專(zhuān)利名稱(chēng)：一種鋰離子電池負(fù)極極片制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋰離子電池負(fù)極極片制作方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池是一種電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，它主要有正極、負(fù)極、隔離膜和電解液等幾個(gè)部分組成，電極材料都是鋰離子可以嵌入(插入)/脫嵌(脫插)的。當(dāng)前軟包裝鋰離子電池已經(jīng)成為消費(fèi)電子類(lèi)產(chǎn)品的首選，而此類(lèi)電池在循環(huán)過(guò)程中存在電池厚度逐漸增加的現(xiàn)象(即大的循環(huán)膨脹)，而電池大的膨脹存在很多隱患，如把電池殼頂開(kāi)；安全問(wèn)題等。因此如何制作出低的循環(huán)膨脹的電池，成為了各大鋰離子電池廠商必須解決的話題。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，目前的鋰離子電池的循環(huán)膨脹主要由負(fù)極極片大的厚度增加導(dǎo)致的。因此，如何降低負(fù)極極片的厚度增加成為了首先要解決的問(wèn)題。 目前，對(duì)于如何解決電池在循環(huán)過(guò)程中的膨脹，主要有以下幾個(gè)方向通過(guò)改變負(fù)極極片的配方，例如不同導(dǎo)電劑的比例，不同粘接劑和CMC的含量以及比例，不同類(lèi)型的負(fù)極以及不同取向的負(fù)極材料。經(jīng)過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，這些方法對(duì)電池大的循環(huán)膨脹改善很小，甚至?xí)?lái)負(fù)面影響。眾所周知，目前軟包裝電池存在大的循環(huán)膨脹，而負(fù)極極片的反彈占電池膨脹很大比例，如何改善成為了鋰電行業(yè)的一個(gè)難題。負(fù)極磁化可以使得石墨變?yōu)楦呷∠虻氖瑥亩鴾p小了垂直于極片方向的膨脹，但是會(huì)造成極片變形和脫膜，進(jìn)一步會(huì)造成電池變形，使其并沒(méi)有體現(xiàn)出較小的極片反彈帶來(lái)的電芯小的反彈。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的電池大的循環(huán)膨脹不足，而提供一種高粘接性，高環(huán)境友好性，低膨脹的鋰離子電池負(fù)極極片制備方法。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種鋰離子電池負(fù)極極片制作方法，其特征在于，包括以下步驟；步驟一、首先將去離子水加入容器，開(kāi)始攪拌；然后依次加入增稠劑、導(dǎo)電劑，最后加入粘接劑，最終得到導(dǎo)電劑漿料；其中所用到的去離子水、增稠劑、粘接劑和導(dǎo)電劑環(huán)境友好，無(wú)毒；取材廣泛，制備過(guò)程簡(jiǎn)單，無(wú)需復(fù)雜步驟，是一種可以大量生產(chǎn)，迅速提高經(jīng)濟(jì)效益的好方法；步驟二、對(duì)步驟一中制備的導(dǎo)電劑漿料涂覆于集流體上，然后烘干，得到表面具有導(dǎo)電劑漿料涂層的集流體；步驟三、往步驟二中導(dǎo)電劑漿料涂層的集流體上面涂覆負(fù)極漿料，涂覆過(guò)程中對(duì)此負(fù)極漿料涂層進(jìn)行磁化處理，涂覆完成后烘干冷壓，最后得到鋰離子電池負(fù)極極片；由于底層的導(dǎo)電劑漿料涂層中粘接劑和石墨漿料中的粘接劑類(lèi)型相似，相互之間有很強(qiáng)的作用，抵消了兩個(gè)界面的差異性，提高了涂層和膜片間的粘接，有效阻止這種高取向石墨顆粒在充電過(guò)程中Z方向(即平行于集流體)的過(guò)度膨脹，改善了循環(huán)反彈。這種電池工藝技術(shù)的推廣，可以有效提高中國(guó)電池的競(jìng)爭(zhēng)力，擺脫過(guò)去落后的局面。作為本發(fā)明所述的鋰離子電池負(fù)極極片制備方法的一種改進(jìn)，所述導(dǎo)電劑漿料的固含量為10-30wt%，粘度為50-500 mpa. S。而導(dǎo)電劑漿料涂層所起作用為一)、增加和活性材料粘接性，導(dǎo)電劑涂層中的粘接劑和負(fù)極膜片中的類(lèi)型相同，有利于涂層和膜片更好的粘接；二)、有 效阻止這種高取向石墨顆粒Z方向(即平行于集流體)的過(guò)度膨脹。從而可以體現(xiàn)出這種高取向石墨在充放電循環(huán)過(guò)程中的小的極片反彈帶來(lái)的電池反彈。