專利名稱：一種增強(qiáng)鋰離子電池正負(fù)極極片結(jié)構(gòu)的新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正負(fù)極極片的工藝，尤其涉及一種增強(qiáng)鋰離子電池正負(fù)極極片結(jié)構(gòu)的新工藝。
背景技術(shù)：
鋰離子電池是一種新型的化學(xué)電源，分別用兩個能可逆地嵌入和脫出鋰離子的化合物作為正負(fù)極而構(gòu)成。當(dāng)電池充電時，鋰離子從正極中脫嵌出來，在負(fù)極中嵌入；放電時鋰離子從負(fù)極中脫嵌出來，在正極中嵌入。鋰離子電池由于具有高能量密度、高電壓、無污染，循環(huán)壽命高、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在筆記本電腦、手機(jī)和其他便攜式電器中。鋰離子電池電芯由正極片、負(fù)極片、隔膜、電解液組成。正極通常由活性物質(zhì)(如鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰)與導(dǎo)電劑(如石墨、乙炔黑) 以及粘合劑(如聚偏氟乙烯和聚四氟乙烯)等混合均勻，攪拌成糊狀，均勻的涂覆在鋁箔的兩側(cè)，涂層厚度15-20um，在氮?dú)饬飨赂稍镆猿ビ袡C(jī)物分散劑，然后用輥壓機(jī)壓制成型，再按要求剪切成規(guī)定尺寸的極片。常見的鋰離子電池負(fù)極主要有石墨、石油焦炭、中間相碳微球、聚合物的熱解物、 裂解碳、焦炭等。負(fù)極片的制作是將負(fù)極活性物質(zhì)與粘合劑混合均勻，制成糊狀，均勻涂覆在銅箔兩側(cè)，干燥，輥壓，按要求剪切成規(guī)定尺寸。銅箔作為集流體，將電池活性物質(zhì)產(chǎn)生的電流匯集起來以便形成較大的電流對外輸出；粘結(jié)劑將活性物質(zhì)與集流體之間以及活性物質(zhì)之間互相粘合在一起。傳統(tǒng)工藝存在一些問題，電極極片容易粉化、剝離，掉落，導(dǎo)致電池容量低，循環(huán)壽命減少，內(nèi)阻增大。解決此類問題常用方法是增加粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑用量，然而粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑用量增大會引起電極內(nèi)阻增大，電池容量減少，循環(huán)壽命減少，電池的安全性能也存在隱
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)Qi、O公開號為CN1797817的發(fā)明專利提供一種鋰離子電池正極片制造方法，該方法包括活性材料漿料制備工序和漿料涂布工序，其中正極活性材料漿料制備工序包括以下步驟將明膠水溶液與正極活性物質(zhì)粉?；旌希辉诨旌衔镏屑尤雽?dǎo)電炭黑，使導(dǎo)電炭黑均勻地分布于正極活性粉粒表面上；再加入輔助粘結(jié)劑，形成膏狀漿料，所述輔助粘結(jié)劑用于協(xié)同明膠提高粘結(jié)力和極片的柔軟性。公開號為CN101174685A的發(fā)明專利提供了一種鋰離子電池正極或負(fù)極極片及其涂布方法，包括如下步驟先在箔材表面預(yù)涂一層導(dǎo)電膠薄層，在箔材表面形成一層具有良好的粘結(jié)力和導(dǎo)電性的結(jié)構(gòu)緊密的導(dǎo)電膠薄層；在這層導(dǎo)電膠薄層上進(jìn)行電極活性材料漿料的涂布，在合適的溫度下進(jìn)行烘干，制成所需極片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了克服傳統(tǒng)工藝存在的問題，提出了一種增強(qiáng)鋰離子電池正負(fù)極極片結(jié)構(gòu)的新工藝，其步驟為
