)電添加劑乙炔黑及溶劑N-曱基吡咯烷酮(NMP)以比例100:5:5:50的配料方式進(jìn)行均勻混合，制得正極漿料；將該漿料均勻涂覆在集電體鋁箔的雙面并干燥、熱碾壓、分切后制得正極片，其中，極片采用獨(dú)立加熱系統(tǒng)在極片熱碾壓前進(jìn)行加熱，熱碾壓時極片的表面溫度為6CTC，極片熱碾壓完畢后在干燥環(huán)境中存^t1天，其厚度基本無變化。將負(fù)極活性材料人造石墨、負(fù)極粘結(jié)劑聚四氟乙烯(PTFE)、導(dǎo)電添加劑乙炔黑及溶劑N-曱基吡咯烷酮(NMP)以比例100:4:4:60的配料方式進(jìn)行均勻混合，制得負(fù)極漿料；將該漿料均勻涂覆在集電體銅箔的雙面并干燥、熱碾壓、分切后制得負(fù)極片，其中，極片采用獨(dú)立加熱系統(tǒng)在極片熱碾壓前進(jìn)行加熱，熱碾壓時極片的表面溫度為8CTC，極片熱壓完畢后在干燥環(huán)境中存放1天，其厚度基本無變化。將上述制得的正、負(fù)極片與隔膜(PP/PE/PP)—起按一定方式巻繞成一個方型鋰離子二次電池的巻芯，將非水電解液(六氟磷酸鋰LiPF6溶解在EC/DMC/EMC=1:1:1的混合有機(jī)溶劑中形成)注入裝有所制巻芯的殼中(注液量按330mAh/g控制)，密封后制得鋰離子電池(423450A-850mAh);將該電池的電芯用1C恒流充電至4.2V恒壓，截止電流0.02C，而后以1C恒流^t電至3.0V，充放工步間間隔5分鐘，重復(fù)以上工步300次，得到的電芯容量、尺寸及循環(huán)測試數(shù)據(jù)如表1所示。實施例3本實施例與實施例1所采用原材料、生產(chǎn)步驟、檢測方法基本相同，唯一不之處為熱碾壓的溫度為4CTC。得到的電芯容量、尺寸及循環(huán)測試數(shù)據(jù)如表1所示。實施例4本實施例與實施例1所采用原材料、生產(chǎn)步驟、檢測方法基本相同，唯一不之處為熱碾壓的溫度為6crc。得到的電芯容量、尺寸及循環(huán)測試數(shù)據(jù)如表1所示。實施例5本實施例與實施例1所采用原材料、生產(chǎn)步驟、檢測方法基本相同，唯一不之處為熱碾壓的溫度為70°C。得到的電芯容量、尺寸及循環(huán)測試數(shù)據(jù)如表1所示。實施例6本實施例與實施例1所釆用原材料、生產(chǎn)步驟、檢測方法基本相同，唯一不之處為熱碾壓的溫度為1C)0。C。得到的電芯容量、尺寸及循環(huán)測試數(shù)據(jù)如表1所示。實施例7*本實施例與實施例2所采用原材料、生產(chǎn)步驟、檢測方法基本相同，唯一不之處為熱碾壓的溫度為40°C。得到的電芯容量、尺寸及循環(huán)測試數(shù)據(jù)如表1所示。實施例8本實施例與實施例2所采用原材料、生產(chǎn)步驟、檢測方法基本相同，唯一不之處為熱碾壓的溫度為6CTC。得到的電芯容量、尺寸及循環(huán)測試數(shù)據(jù)如表1所示。實施例9本實施例與實施例2所采用原材料、生產(chǎn)步驟、檢測方法基本相同，唯一不之處為熱碾壓的溫度為7crc。得到的電芯容量、尺寸及循環(huán)測試數(shù)據(jù)如表1所示。實施例10本實施例與實施例2所采用原材料、生產(chǎn)步驟、檢測方法基本相同，唯一不之處為熱碾壓的溫度為100°C。得到的電芯容量、尺寸及循環(huán)測試數(shù)據(jù)如表1所示。對比例參照實施例1的方式制得鋰離子電池，所不同的地方在于正、負(fù)極片的碾壓方式均為實心輥冷壓，極片碾壓時的表面溫度為室溫。正負(fù)極片經(jīng)碾壓完畢后在干燥環(huán)境中存放1天，其厚度增長分別為1.38%及2.07%。該電池電芯的容量、尺寸及循環(huán)測試數(shù)據(jù)結(jié)果如表1所示。