作為本發(fā)明所述的鋰離子電池負(fù)極極片制備方法的一種改進(jìn)，所述增稠劑占所述導(dǎo)電劑漿料的重量百分比的1-10%，所述增稠劑為CMC (羧甲基纖維素鈉)。作為本發(fā)明所述的鋰離子電池負(fù)極極片制備方法的一種改進(jìn)，所述粘接劑為丁苯橡膠(SBR)、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。作為本發(fā)明所述的鋰離子電池負(fù)極極片制備方法的一種改進(jìn)，所述導(dǎo)電劑為導(dǎo)電碳纖維、導(dǎo)電石墨、碳納米管、巴基球C60和碳納米豆中的至少一種。作為本發(fā)明所述的鋰離子電池負(fù)極極片制備方法的一種改進(jìn)，所述導(dǎo)電劑的比表面積為50-800m2/g，所述導(dǎo)電劑占所述導(dǎo)電劑漿料的重量百分比為40-62%。作為本發(fā)明所述的鋰離子電池負(fù)極極片制備方法的一種改進(jìn)，所述導(dǎo)電劑漿料涂層的處理工藝為浸涂、凹版印刷、噴涂、刮刀涂布或擠壓涂布；此涂層中應(yīng)至少有一種粘接劑和負(fù)極膜片中的類(lèi)型相同，從而起到更好的粘接作用。作為本發(fā)明所述的鋰離子電池負(fù)極極片制備方法的一種改進(jìn)，所述導(dǎo)電劑漿料涂層(單面)的重量為1-5 mg，面積為1540. 25mm2，厚度為0. 5_5 y m，所述的導(dǎo)電劑涂層的烘烤溫度為50-100°C ;對(duì)于厚度和重量的控制有效的消除了前期能量密度的損失，而小的反彈會(huì)帶來(lái)后期能量密度的改善；適度的溫度對(duì)于提高粘接劑的粘接作用有很大幫助。作為本發(fā)明所述的鋰離子電池負(fù)極極片制備方法的一種改進(jìn)，所述的負(fù)極漿料為人造石墨、天然石墨、混合石墨和中間相炭微球中的至少一種，所述的負(fù)極漿料經(jīng)過(guò)磁化后的取向變化為50-800%。作為本發(fā)明所述的鋰離子電池負(fù)極極片制備方法的一種改進(jìn)，所述磁化處理的強(qiáng)度為0-10000 GS0步驟三中，可以在極片表面再處理一層導(dǎo)電劑涂層，然后進(jìn)行烘干；負(fù)極極片的制作也可以如下進(jìn)行先將磁化后的負(fù)極漿料涂覆在集流體上，然后在其上面處理導(dǎo)電劑涂層。本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于本發(fā)明充分考慮到負(fù)極極片在循環(huán)過(guò)程中的膨脹是有三個(gè)方向的(垂直于集流體，平行于集流體)，而通過(guò)磁化可以改變石墨負(fù)極的顆粒取向排布，使得負(fù)極在循環(huán)過(guò)程中大多數(shù)沿著平行于集流體的方向膨脹，從而改善了極片大的厚度膨脹；由于磁化負(fù)極沿平行集流體方向的過(guò)度膨脹會(huì)導(dǎo)致膜片脫落現(xiàn)象發(fā)生，從而導(dǎo)致電池變形，因而小的負(fù)極極片反彈并未帶來(lái)小的電池循環(huán)反彈。因此，通過(guò)集流體上導(dǎo)電劑涂層的處理改善其與磁化的負(fù)極材料的粘接性，阻止磁化負(fù)極由于沿平行集流體方向的過(guò)度膨脹導(dǎo)致的膜片脫落現(xiàn)象，從而最終改善了電池大的循環(huán)反彈。


圖I為本發(fā)明的實(shí)施例I制得的導(dǎo)電劑涂層處理的負(fù)極極片的粘接力對(duì)比圖。圖2為本發(fā)明的實(shí)施例2制得的電池的循環(huán)膨脹數(shù)據(jù)圖。
圖3為本發(fā)明的實(shí)施例4制得的電池的循環(huán)膨脹數(shù)據(jù)圖。圖4為本發(fā)明的實(shí)施例5制得的負(fù)極極片涂布后的SEM圖。圖5為本發(fā)明的實(shí)施例5制得的負(fù)極極片冷壓后的SEM圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例和

