專利名稱：一種二次鋰離子電池用的具有綜合性能的正極片或負(fù)極片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池的極片，特別是涉及一種二次鋰離子電池用的具有綜合性能的正極片或負(fù)極片。
背景技術(shù)：
通常鋰離子電池的極片是將活性物質(zhì)涂覆在金屬箔的表面，經(jīng)過壓滾滾壓，形成光滑而致密的表面?；钚晕镔|(zhì)包括石墨、LiMn2O4、LiCoO2、活性碳纖維等，通常在極片只涂覆單一的涂層，這樣正負(fù)極片性能單一，并且界面粘接也不牢，容易脫落。另外，通常鋰離子電池的正極片或負(fù)極片，還會(huì)在涂布鋰離子二次電池的極片過程中常常出現(xiàn)涂層太厚，而漿料的黏度太大難于加工的問題。由于現(xiàn)在單一涂層的極片結(jié)構(gòu)，還導(dǎo)致極片性能不可以按照電池性能要求調(diào)整，同時(shí)不能解決粘接的界面問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服已有的鋰離子二次電池極片上的活性材料容易脫落的缺陷，以及單一涂層的極片只具有單一性能的缺陷；從而提供一種采取在一片極片上，涂覆多種膠粘劑分別與多種極片活性材料組合的涂層，其性能可以按照鋰離子二次電池要求進(jìn)行組合，制造出一種二次鋰離子電池用的具有綜合性能的正極片或負(fù)極片。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供的一種二次鋰離子電池用的具有綜合性能的正極片，包括在基材鋁箔的表面涂覆第一涂層，該第一涂層包括正極片活性材料、膠粘劑和添加劑，其混合比例為活性材料∶膠粘劑∶添加劑＝(75-94)∶(10-3)∶(15-3)重量份，其第一涂層的厚度為0.1-300um。
在上述的技術(shù)方案中，還包括在第一涂層上再涂覆由極片活性材料、膠粘劑、添加劑混合的第二涂層，所述的第二涂層混合比例為活性材料∶膠粘劑∶添加劑＝(70-94)∶(10-2)∶(20-4)重量份；其第二涂層的厚度為2-200um。
以此類推至第N層，其中1≤N≤100，所述的每一涂層的厚度為0.1um-300um，其總厚度為0.1-1000um。
在上述的技術(shù)方案中，所述的正極片活性材料層包括錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰或釩酸鋰。
在上述的技術(shù)方案中，所述的膠粘劑包括聚偏氟乙烯(PVDF)、改性SBR、聚胺脂、羥甲基纖維素鈉(CMC)或聚丙烯腈。
在上述的技術(shù)方案中，所述的添加劑包括碳黑、活性碳、碳纖維、石墨纖維、納米碳纖維、碳酸鋰(Li2CO3)、羥乙基纖維素(HEC)、三氧化二鋁、氫氧化鋰(LiOH)或活性碳纖維、含碳量≥99％的粒徑≤3um的石墨微粉、碳硅/碳硼晶須。
本發(fā)明提供的一種二次鋰離子電池用的具有綜合性能的負(fù)極片，包括在基材銅箔的表面涂覆第一涂層，該第一涂層包括極片活性材料、膠粘劑和添加劑，其混合比例為活性材料∶膠粘劑∶添加劑＝(70-94)∶(10-2)∶(20-4)重量份，其厚度為0.1-250um。
在上述的技術(shù)方案中，在第一涂層上再涂覆由負(fù)極片活性材料、膠粘劑和添加劑混合的第二涂層，其第二涂層的混合比例為負(fù)極片活性材料∶膠粘劑∶添加劑＝(70-94)∶(10-3)∶(20-2)重量份，其第二涂層的厚度為0.1-200um；以此類推至第N層，其中1≤N≤100，所述的每一涂層的厚度為0.1um-300um，其總厚度為0.1-1000um。
在上述的技術(shù)方案中，所述的負(fù)極片活性材料層包括石墨、活性碳、活性碳纖維、表面改性的石墨、錫氧化物或中間相碳微球。
