一種高倍率鋰離子電池正極極片的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于裡離子電池極片制備領(lǐng)域，具體的說是在集流體表面涂覆底涂液W提 高裡離子電池的綜合性能。
【背景技術(shù)】
[0002] 憐酸鐵裡是近幾年發(fā)展起來的一種新型儲(chǔ)能電池，并W其安全性能高、循環(huán)壽命 長(zhǎng)、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)成為一種新型動(dòng)力電池。但是由于憐酸鐵裡的導(dǎo)電性較差，需要在憐酸 鐵裡中滲雜一些導(dǎo)電劑來改善其材料的導(dǎo)電性能，并提高其活性材料間離子的導(dǎo)電性能， 而對(duì)活性材料與集流體侶錐之間的導(dǎo)電性能并未改善。由于憐酸鐵裡一次粒子顆粒直徑較 小，其與侶錐表面的接觸是點(diǎn)接觸，憐酸鐵裡活性材料與集流體侶錐粘結(jié)差，造成電池的內(nèi) 阻及其極化增加，并影響到電池的倍率性能、循環(huán)性能。
[0003] 集流體底涂技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一種新型技術(shù)，即在集流體表面涂覆一層含 有導(dǎo)電劑的底涂液，來改善電池的倍率性能和循環(huán)性能，尤其對(duì)于低電導(dǎo)率的憐酸鐵裡材 料材料尤其明顯，同時(shí)存在涂層厚度使電極集流體的體積占用比增加，降低了活性物質(zhì)的 擔(dān)載量，從而降低了電池的整體容量的問題。而金屬泡沫作為集流體可W解決活性物質(zhì)占 有比低的缺點(diǎn)。
[0004] 由于泡沫金屬內(nèi)存在著高孔率的=維孔隙，可W使得活性物質(zhì)填充在該孔隙內(nèi)， 而不是像錐體集流體那樣只能涂敷在其表面。而活性物質(zhì)填充在泡沫金屬內(nèi)的高孔率=維 孔隙內(nèi)后，不但增大了填充率，而且由于泡沫金屬本身的=維孔隙結(jié)構(gòu)和高孔率更有利于 電流密度的均勻分布和電解液滲透、均勻分布，從而可W提高裡離子電池的活性物質(zhì)利用 率，裡離子電池的容量發(fā)揮和倍率放電性能。相反，對(duì)于金屬錐材，活性物質(zhì)只能分布在集 流體的表面，轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的電能主要靠集流體傳遞給活性物質(zhì)，靠近集流體的活性物質(zhì) 和遠(yuǎn)離集流體的活性物質(zhì)在電能的分配上差異很大，越靠近集流體，其所分配的電能越多 同時(shí)也越均勻，越遠(yuǎn)離集流體，其所分配的電能越少。可W看出由于裡離子電池集流體采用 的金屬錐材導(dǎo)致了裡離子電池活性物質(zhì)輸入和輸出W及在轉(zhuǎn)化過程中能量的不均勻性，影 響到了活性物質(zhì)利用率的提高。而大規(guī)模商品化的泡沫金屬有泡沫銅和泡沫儀，銅的氧化 電位很低不適合做正極集流體，而儀的理論氧化電位約為3.8V，接近于憐酸鐵裡的限制電 壓3.65V，但實(shí)際應(yīng)用中由于儀表面的非理性狀態(tài)，導(dǎo)致其氧化電位降低，所W純泡沫儀未 曾應(yīng)用于商品化的憐酸鐵裡體系裡電池中，需要在其表面電鍛一層物質(zhì)方能滿足裡離子電 池的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)目前裡離子電池極片粘附力差及其電池倍率型能差、循環(huán)性能一般及其能量 密度不高等問題，本發(fā)明提供了一種在提高裡離子電池極片粘附力、裡離子電池倍率性能 的同時(shí)，又能提高裡離子電池能量密度的電池正極極片的制備方法。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是通過W下方式實(shí)現(xiàn)的：一種高倍率裡離子電池正極極片的制 備方法，W重量份計(jì)，其特征在于:首先配置復(fù)合底涂液，之后通過凹版印刷或噴涂技術(shù)涂 覆在泡沫儀正極集流體表面，涂覆厚度為Iym，干燥制得正極底涂極片，再在其表面涂覆正 極憐酸鐵裡漿料，并經(jīng)過干燥、漉壓、切片工序制備出正極極片。
[0007] 所述的復(fù)合底涂液由粘結(jié)劑、導(dǎo)電聚合物、滲雜劑、導(dǎo)電劑、有機(jī)溶劑的組成;其比 例為:粘結(jié)劑:導(dǎo)電聚合物:滲雜劑:導(dǎo)電劑:有機(jī)溶劑=5~50:5~10:0.1~1:1~20:100。
[0008] 所述的粘結(jié)劑為聚偏氣乙締(PVD巧，導(dǎo)電聚合物為聚苯胺、聚化咯、聚嚷吩中的一 種，滲雜劑為苯橫酸，有機(jī)溶劑為N-甲基化咯燒酬(NMP)。