1)在極片上涂布正電極活性物質(zhì)或負(fù)電極活性物質(zhì)，然后烘干；2)用有網(wǎng)狀凸起表面的滾軸，在5PSI-2000PSI壓力之下，在做好的極片上兩面壓出溝槽，溝槽橫向跟縱向距離為100nm-50um，溝槽寬度為100nm-50um，溝槽深度為 100nm-50um，溝槽布滿極片上；3)然后用納米噴霧表面涂層技術(shù)噴100nm-50um厚度的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)劑，噴霧涂層在極片上下表面及溝槽內(nèi)，極片上形成完整、連接又互通的網(wǎng)狀強(qiáng)化通道結(jié)構(gòu)；4)噴霧后的極片在200_650°C烘干10-600分鐘。

在極片上涂布的正電極活性物質(zhì)為磷酸鐵鋰、鈦酸鋰、鈷酸鋰及鈷酸鋰的改性物、 鎳酸鋰及鎳酸鋰的改性物、錳酸鋰及鎳酸鋰的改性物、鎳鈷錳酸鋰三元材料、錳結(jié)核、納米二氧化錳中的一種，粒度為3nm-25um。在極片上涂布的負(fù)電極活性物質(zhì)為人工石墨、天然石墨、改性石墨、石墨化碳纖維、石油焦、中間相碳微球、樹脂碳、有機(jī)聚合物熱解碳、炭黑、氮化物、錫基負(fù)極材料、納米碳管石墨烯、富勒烯中的一種，粒度為3nm-25um。所述結(jié)構(gòu)加強(qiáng)劑的制作工藝為將重量百分比10% -50%的噴霧載體、30% -50% 結(jié)構(gòu)加強(qiáng)劑之主材、20% -50%結(jié)構(gòu)加強(qiáng)劑之添加劑在真空的混合機(jī)內(nèi)混合10-600分鐘生成。所述結(jié)構(gòu)加強(qiáng)劑之主材為納米石墨、納米碳管、石墨烯、富勒烯、納米碳纖維、納米炭黑、納米乙炔黑、納米鈦白粉中的至少一種，粒度為3-500nm。所述正極結(jié)構(gòu)加強(qiáng)劑之添加劑為納米金屬鋰、納米鋁、納米鋅、納米銀、納米錳、納米鈷中的至少一種，粒度為3-500nm。所述負(fù)極結(jié)構(gòu)加強(qiáng)劑之添加劑為納米金屬銅、納米銀、納米硅中的至少一種，粒度為 3_500nmo所述噴霧載體為純水和六氟磷酸鋰的混合物，其重量百分比為純水80% -95%, 六氟磷酸鋰5% -20%。此發(fā)明工藝簡單，可以有效的增強(qiáng)正負(fù)極極片結(jié)構(gòu)穩(wěn)定度，防止電極活性物質(zhì)粉化、剝離、粉體掉落，增加電池使用壽命，提高電池安全性能和穩(wěn)定性。


圖1是電池極片的示意圖。1為極片；2為網(wǎng)狀強(qiáng)化通道。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一1)分別在正極極片和負(fù)極極片上涂布正極活性物質(zhì)磷酸鐵鋰和負(fù)極活性物質(zhì)天然石墨，烘干，制成極片。2)用有網(wǎng)狀凸起表面的滾軸，在1000PSI壓力之下，在做好的正極鋁和負(fù)極銅極片上兩面分別壓出溝槽，溝槽橫向跟正向距離10um，寬度10um，深度10um。溝槽布滿正極極片上。