表1實施例1~10以及對比例所得電池的電芯容量、尺寸及循環(huán)測試數(shù)據(jù)比較表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。權(quán)利要求1.一種鋰離子電池極片的制備方法，包括將含有電極活性物質(zhì)、導(dǎo)電添加劑、粘結(jié)劑與溶劑的漿料均勻涂覆和/或填充在集電體上，然后經(jīng)干燥、碾壓、分切后制得，其特征在于，所述碾壓方式為熱碾壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池極片的制備方法，其特征在于，所述熱碾壓的溫度是40-100°C。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池極片的制備方法，其特征在于，所述熱碾壓的溫度是60-80°C。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法的鋰離子電池極片的制備方法，其特征在于，所述熱碾壓的加熱方式是在碾壓前采用獨(dú)立加熱方式加熱，或在碾壓時同步加熱。5.—種鋰離子電池極片，包含載有電極活性物質(zhì)、導(dǎo)電添加劑粘結(jié)劑與溶劑的集電體，其特征在于，所述集電體是經(jīng)干燥、熱碾壓、分切后制得的。6.—種鋰離子電池，包含正負(fù)極片和電解質(zhì)，所述極片包含栽有電極活性物質(zhì)、導(dǎo)電添加劑粘結(jié)劑與溶劑的集電體，其特征在于，所述集電體是經(jīng)干燥、熱碾壓、分切后制得的。7.—種權(quán)利要求5所述的鋰離子電池極片在鋰離子電池制備中的應(yīng)用，包括事先制備電池的正極片和負(fù)極片，并將正、負(fù)極片和隔膜制成極芯，再將極芯和電解液一起密封在電池殼中，在制備電池的正極片和負(fù)極片時，分別將含有正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電添加劑、粘結(jié)劑與溶劑的漿料均勻涂覆和/或填充在正極集電體上，將含有負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電添加劑與粘結(jié)劑的漿料均勻涂覆和/或填充在負(fù)極集電體上，然后將正/負(fù)集電體經(jīng)干燥、碾壓、分切后而制得，其特征在于，所述碾壓方式為熱碾壓。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池的制備，其特征在于，所述熱碾壓的溫度是40-100。C。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋰離子電池的制備，其特征在于，所述熱碾壓的溫度是60-80。C。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池的制備，其特征在于，所述熱碾壓的加熱方式是在碾壓前釆用獨(dú)立加熱方式加熱，或在碾壓時同步加熱。全文摘要本發(fā)明涉及一種鋰離子電池極片及其制備方法、以及該極片在鋰離子電池及其制備中的應(yīng)用，該極片的制備方法包括將含有極片活性物質(zhì)、導(dǎo)電添加劑、粘結(jié)劑與溶劑的漿料均勻涂覆和/或填充在集電體上，經(jīng)干燥，碾壓，分切后制得，其中所述碾壓方式為熱碾壓。采用該制備方法得到的極片經(jīng)烘烤后反彈小、厚度尺寸均勻且穩(wěn)定，而采用該極片制得的鋰離子二次電池的容量分布范圍窄、尺寸較集中、循環(huán)穩(wěn)定性好。文檔編號H01M4/02GK101393981SQ20071007719公開日2009年3月25日申請日期2007年9月18日優(yōu)先權(quán)日2007年9月18日發(fā)明者方送生申請人:深圳市比克電池有限公司