在上述的技術(shù)方案中，所述的膠粘劑包括聚偏氟乙烯(PVDF)、改性SBR、聚胺脂、羥甲基纖維素鈉(CMC)或聚丙烯腈。
在上述的技術(shù)方案中，所述的添加劑包括碳黑、活性碳、碳纖維、石墨纖維、納米碳纖維、碳酸鋰(Li2CO3)、羥乙基纖維素(HEC)、三氧化二鋁、氫氧化鋰(LiOH)、活性碳纖維或碳硅晶須、含碳量≥99％的粒徑≤3um的石墨微粉、碳硼晶須。
本發(fā)明的具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的二次鋰離子電池用的具有綜合性能的極片(包括正、負(fù)極片)，在金屬箔的表面涂覆多種涂層復(fù)合，使極片具有多種材料的綜合性能，同時(shí)可以變換不同的活性材料與膠粘劑、添加劑的組合，變換它們之間的配方，從而達(dá)到一塊極片具有多種性能，而且電池的性能也就得到提高。由于添加膠粘劑達(dá)到各層之間結(jié)合緊密，加強(qiáng)了界面顆粒的粘接，提高了涂層的剝離力，保證極片性能及界面粘接滿足電池要求。


圖1本發(fā)明的負(fù)極片結(jié)構(gòu)示意2本發(fā)明的負(fù)極片結(jié)構(gòu)的另一種實(shí)施例示意3本發(fā)明的正極片結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施例示意4本發(fā)明的正極片結(jié)構(gòu)的另一種實(shí)施例示意面說明基材-1 第一涂層-2 第二涂層-3第三涂層-4 第四涂層-5 第五涂層-6第一涂層-具體實(shí)施方式
實(shí)施例1本實(shí)施例的基材1采用厚度為10um的銅箔，其銅箔的基材1表面涂覆一層由負(fù)極片活性材料、膠粘劑和添加劑混合的第一涂層2，其中負(fù)極片活性材料為活性碳纖維∶膠粘劑聚胺脂∶添加劑碳黑，其混合的比例為89∶5∶6重量份，第一涂層2厚度為50um。
實(shí)施例2參考圖1，基材1采用厚度為10um的銅箔，其銅箔的基材1表面涂覆一層由負(fù)極片活性材料、膠粘劑和添加劑混合的第一涂層2，其中負(fù)極片活性材料為中間相碳微球(MCMB)∶膠粘劑聚胺脂∶添加劑碳黑進(jìn)行混合，其混合的比例為89∶5∶6重量份，第一涂層2厚度為50um。然后在第一涂層2上涂覆第二涂層3，該第二涂層3由負(fù)極片活性材料石墨、膠粘劑PVDF及添加劑碳黑混合，，其中混合的重量比例為90∶5∶5，所述的第二涂層3厚度為250um。
實(shí)施例3參考圖1，基材1采用厚度為10um的銅箔，其銅箔的基材1表面涂覆一層由負(fù)極片活性材料、膠粘劑和添加劑混合的第一涂層2，其中負(fù)極片活性材料活性碳纖維∶膠粘劑聚胺脂∶添加劑碳黑混合，第一涂層2的混合比例為88∶6∶6重量份，第一涂層2厚度為80um。然后在第一涂層2上再涂覆第二層由負(fù)極片活性材料、膠粘劑及添加劑混合的第二涂層3，其中第二涂層3中的負(fù)極片活性材料表面改性石墨∶膠粘劑PVDF∶添加劑碳黑混合，其混合的重量比例為89∶5∶6，所述的第二涂層3厚度為300um。
實(shí)施例4參考圖2，基材1采用厚度為16um的銅箔，其銅箔的基材1表面涂覆一層由負(fù)極片活性材料、膠粘劑和添加劑混合的第一涂層2，其中負(fù)極片活性材料石墨∶膠粘劑聚胺脂∶添加劑碳黑混合的比例為87∶7∶6重量份，第一涂層2厚度為90um。然后在第一涂層2上再涂覆第二涂層3，該第二涂層3由負(fù)極片活性材料表面改性石墨∶膠粘劑PVDF∶添加劑碳黑進(jìn)行混合，其混合的比例為90∶5∶5重量份，所述的第二涂層3厚度為250um。然后在第二涂層3上再涂覆第三涂層4，所述的第三涂層4由負(fù)極片活性材料活性碳纖維∶膠粘劑PVDF∶添加劑(其中添加劑為含碳量99％的粒徑≤1um的石墨微粉)混合，混合比例為80∶10∶10重量份，所述的第三涂層4厚度為30um。