[0009] 所述的泡沫儀的孔隙率為60~90%。
[0010] 本發(fā)明的有益效果：1)采用改性泡沫儀，活性物質(zhì)填充在泡沫金屬內(nèi)的高孔率= 維孔隙內(nèi)后，不但增大了填充率，而且由于泡沫金屬本身的=維孔隙結(jié)構(gòu)和高孔率更有利 于電流密度的均勻分布和電解液滲透、均勻分布，從而可W提高裡離子電池的活性物質(zhì)利 用率，提高裡離子電池的容量和倍率放電性能。同時(shí)又可W提高充放電過程中的熱量平衡， 提高其電池的循環(huán)倍率等性能。2)采用所述的復(fù)合導(dǎo)電液，由于導(dǎo)電液中的具有導(dǎo)電聚合 物，可W提高裡離子及其電子的傳輸速率，提高其材料大倍率放電能力。3)改性泡沫儀相對(duì) 于泡沫儀由于在其表面涂覆有防止電解液腐蝕物質(zhì)、可W降低由于電解液及其底涂液腐蝕 造成的集流體內(nèi)阻增大，并因此提高裡離子電池的電化學(xué)性能。
【附圖說明】
[0011] 圖1、本發(fā)明正極極片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[001 ^ 圖中：11為棘性物質(zhì)層，12為底涂層，13為網(wǎng)狀集流體。
【具體實(shí)施方式】
[0013] -種高倍率裡離子電池正極極片的制備方法，首先配置復(fù)合底涂液，之后通過凹 版印刷或噴涂技術(shù)涂覆在泡沫儀正極集流體表面，干燥制得正極底涂極片，再在其表面涂 覆正極憐酸鐵裡漿料，并經(jīng)過干燥、漉壓、切片工序制出正極極片。
[0014] 實(shí)施例1: 1、 復(fù)合底涂液的組成為:依次稱取30評(píng)VDF粘結(jié)劑、地聚苯胺、0.5g苯橫酸、IOgSP導(dǎo)電 劑和100gNMP有機(jī)溶劑投入到超聲分散機(jī)中，并超聲分散均勻得到油性復(fù)合底涂液； 2、 選取孔隙率為80%的改性泡沫儀，并采用凹版印刷技術(shù)將上述油性復(fù)合底涂液涂覆 在泡沫儀上，涂覆厚度為Iym，干燥完畢后，再通過涂布機(jī)在其表面涂覆憐酸鐵裡漿料，并經(jīng) 過干燥、漉壓、切片得到正極極片。
[001引實(shí)施例2: 1、 復(fù)合底涂液的組成為，依次稱取5.0評(píng)VDF粘結(jié)劑、5. Og聚苯胺、0.1 g苯橫酸、1. Og SP 導(dǎo)電劑及其100gNMP有機(jī)溶劑投入到超聲分散機(jī)中，并超聲分散均勻得到油性復(fù)合底涂液； 2、 選取孔隙率為60%的改性泡沫儀，并采用凹版印刷技術(shù)將上述油性復(fù)合底涂液涂覆 在泡沫儀上，涂覆厚度為Iym，干燥完畢后，再通過涂布機(jī)在其表面涂覆憐酸鐵裡漿料，并經(jīng) 過干燥、切片、漉壓得到正極極片。
[0016] 實(shí)施例3: 1、復(fù)合底涂液的組成為，依次稱取50評(píng)VDF粘結(jié)劑、IOg聚苯胺、1. Og苯橫酸、20g SP導(dǎo) 電劑及其100gNMP有機(jī)溶劑投入到超聲分散機(jī)中，并超聲分散均勻得到油性復(fù)合底涂液； 2、選取孔隙率為90%的改性泡沫儀，并采用凹版印刷技術(shù)將上述油性復(fù)合底涂液涂覆 在泡沫儀上，涂覆厚度為Iym，干燥完畢后，再通過涂布機(jī)在其表面憐酸鐵裡漿料，并經(jīng)過干 燥、漉壓、切片得到正極極片。
[0017] 對(duì)比例1: 步驟1與實(shí)施例1相同，差別在于無步驟1中底涂液成分為只有粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、溶劑，其 它與實(shí)施例1相同。
[001引對(duì)比例2: 步驟1與實(shí)施例1相同，差別在于步驟2中集流體選擇侶錐。
[0019] 對(duì)比例3: 采用憐酸鐵裡漿料涂覆在80%泡沫儀上，并經(jīng)過干燥、漉壓、切片得到正極極片。
[0020] 1)物化性能測(cè)試： 分別選取實(shí)施例^3和對(duì)比例^3的正極極片測(cè)試其極片粘附力及其吸液保液能力。
[0021] 粘附力測(cè)試標(biāo)準(zhǔn):選取5mm X 30mm正極極片粘貼于3M膠帶上，之后采用萬能拉力機(jī) 測(cè)試其極片的粘附力。
[0022] 圖1為實(shí)施例制備出的極片結(jié)構(gòu)圖，其中11為活性物質(zhì)層，12為底涂層，13為集流 體泡沫儀。
[0023] 表1、實(shí)施例與對(duì)比例的物化性能比較