對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述，但本發(fā)明并不僅限于以下實(shí)施例。所述方法無(wú)特別說(shuō)明均為常規(guī)方法。一種鋰離子電池負(fù)極極片制作方法，其包括以下步驟步驟一、首先將去離子水加入容器，開(kāi)始攪拌；然后依次加入增稠劑、導(dǎo)電劑，最后加入粘接劑，最終得到導(dǎo)電劑漿料；步驟二、將步驟一中制備的導(dǎo)電劑漿料涂覆于集流體上，然后烘干，得到表面具有導(dǎo)電劑漿料涂層的集流體；步驟三、往步驟二中導(dǎo)電劑漿料涂層的集流體上表面涂覆負(fù)極漿料，涂覆過(guò)程中對(duì)此負(fù)極漿料涂層進(jìn)行磁化處理，涂覆完成后烘干冷壓；最后得到鋰離子電池負(fù)極、極片。對(duì)比例1，極片未進(jìn)行導(dǎo)電劑涂層處理和磁化處理，只是對(duì)人造石墨的漿料轉(zhuǎn)移涂布，最終組裝成鋰離子電池。對(duì)比例2，極片未進(jìn)行導(dǎo)電劑涂層處理，只是對(duì)人造石墨的漿料轉(zhuǎn)移涂布在上述處理的集流體上時(shí)進(jìn)行磁化處理，磁化強(qiáng)度為6000 GS0最終組裝成鋰離子電池。實(shí)施例I，導(dǎo)電劑漿料的制備，具體參數(shù)為漿料固含量為20%，CMC的比例為1%，聚丙烯酸酯為10%，導(dǎo)電劑為60%，SBR為29%，最終漿料的粘度為260mpa. S。將上述導(dǎo)電劑漿料用轉(zhuǎn)移涂布在集流體上處理，得到導(dǎo)電劑涂層的重量為2mg (1540. 25mm2)，厚度為I. 5um，然后80°C烘烤5h。對(duì)人造石墨的漿料轉(zhuǎn)移涂布在上述處理的集流體上時(shí)進(jìn)行磁化處理，磁化強(qiáng)度為6000 GS0最終組裝成鋰離子電池。而且導(dǎo)電劑涂層的照片涂層分布均勻。此負(fù)極極片的粘接力如圖1，從圖中可以看出，負(fù)極極片的粘接力從13. 5 N/m提高到了26.5 N/m，粘接力改善明顯。實(shí)施例2，導(dǎo)電碳纖維漿料的制備，具體參數(shù)為漿料固含量為10%，CMC的比例為5%，聚丙烯酸酯為15%，導(dǎo)電碳纖維為50%，SBR為30%，最終漿料的粘度為IOOmpa. S。將上述導(dǎo)電碳纖維漿料用擠壓涂布在集流體上處理，得到導(dǎo)電碳纖維涂層的重量為Img(1540. 25mm2)，厚度為0. 5um，然后50°C烘烤5h。對(duì)天然石墨的漿料擠壓涂布在上述處理的集流體上時(shí)進(jìn)行磁化處理，磁化強(qiáng)度為8000 GS0最終組裝成鋰離子電池。此負(fù)極極片組成的電芯的循環(huán)膨脹數(shù)據(jù)如圖2，從圖中可以看出，經(jīng)過(guò)導(dǎo)電碳纖維涂層和磁化處理后的負(fù)極極片組成的電芯，其具有較小的循環(huán)膨脹，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)施例3，巴基球C60漿料的制備，具體參數(shù)為漿料固含量為30%，CMC的比例為10%，聚丙烯酸酯為25%，巴基球C60為55%，SBR為10%，最終漿料的粘度為500mpa. S。將上述巴基球C60漿料用凹版印刷在集流體上處理，得到巴基球C60涂層的重量為5mg(1540. 25mm2),厚度為5um,然后70°C烘烤5h。對(duì)混合石墨(人造石墨天然石墨=1:2)的漿料擠壓涂布在上述處理的集流體上時(shí)進(jìn)行磁化處理，磁化強(qiáng)度為7000 GS0最終組裝成鋰離子電池。電芯經(jīng)過(guò)100循環(huán)后，負(fù)極膜片滿(mǎn)充后，此負(fù)極極片無(wú)脫膜發(fā)生，具有較好的膜片外觀；而未經(jīng)過(guò)導(dǎo)電劑涂層處理極片脫膜嚴(yán)重。實(shí)施例4，導(dǎo)電劑漿料的制備，具體參數(shù)為漿料固含量為15%，CMC的比例為5%，聚丙烯酸酯為15%，導(dǎo)電劑為40%，SBR為40%，最終漿料的粘度為450mpa. s。將上述導(dǎo)電劑漿料用凹版印刷在集流體上處理，得到導(dǎo)電劑涂層的重量為3mg (1540. 25mm2)，厚度為2. 5um,然后80°C烘烤5h。對(duì)人造石墨的漿料轉(zhuǎn)移涂布在上述處理的集流體上時(shí)進(jìn)行磁化處理，磁化強(qiáng)度為6000 GS0然后再在上述漿料上面用同樣的導(dǎo)電劑漿料配方進(jìn)行凹版印刷。最終組裝成鋰離子電池。此負(fù)極極片組成的電芯的循環(huán)膨脹數(shù)據(jù)如圖3，從圖中可以看出，經(jīng)過(guò)導(dǎo)電劑涂層+磁化處理+導(dǎo)電劑涂層的負(fù)極極片組成的電芯，其具有較小的循環(huán)膨脹，而單純磁化的膨脹達(dá)到8%。實(shí)施例5，將天然石墨的漿料擠壓涂布到正常的集流體上，過(guò)程中進(jìn)行磁化處理，磁化強(qiáng)度為10000GS。然后將制備好的碳納米豆?jié){料擠壓涂布到上述膜片上。得到導(dǎo)電劑涂層的重量為4mg (1540. 25mm2)，厚度為3. 5um，然后80°C烘烤5h。導(dǎo)電劑漿料的制備，具體參數(shù)為漿料固含量為25%，CMC的比例為4%，聚丙烯酸酯為18%，導(dǎo)電劑為58%，SBR為 20%，最終漿料的粘度為150mpa. S。