實(shí)施例5本實(shí)施例的基材1采用厚度為20um的鋁箔，其鋁箔的基材1表面涂覆一由正極片活性材料、膠粘劑和添加劑混合的第一涂層2，其中正極片活性材料活性材料錳酸鋰∶膠粘劑聚胺脂∶添加劑碳黑混合比例為80∶5∶15重量份，其中第一涂層2厚度為180um。
實(shí)施例6本實(shí)施例的基材1采用厚度為20um的鋁箔，其鋁箔的基材1表面涂覆一由正極片活性材料、膠粘劑和添加劑混合的第一涂層2，其中正極片活性材料活性材料磷酸鐵鋰∶膠粘劑聚胺脂∶添加劑碳黑混合比例為80∶5∶15重量份，其中第一涂層2厚度為50um。然后在第一涂層2上再涂覆第二涂層3，第二涂層3由正極片活性材料錳酸鋰∶膠粘劑PVDF∶添加劑碳黑進(jìn)行混合，其混合比例為90∶4∶6重量份，所述的第二涂層3厚度為350um。
實(shí)施例7參考圖3基材1采用厚度為20um的鋁箔，其鋁箔的基材1表面涂覆一由正極片活性材料、膠粘劑和添加劑混合的第一涂層2，其中正極片活性材料活性材料磷酸鐵鋰∶膠粘劑聚胺脂∶添加劑碳黑混合比例為80∶5∶15重量份，其中第一涂層2厚度為50um。然后在第一涂層2上再涂覆第二涂層3，第二涂層3由正極片活性材料錳酸鋰∶膠粘劑PVDF∶添加劑碳黑進(jìn)行混合，其混合比例為90∶4∶6重量份，所述的第二涂層3厚度為250um。然后在第二涂層3上再涂覆第三涂層4，第三涂層4由正極片活性材料釩酸鋰∶膠粘劑PVDF∶添加劑碳黑進(jìn)行混合，其混合比例為89∶4∶7重量份，所述的第三涂層4厚度為150um。
實(shí)施例8本實(shí)施例的基材1采用厚度為20um的鋁箔，其基材1表面涂覆一由正極片活性材料、膠粘劑和添加劑混合的第一涂層2，其中正極片活性材料鈷酸鋰∶膠粘劑聚胺脂∶添加劑碳黑進(jìn)行混合，混合比例為85∶5∶10重量份，第一涂層2厚度為150um。然后在第一涂層2上涂覆第二涂層3，第二涂層3由正極片活性材料磷酸鐵鋰∶膠粘劑PVDF∶添加劑(添加劑為含碳量≥99％的粒徑≤1um的石墨微粉)進(jìn)行混合，其混合比例為75∶4∶21重量份，所述的第二涂層3厚度為300um。
實(shí)施例9參考圖1，基材1采用厚度為18um的鋁箔，其基材1表面涂覆第一涂層2，其中第一涂層2的活性材料釩酸鋰∶膠粘劑聚胺脂∶添加劑碳纖維進(jìn)行混合，混合比例為89∶5∶6重量份，第一涂層2厚度為130um。然后在第一涂層2上涂覆第二涂層3由極片活性材料錳酸鋰∶膠粘劑PVDF∶添加劑碳黑進(jìn)行混合，混合比例為90∶4∶6重量份，所述的第二涂層3厚度為300um。
實(shí)施例10 參考圖4基材1采用厚度為18um的鋁箔，其鋁箔的基材1表面涂覆一由正極片活性材料、膠粘劑和添加劑混合的第一涂層2，其中正極片活性材料活性材料磷酸鐵鋰∶膠粘劑聚胺脂∶添加劑碳黑混合比例為80∶5∶15重量份，其中第一涂層2厚度為50um。然后在第一涂層2上再涂覆第二涂層3，第二涂層3由正極片活性材料錳酸鋰∶膠粘劑PVDF∶添加劑碳黑進(jìn)行混合，其混合比例為91∶4∶5重量份，所述的第二涂層3厚度為80um。然后在第二涂層3上再涂覆第三涂層4，第三涂層4由正極片活性材料磷酸鐵鋰∶膠粘劑PVDF∶添加劑碳黑進(jìn)行混合，其混合比例為85∶5∶10重量份，所述的第三涂層4厚度為100um。在第三涂層4上再涂覆第四涂層5，第四涂層5由正極片活性材料鈷酸鋰∶膠粘劑PVDF∶添加劑碳黑進(jìn)行混合，其混合比例為92∶4∶4重量份，所述的第四涂層5厚度為120um；在第四涂層5上再涂覆第五涂層6，第五涂層6由正極片活性材料錳酸鋰∶膠粘劑PVDF∶添加劑碳纖維進(jìn)行混合，其混合比例為90∶4∶6重量份，所述的第五涂層6厚度為90um；在第五涂層6上再涂覆第六涂層7，第六涂層7由正極片活性材料磷酸鐵鋰∶膠粘劑PVDF∶添加劑納米碳纖維及碳黑進(jìn)行混合，其混合比例為90∶4∶2∶4重量份，所述的第六涂層7厚度為40um。
