一種負(fù)極極片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電池【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種負(fù)極極片；包括基板、第一涂層和第二涂層，所述第一涂層為涂覆于所述基板，所述第二涂層涂覆于所述第一涂層；其中，所述第二涂層，所述第二涂層采用的磁化處理，使得所述第二涂層顆粒的(002)平面垂直于所述基板平面。通過(guò)本發(fā)明不僅降低了極片在充電及循環(huán)過(guò)程中沿厚度方向的膨脹，降低電芯在充電及循環(huán)過(guò)程中的厚度膨脹比例，而且徹底改善了極片沿長(zhǎng)度和寬度方向的膨脹導(dǎo)致與基板的脫離問(wèn)題，改善電芯的充放電過(guò)程中的循環(huán)可靠性和安全性。
【專利說(shuō)明】一種負(fù)極極片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于電池【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種負(fù)極極片。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池因?yàn)榫哂休^高的能力密度、循環(huán)壽命長(zhǎng)、機(jī)械性能較優(yōu)、環(huán)境友好等特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用到各種消費(fèi)電子產(chǎn)品、各種電動(dòng)汽車上以及風(fēng)能太陽(yáng)能儲(chǔ)能設(shè)備上。電池的能量密度的要求越來(lái)越高，要求所使用的正負(fù)極材料的克容量也越來(lái)越高；如負(fù)極會(huì)采用較高克容量的石墨材料以及硅合金；但是高克容量的負(fù)極材料同時(shí)帶來(lái)了充電以及循環(huán)過(guò)程中的較大的膨脹問(wèn)題，這樣會(huì)給電芯帶來(lái)變形、循環(huán)跳水以及其他的安全可靠性的問(wèn)題。
[0003]磁化作用可以改變負(fù)極極片的晶格取向，使其趨向于各向同性，這樣將會(huì)使極片充電過(guò)程中沿厚度方向的膨脹量，將會(huì)均勻到極片的長(zhǎng)度和寬度方向，從而降低了負(fù)極沿厚度方向較大的膨脹量帶來(lái)的嚴(yán)重后果；同時(shí)發(fā)現(xiàn)到，充電過(guò)程中極片沿長(zhǎng)度和寬度方向的膨脹導(dǎo)致了極片從基板上嚴(yán)重的脫落問(wèn)題，嚴(yán)重影響到電芯的安全性和可靠性而急需解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種負(fù)極極片，此極片不但有效的改善了充電及循環(huán)過(guò)程中極片沿厚度方向的膨脹量，同時(shí)又能夠保證極片與基板之間有較強(qiáng)的粘接力而不發(fā)生脫膜問(wèn)題。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種負(fù)極極片，包括基板、第一涂層和第二涂層，所述第一涂層為涂覆于所述基板，所述第二涂層涂覆于所述第一涂層；其中，所述第二涂層采用的磁化處理，使得所述第二涂層顆粒的(002)平面垂直于所述基板平面，所述(002)平面是(002)晶面，值得注意的是(002)晶面不單是指一個(gè)平面，在晶體中所有和它平行的平面都是；所述第一涂層和所述第二涂層所使用的工藝可以是浸涂、凹版印刷、嗔涂、刮刀涂布或擠壓涂布。
[0006]作為本發(fā)明所述的負(fù)極極片的一種改進(jìn)，所述第一涂層為導(dǎo)電劑、粘接劑和分散劑中的至少一種；所述第一涂層是涂覆在基板上的導(dǎo)電彈性涂層，具有較強(qiáng)的粘接性、導(dǎo)電性和伸縮性能。
[0007]作為本發(fā)明所述的負(fù)極極片的一種改進(jìn)，所述第二涂層為活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘接劑和分散劑中的至少兩種。
[0008]作為本發(fā)明所述的負(fù)極極片的一種改進(jìn)，所述導(dǎo)電劑為納米碳黑顆粒、納米碳管和納米碳短棒中的至少一種。
