本發(fā)明屬于鋰離子電池領(lǐng)域，涉及一種高比表面集流體的制作方法。
背景技術(shù)：
：集流體作為正負(fù)極的主要部件之一，不僅起著載體，固定活性物質(zhì)的作用，還輸出輸入活性物質(zhì)電化學(xué)反應(yīng)電流。現(xiàn)有鋰離子電池集流體銅鋁箔，通過電解或壓延工藝成型，達(dá)到所需規(guī)格，也有專利技術(shù)在極片表面進(jìn)行粗糙化處理。目前的技術(shù)缺陷有：1.通過電解或壓延工藝成型的集流體，表面較平整，但比表面較低，接觸面積有限電阻較大，且界面粘結(jié)力小需增加粘結(jié)劑的用量。2.在極片表面上進(jìn)行粗糙化處理，該技術(shù)存在制作過程掉粉的風(fēng)險(xiǎn)，易造成電池內(nèi)部短路和后期循環(huán)掉料，且該技術(shù)實(shí)施過程復(fù)雜難控制。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高比表面集流體的制備方法，包括以下幾個(gè)步驟：步驟A:將箔材通過牽引置于排列激光器下面;步驟B:對(duì)箔材牽引進(jìn)行刻蝕；步驟C:將箔材表面的金屬粉末清洗掉。本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，其優(yōu)點(diǎn)在于，根據(jù)箔材的寬度以及箔材橫向要刻蝕的凹槽點(diǎn)數(shù)來調(diào)整激光器的之間的距離，每個(gè)激光器可同時(shí)負(fù)責(zé)刻蝕1-5個(gè)橫向凹槽，單位時(shí)間刻蝕的橫向凹坑數(shù)與牽引速度相關(guān)，牽引速度越快，單位時(shí)間橫向刻蝕的凹坑數(shù)越少。刻蝕后的箔材表面會(huì)殘留部分金屬粉末，故此箔材牽引刻蝕后經(jīng)過清洗池（清洗液為酒精）將箔材表面的金屬粉末清洗掉。優(yōu)選的，所述步驟A中，牽引速度是2-8m/min。優(yōu)選的，所述步驟B中，刻蝕直徑為2-15um和深度2-7um的圓形凹坑。優(yōu)選的，所述步驟A中，激光器采用15-30個(gè)。優(yōu)選的，其特征在于，所述步驟A中，激光器的運(yùn)行速度為7-25mm/s，激光器的功率是5-15KW。優(yōu)選的，所述箔材采用鋁箔，所述箔材的厚度16±2um，寬度為250-400mm。優(yōu)選的，所述步驟A包括：先開啟激光器，預(yù)運(yùn)行，箔材牽引器啟動(dòng)，牽引鋁箔按設(shè)置速度前進(jìn)，單個(gè)激光器來回左右移動(dòng)，激光器按發(fā)射激光打在鋁箔上，激光打在鋁箔上，鋁箔吸收了激光能量，鋁箔被加熱至熔融甚至氣化狀態(tài)，通過一邊裝有的噴頭吹氣，將熔融鋁珠粉末吹掉，進(jìn)而使鋁箔形成凹坑。優(yōu)選的，預(yù)運(yùn)行的時(shí)間為10-20min，所述激光器的來回左右移動(dòng)速度為7-25mm/s。優(yōu)選的，激光器按每0.01秒鐘發(fā)射一次激光的頻率打在鋁箔上。優(yōu)選的，箔材吸收激光能量與刻蝕深度公式:D=πρd0/2M2λ；其中，D是刻蝕深度，d0是聚焦后光斑的直徑;λ是激光波長(zhǎng);M2是激光的模式因子;變量ρ是描述刻蝕深度和寬度相關(guān)的參量。激光刻蝕是利用數(shù)控技術(shù)為基礎(chǔ)，激光為加工媒介。加工材料在激光照射下瞬間的熔化和氣化的物理變性，達(dá)到加工的目的。激光加工特點(diǎn):與材料表面沒有接觸，不受機(jī)械運(yùn)動(dòng)影響，表面不會(huì)變形，一般無需固定。影響激光刻蝕的3個(gè)最根本的要素是：牽引速度、激光功率、材料。在特定材料上如要達(dá)到一定的刻蝕效果，就要求吸收一定能量的激光，這一能量應(yīng)看作是材料吸收的激光能量=激光功率/牽引速度。即要提高材料吸收的激光能量，就應(yīng)提高激光功率或是降低牽引速度。牽引速度指的是箔材移動(dòng)的速度。速度也用于控制切割的深度，對(duì)于特定的激光強(qiáng)度，速度越慢，切割或刻蝕的深度就越大。箔材吸收激光能量與刻蝕深度由下式?jīng)Q定:D=πρd0/2M2λ式中d0是聚焦后光斑的直徑;λ是激光波長(zhǎng);M2是激光的模式因子;變量ρ是描述刻蝕深度和寬度相關(guān)的參量。從公式可以看出,刻蝕深度與光斑尺寸成正比,光斑尺寸愈小,焦深愈淺。例如：正極箔材刻蝕時(shí)激光波長(zhǎng)λ=0.633μm,d0=6.0μm,ρ、M2均近似取1,通過合理地選擇激光諧振腔實(shí)現(xiàn)。