現(xiàn)有結(jié)構(gòu)極片及本發(fā)明結(jié)構(gòu)負(fù)極片的剝離力對(duì)比表

以上實(shí)施例1-2制作的負(fù)極片與現(xiàn)有負(fù)極片相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1.以按照電池性能要求決定各極片層的配方，極片具有各個(gè)層材料組合性能，提高了電池的性能。
2.增強(qiáng)了極片性能的靈活性。
現(xiàn)有極片只有單一涂層，其性能是單一的，所組裝的電池不能滿足電池的多性能要求，限制了電池的使用范圍。由于本發(fā)明是由多層組成的，其性能可以按照要求進(jìn)行組合，具有綜合性能優(yōu)點(diǎn)，在本實(shí)施例中第一層MCMB大電流放電性能好可以提高電池的功率。在第二層添加了比容量高的石墨活性材料，大大地提高電池的容量及放電時(shí)間。第一層中用聚胺脂做為粘接劑提高了極片的剝離強(qiáng)度，由于此極片所組裝的同樣體積及重量的電池既可以大電流放電又具有較大的容量，這種電池同時(shí)具有二種性能，其既可以使用在大電流放電的用電器也可以用于需要大容量的用電器。而按照現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的極片所組裝的電池或者只有大電流放電性能或者只有大容量性能，不能同時(shí)具有二種性能。
現(xiàn)有結(jié)構(gòu)正極片及本發(fā)明的實(shí)施例5-8結(jié)構(gòu)的正極片剝離力對(duì)比表

實(shí)施例中正極片與現(xiàn)有極片相比有如下性能優(yōu)點(diǎn)1，第一層由于活性材料鈷酸鋰，其比容量與磷酸鐵鋰相當(dāng)，但安全性較差，放電電壓平臺(tái)較磷酸鐵鋰高。
2，第二層用活性材料磷酸鐵鋰，其安全性較好，可以滿足電池的安全性要求。
現(xiàn)有極片只有單一涂層，其性能是單一的，所組裝的電池不能滿足電池的多性能要求，限制了電池的使用范圍。由于本發(fā)明是由多層組成的，其性能可以按照要求進(jìn)行組合，具有綜合性能優(yōu)點(diǎn)，在本實(shí)施例中第一層鈷酸鋰放電電壓平臺(tái)高。在第二層活性材料磷酸鐵鋰，大大地提高電池的容量及安全性。第一層用聚胺脂膠粘劑提高了極片的剝離強(qiáng)度，由此極片所組裝的同樣體積及重量的電池既可以安全又具有較大的容量，同時(shí)又具有較高的放電平臺(tái)。而按照現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的極片所組裝的電池或者只有高的放電平臺(tái)或者只有好的安全性能，不能同時(shí)具有二種性能。
權(quán)利要求
1.一種二次鋰離子電池用的具有綜合性能的正極片，包括基材鋁箔，在基材鋁箔的表面涂覆第一涂層；其特征在于，所述的第一涂層包括正極片活性材料、膠粘劑和添加劑，其混合比例為活性材料∶膠粘劑∶添加劑＝(75-94)∶(10-3)∶(5-3)重量份，其第一涂層的厚度為0.1-300um。
2.按權(quán)利要求1所述的二次鋰離子電池用的具有綜合性能的正極片，其特征在于，還包括在第一涂層上再涂覆由極片活性材料、膠粘劑、添加劑混合的第二涂層，所述的第二涂層包括正極片活性材料、膠粘劑、添加劑混合材料，其中混合比例為正極片活性材料∶膠粘劑∶添加劑＝(70-94)∶(10-2)∶(20-4)重量份。
3.按權(quán)利要求1所述的二次鋰離子電池用的具有綜合性能的正極片，其特征在于，還包括在第一涂層上再涂覆第N層，其中1≤N≤100，每一涂層的厚度為0.1um-300um，其總厚度為O.1-1000um。