3)將30公斤粒度為200nm的納米石墨粉與20公斤粒度為IOOnm的納米金屬鋰混合，采用40公斤水和10公斤六氟磷酸鋰的混合物作為噴霧載體，將石墨粉和金屬鋰的混合物噴涂在正極鋁極片上下表面及溝槽內(nèi)，正極極片上形成完整、連接又互通的網(wǎng)狀強(qiáng)化通道結(jié)構(gòu)。將30公斤粒度為200nm的納米碳管與20公斤粒度為IOOnm的納米硅混合，采用 40公斤水和10公斤六氟磷酸鋰的混合物作為噴霧載體，將納米碳管和納米硅的混合物噴涂在負(fù)極銅極片上下表面及溝槽內(nèi)，負(fù)極極片上形成完整、連接又互通的網(wǎng)狀強(qiáng)化通道結(jié)構(gòu)。4)噴霧后的極片在500°C烘干100分鐘。實(shí)施例二 1)分別在正極極片和負(fù)極極片上涂布正極活性物質(zhì)鈷酸鋰和負(fù)極活性物質(zhì)中間相碳微球，烘干，制成極片。2)用有網(wǎng)狀凸起表面的滾軸，在500PSI壓力之下，在做好的正極鋁和負(fù)極銅極片上兩面分別壓出溝槽，溝槽橫向跟正向距離20um，寬度20um，深度20um，溝槽布滿極片上。3)將50公斤粒度為IOOnm的納米碳管與30公斤粒度為300nm的納米鋁混合，采用16公斤水和4公斤六氟磷酸鋰的混合物作為噴霧載體，將納米碳管和納米鋁的混合物噴涂在正極鋁極片上下表面及溝槽內(nèi)，正極極片上形成完整、連接又互通的網(wǎng)狀強(qiáng)化通道結(jié)構(gòu)。將50公斤粒度為IOOnm的納米碳纖維與30公斤粒度為300nm的納米銅混合，采用16公斤水和4公斤六氟磷酸鋰的混合物作為噴霧載體，將納米碳纖維和納米銅的混合物噴涂在負(fù)極銅極片上下表面及溝槽內(nèi)，負(fù)極極片上形成完整、連接又互通的網(wǎng)狀強(qiáng)化通道結(jié)構(gòu)。4)噴霧后的極片在300°C烘干500分鐘。實(shí)施例二 1)分別在正極極片和負(fù)極極片上涂布正極活性物質(zhì)磷酸鐵鋰和負(fù)極活性物質(zhì)中間相碳微球，烘干，制成極片。2)用有網(wǎng)狀凸起表面的滾軸，在500PSI壓力之下，在做好的正極鋁和負(fù)極銅極片上兩面分別壓出溝槽，溝槽橫向跟正向距離20um，寬度10um，深度10um，溝槽布滿極片上。3)將30公斤粒度為IOOnm的納米石墨粉與20公斤粒度為300nm的納米鋁混合， 采 用45公斤水和5公斤六氟磷酸鋰的混合物作為噴霧載體，將納米碳管和納米鋁的混合物噴涂在正極鋁極片上下表面及溝槽內(nèi)，正極極片上形成完整、連接又互通的網(wǎng)狀強(qiáng)化通道結(jié)構(gòu)。將30公斤粒度為IOOnm的納米碳管與20公斤粒度為300nm的納米銅混合，采用 45公斤水和5公斤六氟磷酸鋰的混合物作為噴霧載體，將納米碳纖維和納米銅的混合物噴涂在負(fù)極銅極片上下表面及溝槽內(nèi)，負(fù)極極片上形成完整、連接又互通的網(wǎng)狀強(qiáng)化通道結(jié)構(gòu)。4)噴霧后的極片在500°C烘干300分鐘。
權(quán)利要求
1.一種增強(qiáng)鋰離子電池正負(fù)極極片結(jié)構(gòu)的新工藝，其步驟為1)在極片上涂布正電極活性物質(zhì)或負(fù)電極活性物質(zhì)，然后烘干；2)用有網(wǎng)狀凸起表面的滾軸，在5PSI-2000PSI壓力之下，在做好的極片上兩面壓出溝槽，溝槽橫向跟縱向距離為100nm-50um，溝槽寬度為100nm_50um，溝槽深度為100nm_50um， 溝槽布滿極片上；3)然后用納米噴霧表面涂層技術(shù)噴100nm-50um厚度的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)劑，噴霧涂層在極片上下表面及溝槽內(nèi)，極片上形成完整、連接又互通的網(wǎng)狀強(qiáng)化通道結(jié)構(gòu)；4)噴霧后的極片在200-650°C烘干10-600分鐘。