由此可得,此條件下刻蝕深度D=6.0μm。本發(fā)明是通過改變箔材表面形貌，將平整的箔材表面刻蝕成凹坑或花紋，使表面粗糙化，增大箔材表面積，粗糙的比表面不僅能更好地粘結(jié)活性物質(zhì)，減少粘結(jié)劑用量和內(nèi)阻，提高活性物質(zhì)比例和容量，同時(shí)增強(qiáng)極片對(duì)電解液的保持量，保證后續(xù)循環(huán)。附圖說明圖1是本發(fā)明高比表面集流體制備的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明圖1刻蝕之后的極片表面一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明圖1刻蝕之后的極片表面一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的較優(yōu)的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：實(shí)施例1如圖1至圖3所示，具體流程為：步驟A:將鋁箔1通過牽引置于排列激光器2下面。步驟B:根據(jù)箔材1的寬度以及箔材1橫向要刻蝕的凹槽點(diǎn)數(shù)調(diào)整激光器的之間的距離，每個(gè)激光器2可同時(shí)負(fù)責(zé)刻蝕1-5個(gè)橫向凹槽。具體來說，在集流8和集流8上的凹坑9基礎(chǔ)上，選用16±2um厚250-400mm寬的鋁箔6，置于共有15-30個(gè)激光器22下面。鋁箔的牽引速度是2-8m/min，激光器2的功率是5-15KW，刻蝕直徑為2-15um和深度2-7um的圓形凹坑9。具體操作為先開啟激光器2，預(yù)運(yùn)行10-20min，箔材牽引器啟動(dòng)，牽引鋁箔6按設(shè)置速度前進(jìn)，單個(gè)激光器2按7-25mm/s速度來回左右移動(dòng)，激光器2按每0.01秒鐘發(fā)射一次激光的頻率打在鋁箔上6，激光打在鋁箔6上，鋁箔6吸收了激光能量，鋁箔6被加熱至熔融甚至氣化狀態(tài)，得到激光凹坑3，通過一邊裝有的噴頭5吹氣，將熔融鋁珠粉末吹掉，進(jìn)而使鋁箔6形成集流體表面凹坑7。由于熔融的鋁珠顆粒細(xì)微，吹氣方式不能完全除去鋁箔表面的鋁珠，需要對(duì)鋁箔做進(jìn)一步清洗?？涛g后的鋁箔1表面會(huì)殘留部分鋁珠粉末，故此鋁箔1牽引刻蝕后進(jìn)入另一個(gè)房間裝有的箔材清洗池4（清洗液為酒精）將箔材1表面的金屬粉末清洗掉。正極鋁箔刻蝕時(shí)激光波長(zhǎng)λ=0.633μm,d0=6.0μm,ρ、M2均近似取1,通過合理地選擇激光諧振腔實(shí)現(xiàn)。由此可得,此條件下刻蝕深度D=6.0μm。表1不同鋁箔表面積的比較（取100mm2面積箔材）：2表面積mm2普通鋁箔100激光刻蝕鋁箔100.079由此可知，鋁箔經(jīng)激光刻蝕后，表面積有所增大。表2不同鋁箔涂布出來的極片測(cè)試比較（正極鈷酸鋰，負(fù)極人造石墨）：（同配方下）粘結(jié)劑用量%內(nèi)阻mΩ普通鋁箔涂的極片1.9%29激光刻蝕鋁箔涂的極片1.47%23由此可知，鋁箔經(jīng)激光刻蝕后，鋁箔對(duì)漿料的粘接力增大，從而可降低粘結(jié)劑的使用量，由于粘結(jié)劑的用量減少，進(jìn)一步降低電池的內(nèi)阻。表3不同鋁箔涂布出來的極片制作尺寸385570容量2100mAh的電池測(cè)試比較（正極鈷酸鋰，負(fù)極人造石墨）：飽液系數(shù)（g/AH）容量mAh循環(huán)壽命（0.5c）周次普通鋁箔涂的極片2.02180350激光刻蝕鋁箔涂的極片2.32365520由上可知，鋁箔經(jīng)激光刻蝕后，制作出來的電池對(duì)電解液的飽液能力增大，同時(shí)還由于鋁箔凹坑的存在，增大了單位面積鋁箔上的涂覆漿料量，所以制作出來的電池容量更高，有利于提高電池的體積能量密度，此外，由于激光刻蝕后的鋁箔制作的電池飽液系數(shù)加大，這大大增加了電池的循環(huán)壽命。因此，本發(fā)明的高比表面集流體能增大極片與漿料的接觸面積，降低電池內(nèi)阻，同時(shí)保持更多的電解液，保證更好的倍率和循環(huán)。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬
技術(shù)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，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3