由表1可W看出，實(shí)施例與對(duì)比例相比，在材料吸液保液能力及其極片粘附力方面得到 大幅提高，一方面是由于實(shí)施例所選用集流體泡沫儀具有較高的孔隙率及其與活性物質(zhì)較 大的接觸面積，從而提高材料對(duì)電解液的吸液保液能力，同時(shí)由于對(duì)比例活性物質(zhì)與集流 體是點(diǎn)接觸，而實(shí)施例由于采用底涂技術(shù)使其活性物質(zhì)與底涂層是面接觸，從而提高極片 的粘附力。
[0024] 2)電化學(xué)性能測(cè)試：W實(shí)施例1~3和對(duì)比例1~3制備出的極片作為正極集流體，憐 酸鐵裡作為正極，并W人造石墨作為負(fù)極材料，采用LiPF6/EC+DEC(體積比1:1 )為電解 液，Celgard 2400膜為隔膜，制備出5AH軟包電池41、42、43、81、82、83測(cè)試其軟包電池的 倍率性能和循環(huán)性能，及其計(jì)算出能量密度。
[0025] 表2、實(shí)施例與對(duì)比例電池的倍率性能、循環(huán)性能及其能量密度比較
由表2可W看出，實(shí)施例由于在活性物質(zhì)與集流體之間增加一層底涂層，從而使活性物 質(zhì)與集流體之間的點(diǎn)接觸變?yōu)槊娼佑|，降低其極片內(nèi)阻，并提高其電池的倍率性能。同時(shí)由 于底涂層可W將電解液與集流體隔離開，防止電池在長(zhǎng)期循環(huán)過程中電解液對(duì)集流體的腐 蝕，提高其電池的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并因此提高電池的循環(huán)性能。而實(shí)施例所用集流體為泡沫孔 裝泡沫儀，其泡沫儀之間可W容納部分活性物質(zhì)，從而又可W提高其材料的能量密度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高倍率鋰離子電池正極極片的制備方法，以重量份計(jì)，其特征在于:首先配置復(fù) 合底涂液，之后通過凹版印刷或噴涂技術(shù)涂覆在泡沫鎳正極集流體表面，干燥制得正極底 涂極片，再在其表面涂覆正極磷酸鐵鋰漿料，并經(jīng)過干燥、輥壓、切片工序制備出正極極片。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高倍率鋰離子電池正極極片和制備方法，其特征在于:所 述的復(fù)合底涂液由粘結(jié)劑、導(dǎo)電聚合物、摻雜劑、導(dǎo)電劑、有機(jī)溶劑的組成;其比例為:粘結(jié) 劑:導(dǎo)電聚合物:摻雜劑:導(dǎo)電劑:有機(jī)溶劑=5~50:5~10:0.1~1:1~20:100。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高倍率鋰離子電池正極極片的制備方法，其特征在于:所 述的粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯(PVDF)，導(dǎo)電聚合物為聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩中的一種，摻雜劑 為苯磺酸，有機(jī)溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高倍率鋰離子電池正極極片的制備方法，其特征在于:所 述的泡沫鎳的孔隙率為60~90%。
【專利摘要】一種高倍率鋰離子電池正極極片的制備方法，其特征在于：首先配置復(fù)合底涂液，之后通過凹版印刷或噴涂技術(shù)涂覆在泡沫鎳正極集流體表面，干燥制得正極底涂極片，再在其表面涂覆正極磷酸鐵鋰漿料，并經(jīng)過干燥、輥切工序制備出正極極片。本發(fā)明，制備的正極極片發(fā)揮其底涂層的高導(dǎo)電性、高粘附力、耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)及其網(wǎng)狀集流體體積能量密度小的優(yōu)點(diǎn)，極大的提高了極片在鋰離子電池中的循環(huán)性能、倍率性能，同時(shí)又提高了電池的能量密度，采用此極片制備出的鋰離子電池尤其適合于混合動(dòng)力汽車上的使用。
【IPC分類】H01M4/74, H01M4/1397, H01M4/66, H01M10/0525
【公開號(hào)】CN105633353
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610147897
【發(fā)明人】丁建民
【申請(qǐng)人】江蘇樂能電池股份有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年3月16日