[0009]作為本發(fā)明所述的負(fù)極極片的一種改進(jìn)，所述粘接劑為丁苯橡膠、聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、偏氟乙烯一六氟丙烯聚合物、聚丙烯腈、羧甲基纖維素鈉、丁二烯一丙烯腈聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸一苯乙烯聚合物、聚合物單體的共聚物和聚合物的共聚物中的至少一種。
[0010]作為本發(fā)明所述的負(fù)極極片的一種改進(jìn)，所述分散劑為羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、偏氟乙烯一六氟丙烯聚合物、聚丙烯腈、聚磷酸鈉、聚合物單體的共聚物和聚合物的共聚物中的至少一種。
[0011]作為本發(fā)明所述的負(fù)極極片的一種改進(jìn)，所述第一涂層的厚度為0.2 μ m-100 μ m，所述第一涂層作為過(guò)渡層具有較強(qiáng)的粘接性，能夠保證所述第一涂層、所述基板及第二涂層之間有著較強(qiáng)的粘接力，同時(shí)具有優(yōu)良的伸縮性能，會(huì)隨著第二涂層在充電及循環(huán)過(guò)程中沿長(zhǎng)度和寬度方向的膨脹而產(chǎn)生延伸，并且從一定程度上抑制第二涂層沿長(zhǎng)度和寬度方向的膨脹。
[0012]作為本發(fā)明所述的負(fù)極極片的一種改進(jìn)，所述活性物質(zhì)為人造石墨、天然石墨、硅合金和錫合金中的至少一種。
[0013]作為本發(fā)明所述的負(fù)極極片的一種改進(jìn)，所述第二涂層的厚度為I μ m-1000 μπι。所述的第二涂層的涂布過(guò)程可以采用磁化處理，磁場(chǎng)強(qiáng)度為100Gs-50000Gs ;磁化發(fā)生的位置為烘干前和烘干過(guò)程中。
[0014]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明提供雙層結(jié)構(gòu)的涂布方法中第二涂層采用的磁化處理，使得極片顆粒的(002)平面垂直于基材平面，這一層的充電或者循環(huán)過(guò)程中的膨脹沿著膜片厚度的膨脹會(huì)全部或者部分轉(zhuǎn)移到極片長(zhǎng)度和寬度方向上，這樣降低了膜片在充電或者循環(huán)過(guò)程中的厚度方向的膨脹；與此同時(shí)本發(fā)明的雙層結(jié)構(gòu)又提供第一涂層作為過(guò)渡層具有較強(qiáng)的粘結(jié)性，能夠保證第一涂層與基板及第二涂層之間有著較強(qiáng)的粘結(jié)力，同時(shí)具有優(yōu)良的伸縮性能，會(huì)隨著第二涂層在充電及循環(huán)過(guò)程中沿長(zhǎng)度和寬度方向的膨脹而產(chǎn)生延伸，并且從一定程度上抑制第二涂層沿長(zhǎng)度和寬度方向的膨脹。這樣能夠有效改善充電及循環(huán)過(guò)程中極片沿厚度方向的膨脹量，同時(shí)又能夠保證極片與基板之間有較強(qiáng)的粘結(jié)力而不發(fā)生脫膜問(wèn)題。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明兩層結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)流程可以是，第一層涂布 完全烘干I第二層涂布=> 完全烘干、第一層涂布=?部分烘干=> 第二層涂布完全烘
干或第一層涂布=> 第二層涂布=> 完全烘干其中的任何一種。
[0018]實(shí)施例1，本發(fā)明的雙層結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)流程為:第一涂層2漿料分散_第一涂層2的涂布填一涂層2完全烘干=>第二涂層3漿料分散第二涂層3的涂布=>第二涂層3的磁化=>第二涂層3完全烘干。
[0019]第一涂層2的中包含納米碳黑、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠，其中比例為納米碳黑0.65、羧甲基纖維素鈉0.10、丁苯橡膠0.25，通過(guò)雙行星攪拌機(jī)分散制備出均勻的漿料；第一涂層2通過(guò)凹版印刷工藝涂在基材為8 μ m的銅箔上，涂層干膜厚度為4 μ m。[0020]第二涂層3中包含石墨、納米碳黑、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠，其中比例為石墨0.96、納米碳黑0.01、羧甲基纖維素鈉0.01、丁苯橡膠0.02，通過(guò)雙行星攪拌機(jī)分散制備出均勻的漿料；第二涂層3通過(guò)轉(zhuǎn)移涂布工藝涂在含有第一涂層2的銅箔上，涂層干膜厚度為120 um，在第二涂層3的干燥前進(jìn)行磁化處理，磁場(chǎng)強(qiáng)度為7000 Gs，磁力線垂直穿過(guò)膜片，處理的時(shí)間5S。