4.按權(quán)利要求1所述的二次鋰離子電池用的具有綜合性能的正極片，其特征在于，所述的正極片活性材料層包括錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰或釩酸鋰。5.按權(quán)利要求1所述的二次鋰離子電池用的具有綜合性能的正極片，其特征在于，所述的正極片膠粘劑包括聚偏氟乙烯、改性SBR、聚胺脂、羥甲基纖維素鈉或聚丙烯腈。
6.按權(quán)利要求1所述的二次鋰離子電池用的具有綜合性能的正極片，其特征在于，所述的添加劑包括碳黑、活性碳、碳纖維、石墨纖維、納米碳纖維、Li2CO3、羥乙基纖維素、三氧化二鋁、LiOH、活性碳纖維或碳硅晶須、含碳量≥99％的粒徑≤3um的石墨微粉、碳硼晶須。
7.一種二次鋰離子電池用的具有綜合性能的負(fù)極片，包括基材銅箔，在基材銅箔的表面涂覆第一涂層；其特征在于，所述的第一涂層包括負(fù)極片活性材料、膠粘劑和添加劑的混合材料，其混合比例為負(fù)極片活性材料∶膠粘劑∶添加劑＝(70-94)∶(10-2)∶(20-4)重量份，其厚度為0.1-250um。
8.按權(quán)利要求6所述的二次鋰離子電池用的具有綜合性能的負(fù)極片，其特征在于，在第一涂層上再涂覆由負(fù)極片活性材料、膠粘劑和添加劑混合的第二涂層，其第二涂層的混合比例為負(fù)極片活性材料∶膠粘劑∶添加劑＝(70-94)∶(10-2)∶(20-3)重量份，其第二涂層的厚度為0.1-200um；以此類推至第N層，其中1≤N≤100，所述的每一涂層的厚度為0.1um-300um，其總厚度為0.1-1000um。
9.按權(quán)利要求6所述的二次鋰離子電池用的具有綜合性能的負(fù)極片，其特征在于，所述的負(fù)極片活性材料層包括石墨、活性碳、活性碳纖維、表面改性的石墨、錫氧化物或中間相碳微球。
10.按權(quán)利要求1或6所述的二次鋰離子電池用的具有綜合性能的負(fù)極片，其特征在于，所述的膠粘劑包括PVDF、改性SBR、聚胺酯、羥甲基纖維素鈉或聚丙烯腈。
11.按權(quán)利要求6所述的二次鋰離子電池用的具有綜合性能的負(fù)極片，其特征在于，所述的添加劑包括碳黑、活性碳、碳纖維、石墨纖維、納米碳纖維、碳酸鋰、羥乙基纖維素、三氧化二鋁、氫氧化鋰、活性碳纖維或碳硅晶須、碳硼晶須、含碳量99％的粒徑≤3um的石墨微粉。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種二次鋰離子電池用的具有綜合性能的正極片，包括在基材表面涂覆由正極片活性材料、膠粘劑和添加劑混合的第一涂層，其混合比例為活性材料∶膠粘劑∶添加劑＝(80－90)∶(10－4)∶(10－6)重量份，其第一涂層的厚度為0.1－300um?；蛘咴诨谋砻嫱扛灿韶?fù)極片活性材料、膠粘劑和添加劑混合的第一涂層，其混合比例為活性材料∶膠粘劑∶添加劑＝(70－94)∶(10－2)∶(20－4)重量份，其厚度為0.1－250um。本發(fā)明的極片由在基材表面涂覆多層，通過變換不同的極片活性材料、膠粘劑及添加劑混合組成，改變極片的綜合性能，達(dá)到各層之間結(jié)合緊密，加強(qiáng)了界面顆粒的粘接，提高了涂層的剝離力，保證極片性能及界面粘接，以滿足電池性能要求。
文檔編號(hào)H01M4/58GK1881660SQ200610087130
公開日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2006年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月17日
發(fā)明者董家瓊 申請(qǐng)人:董家瓊