2.如權(quán)利要求1所述的一種增強(qiáng)鋰離子電池正負(fù)極極片結(jié)構(gòu)的新工藝，其特征在于 在極片上涂布的正電極活性物質(zhì)為磷酸鐵鋰、鈦酸鋰、鈷酸鋰及鈷酸鋰的改性物、鎳酸鋰及鎳酸鋰的改性物、錳酸鋰及鎳酸鋰的改性物、鎳鈷錳酸鋰三元材料、錳結(jié)核、納米二氧化錳中的一種，粒度為3nm-25um。
3.如權(quán)利要求1所述的一種增強(qiáng)鋰離子電池正負(fù)極極片結(jié)構(gòu)的新工藝，其特征在于 在極片上涂布的負(fù)電極活性物質(zhì)為人工石墨、天然石墨、改性石墨、石墨化碳纖維、石油焦、 中間相碳微球、樹脂碳、有機(jī)聚合物熱解碳、炭黑、氮化物、錫基負(fù)極材料、納米碳管石墨烯、 富勒烯中的一種，粒度為3nm-25um。
4.如權(quán)利要求1所述的一種增強(qiáng)鋰離子電池正負(fù)極極片結(jié)構(gòu)的新工藝，其特征在于 所述結(jié)構(gòu)加強(qiáng)劑的制作工藝為將重量百分比10% -50%的噴霧載體、30% -50%結(jié)構(gòu)加強(qiáng)劑之主材、20% -50%結(jié)構(gòu)加強(qiáng)劑之添加劑在真空的混合機(jī)內(nèi)混合10-600分鐘生成。
5.如權(quán)利要求4所述的一種增強(qiáng)鋰離子電池正負(fù)極極片結(jié)構(gòu)的新工藝，其特征在于 所述結(jié)構(gòu)加強(qiáng)劑之主材為納米石墨、納米碳管、石墨烯、富勒烯、納米碳纖維、納米炭黑、納米乙炔黑、納米鈦白粉中的至少一種，粒度為3-500nm。
6.如權(quán)利要求4所述的一種增強(qiáng)鋰離子電池正負(fù)極極片結(jié)構(gòu)的新工藝，其特征在于 所述正極結(jié)構(gòu)加強(qiáng)劑之添加劑為納米金屬鋰、納米鋁、納米鋅、納米銀、納米錳、納米鈷中的至少一種，粒度為3-500nm。
7.如權(quán)利要求4所述的一種增強(qiáng)鋰離子電池正負(fù)極極片結(jié)構(gòu)的新工藝，其特征在于所述負(fù)極結(jié)構(gòu)加強(qiáng)劑之添加劑為納米金屬銅、納米銀、納米硅中的至少一種，粒度為 3_500nmo
8.如權(quán)利要求4所述的一種增強(qiáng)鋰離子電池正負(fù)極極片結(jié)構(gòu)的新工藝，其特征在于 所述噴霧載體為純水和六氟磷酸鋰的混合物，其重量百分比為純水80 %-95 %，六氟磷酸鋰 5% -20%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)鋰離子電池正負(fù)極極片結(jié)構(gòu)的新工藝，此發(fā)明工藝簡單，可以有效的增強(qiáng)極片結(jié)構(gòu)穩(wěn)定度，防止電極活性物質(zhì)粉化、剝離、粉體掉落，增加電池使用壽命，提高電池安全性能和穩(wěn)定性。
文檔編號H01M4/139GK102255073SQ201010531000
公開日2011年11月23日 申請日期2010年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月4日
發(fā)明者耿世達(dá) 申請人:耿世達(dá)