[0021]將上述方法制備的極片通過(guò)碾壓、分切、卷繞、注液、化成工序制備軟包裝方塊電芯
[0022]實(shí)施例2，本發(fā)明的雙層結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)流程為:第一涂層2漿料分散=>第一涂層2的涂布第一涂層2部分烘干=>第二涂層3漿料分散=>第二涂層3的涂布=>第二涂層3的磁化=>第二涂層3完全烘干。
[0023]第一涂層2的中包含納米碳管、聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和偏氟乙火布一TK氣丙紐聚合物，其中比例為納米碳管0.6、聚丙j；布酸0.05、聚偏氣乙j；布0.05、聚乙火布吡咯烷酮0.15、偏氟乙烯一六氟丙烯聚合物0.25，通過(guò)雙行星攪拌機(jī)分散制備出均勻的漿料；第一涂層2通過(guò)刮刀涂布或擠壓涂布工藝涂在基材為8 μ m的銅箔上，涂層干膜厚度為12 μ m0
[0024]第二涂層3中包含天然石墨、納米碳管、聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和偏氟乙烯一六氟丙烯聚合物，其中比例為天然石墨0.6、納米碳管0.15、聚丙烯酸0.1、聚偏氟乙烯0.05、聚乙烯吡咯烷酮0.15和偏氟乙烯一六氟丙烯聚合物0.05，通過(guò)雙行星攪拌機(jī)分散制備出均勻的漿料；第二涂層3通過(guò)擠壓涂布工藝涂在含有第一涂層2的銅箔上，涂層干膜厚度為200um，在第二涂層3的干燥前進(jìn)行磁化處理，磁場(chǎng)強(qiáng)度為7500 Gs，磁力線垂直穿過(guò)膜片，處理的時(shí)間6S。
[0025]將上述方法制備的極片通過(guò)碾壓、分切、卷繞、注液、化成工序制備軟包裝方塊電
芯[0026]實(shí)施例3，本發(fā)明的雙層結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)流程為:第一涂層2漿料分散=>第一涂層2的涂布第二涂層3漿料分散=?第二涂層3的涂布=>第二涂層3的磁化二>第一涂層2和第二涂層3完全供干。
[0027]第一涂層2的中包含納米碳短棒、丁二烯一丙烯腈聚合物、聚丙烯酸、聚磷酸鈉和聚合物單體的共聚物，其中比例為納米碳短棒0.6、丁二烯一丙烯腈聚合物0.05、聚丙烯酸0.05、聚磷酸鈉0.15和聚合物單體的共聚物0.25，通過(guò)雙行星攪拌機(jī)分散制備出均勻的漿料；第一涂層2通過(guò)噴涂工藝涂在基材為8 μ m的銅箔上，涂層干膜厚度為20 μ m。
[0028]第二涂層3中包含硅合金、納米碳短棒、丁二烯一丙烯腈聚合物、聚丙烯酸、聚磷酸鈉和聚合物單體的共聚物，其中比例為硅合金0.6、納米碳短棒0.1、丁二烯一丙烯腈聚合物0.1、聚丙烯酸0.1、聚磷酸鈉0.05和聚合物單體的共聚物0.05，通過(guò)雙行星攪拌機(jī)分散制備出均勻的漿料；第二涂層3通過(guò)噴涂工藝涂在含有第一涂層2的銅箔上，涂層干膜厚度為300um，在第二涂層3的干燥前進(jìn)行磁化處理，磁場(chǎng)強(qiáng)度為7500 Gs，磁力線垂直穿過(guò)膜片，處理的時(shí)間6S。
[0029]將上述方法制備的極片通過(guò)碾壓、分切、卷繞、注液、化成工序制備軟包裝方塊電
芯[0030]實(shí)施例4，與實(shí)施例1不同之處在于，第一涂層2的中包含納米碳短棒、聚丙烯酸甲酯，聚丙烯酸乙酯和聚合物的共聚物，其中比例為納米碳短棒0.65、聚丙烯酸甲酯0.15、聚丙烯酸乙酯0.1和聚合物的共聚物0.1 ;第二涂層3中包含錫合金、聚丙烯酸甲酯，聚丙烯酸乙酯和聚合物的共聚物，其中比例為錫合金0.55、聚丙烯酸甲酯0.15，聚丙烯酸乙酯
0.15和聚合物的共聚物0.15。
[0031]其它與實(shí)施例1相同，這里不再贅述。
[0032]比較例1，比較例I的涂層結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)流程為:漿料分散涂布二>干燥。
[0033]比較例I涂層中包含石墨、納米碳黑、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠，其中比例為石墨0.96、納米碳黑0.01、羧甲基纖維素鈉0.01、丁苯橡膠0.02，通過(guò)雙行星攪拌機(jī)分散制備出均勻的漿料；比較例I的涂層通過(guò)轉(zhuǎn)移涂布工藝涂在8 um的銅箔上，涂層干膜厚度為120 um。