最終組裝成鋰離子電池。圖4為此負(fù)極極片涂布后的SEM圖，圖5為此負(fù)極極片冷壓后的SEM圖；從圖中可以看出，導(dǎo)電劑涂層均勻分布在石墨顆粒表面。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池負(fù)極極片制作方法，其特征在于，其包括以下步驟 步驟一、首先將去離子水加入容器，開(kāi)始攪拌；然后依次加入增稠劑、導(dǎo)電劑，最后加入粘接劑，最終得到導(dǎo)電劑漿料； 步驟二、將步驟一中制備的導(dǎo)電劑漿料涂覆于集流體上，然后烘干，得到表面具有導(dǎo)電劑漿料涂層的集流體； 步驟三、往步驟二中導(dǎo)電劑漿料涂層的集流體上表面涂覆負(fù)極漿料，涂覆過(guò)程中對(duì)此負(fù)極漿料涂層進(jìn)行磁化處理，涂覆完成后烘干冷壓；最后得到鋰離子電池負(fù)極極片。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池負(fù)極極片制作方法，其特征在于所述導(dǎo)電劑漿料的固含量為10-30wt%，粘度為50-500 mpa. S。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池負(fù)極極片制作方法，其特征在于所述增稠劑占所述導(dǎo)電劑漿料的重量百分比為1_10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池負(fù)極極片制作方法，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。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池負(fù)極極片制作方法，其特征在于所述導(dǎo)電劑為導(dǎo)電碳纖維、導(dǎo)電石墨、碳納米管、巴基球C60和碳納米豆中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池負(fù)極極片制作方法，其特征在于所述導(dǎo)電劑的比表面積為50-800m2/g，所述導(dǎo)電劑占所述導(dǎo)電劑漿料的重量百分比為40-62%。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池負(fù)極極片制作方法，其特征在于所述導(dǎo)電劑漿料涂層的處理工藝為浸涂、凹版印刷、噴涂、刮刀涂布或擠壓涂布。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池負(fù)極極片制作方法，其特征在于所述導(dǎo)電劑漿料涂層的重量為1-5 mg,面積為1540. 25mm2,厚度為0. 5-5 u m。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池負(fù)極極片制作方法，其特征在于所述的負(fù)極漿料為人造石墨、天然石墨、混合石墨和中間相炭微球中的至少一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鋰離子電池負(fù)極極片制作方法，其特征在于所述磁化處理的強(qiáng)度為0-10000 GS。
全文摘要
本發(fā)明屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋰離子電池負(fù)極極片制作方法,包括以下步驟1)首先將去離子水加入容器，開(kāi)始攪拌；然后依次加入增稠劑、導(dǎo)電劑，最后加入粘接劑，最終得到導(dǎo)電劑漿料；2)將導(dǎo)電劑漿料涂覆于集流體上，然后烘干，得到表面具有導(dǎo)電劑漿料涂層的集流體；3)往導(dǎo)電劑漿料涂層的集流體上表面涂布負(fù)極漿料，涂覆過(guò)程中對(duì)此負(fù)極漿料涂層進(jìn)行磁化處理，涂布完成后烘干冷壓，最后得到鋰離子負(fù)極極片。通過(guò)上述方法制作的負(fù)極極片組成的電池具有較小的循環(huán)反彈，較好的循環(huán)壽命，優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H01M4/139GK102709524SQ201210221178
公開(kāi)日2012年10月3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)明者何麗萍, 劉東任, 劉金峰, 孫峰, 汪新, 汪穎, 謝遠(yuǎn)森, 賴(lài)緒論, 陳杰 申請(qǐng)人:東莞新能源科技有限公司, 寧德新能源科技有限公司