[0034]將上述方法制備的極片通過(guò)碾壓、分切、卷繞、注液、化成工序制備軟包裝方塊電
-!-H
Λ ο
[0035]比較例2，比較例2的涂層結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)流程為:漿料分散#涂布=|磁化干燥。
[0036]比較例2的涂層中包含石墨、納米碳黑、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠，其中比例為石墨0.96納米碳黑0.01，羧甲基纖維素鈉0.01，丁苯橡膠0.02，通過(guò)雙行星攪拌機(jī)分散制備出均勻的漿料；對(duì)比例2涂層通過(guò)轉(zhuǎn)移涂布工藝涂在8 um的銅箔上，涂層干膜厚度為120 um;在涂層干燥前進(jìn)行磁化處理，磁場(chǎng)強(qiáng)度為7000 Gs，磁力線垂直穿過(guò)膜片，處理的時(shí)間5S。
[0037]將上述方法制備的極片通過(guò)碾壓、分切、卷繞、注液、化成工序制備軟包裝方塊電
-!-H
Λ ο
[0038]將實(shí)施例1-4、比較例I和比較例2的電芯先以0.5C的倍率恒流充電至4.2伏，再在4.2伏的電壓下橫壓充電至0.05C，然后將電芯在干燥房中拆解觀察極片與基板之間的粘接情況，并測(cè)量極片的厚度計(jì)算從碾壓到4.2V下極片的厚度膨脹比例，每組統(tǒng)計(jì)5枚電芯，結(jié)果如下:
【權(quán)利要求】
1.一種負(fù)極極片，包括基板、第一涂層和第二涂層，所述第一涂層為涂覆于所述基板，所述第二涂層涂覆于所述第一涂層；其特征在于:所述第二涂層采用的磁化處理，使得所述第二涂層顆粒的(002)平面垂直于所述基板平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極極片，其特征在于:所述第一涂層為導(dǎo)電劑、粘接劑和分散劑中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極極片，其特征在于:所述第二涂層為活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘接劑和分散劑中的至少兩種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的負(fù)極極片，其特征在于:所述導(dǎo)電劑為納米碳黑顆粒、納米碳管和納米碳短棒中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的負(fù)極極片，其特征在于:所述粘接劑為丁苯橡膠、聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、偏氟乙烯一六氟丙烯聚合物、聚丙烯腈、羧甲基纖維素鈉、丁二烯一丙烯腈聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸一苯乙烯聚合物、聚合物單體的共聚物和聚合物的共聚物中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的負(fù)極極片，其特征在于:所述分散劑為羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、偏氟乙烯一六氟丙烯聚合物、聚丙烯腈、聚磷酸鈉、聚合物單體的共聚物和聚合物的共聚物中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的負(fù)極極片，其特征在于:所述第一涂層的厚度為0.2 μ m-100 μ m。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的負(fù)極極片，其特征在于:所述活性物質(zhì)為人造石墨、天然石墨、娃合金和錫合金中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的負(fù)極極片，其特征在于:所述第二涂層的厚度為I μ m-1000 μ m。
【文檔編號(hào)】H01M4/13GK103515573SQ201210220945
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月29日
【發(fā)明者】張盛武, 李白清, 李吉蓉, 陶澤天, 張柏清 申請(qǐng)人:寧德新能源科技有限公司, 東莞新能源科技有限公司