專利名稱：一種鋰離子電池極片及鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種鋰離子電池極片及鋰離子電池
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鋰離子電池極片，特別涉及一種使用于動(dòng)力型鋰離子電池的極片。
背景技術(shù)：
隨著電子工業(yè)、信息技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)各類電器電源的要求越來(lái)越高。聚合物鋰離子電池被用于多種移動(dòng)便攜設(shè)備，如移動(dòng)電話、相機(jī)、筆記本電腦、便攜式電動(dòng)工具，以及目前國(guó)家正在大力扶持的新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)-電動(dòng)汽車-鋰離子動(dòng)力電池領(lǐng)域。而電池的充電方式也日益多元化，如使用常規(guī)電源充電，備用電源電池充電，使用用電設(shè)備上的USB接口進(jìn)行充電等。目前電動(dòng)汽車的應(yīng)用對(duì)鋰離子動(dòng)力電池的要求也越來(lái)越高，大電流放電、快速充電、長(zhǎng)使用壽命、高功率、高安全性等。如圖I所示，由于常規(guī)的動(dòng)力型鋰離子電池的極片(正極片、負(fù)極片)都是包括一集流體SI及涂覆在集流體SI上的電極活性材料層S2，導(dǎo)致常規(guī)的動(dòng)力型鋰離子電池的大電流充電、快速充電性能、使用壽命以及功率性能還是不理想，在充電電流超過(guò)10C、放電電流超過(guò)20C、使用壽命超過(guò)1000次，電池性能會(huì)迅速衰竭，并且電池的功率也會(huì)隨著充放電循環(huán)的進(jìn)行迅速衰減，尤其是集流體與活性物質(zhì)之間的粘結(jié)越來(lái)越差，一般達(dá)到800多次就會(huì)無(wú)法正常使用。在這種情況下，需要一種具有良好的高功率性能與長(zhǎng)使用壽命(可達(dá)到5000次以上)的動(dòng)力型鋰離子電池。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種鋰離子極片，其能改善電池性能。上述技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下技術(shù)方案解決一種鋰離子極片，其特征在于，包括集流體、涂覆在集流體上的導(dǎo)電膠層及涂覆在導(dǎo)電膠層上的電極活性材料層。所述導(dǎo)電膠層的厚度為0. Iiim IOii m。所述集流體為鋁箔或銅箔或鎳網(wǎng)。所述集流體的厚度為5-30 U m。本實(shí)用新型鋰離子極片增設(shè)了導(dǎo)電膠層，顯著提高了集流體對(duì)大電流充放電過(guò)程中的電子傳導(dǎo)性能，增強(qiáng)了電極活性材料與集流體的粘結(jié)性能，提高了動(dòng)力型鋰離子電池的長(zhǎng)使用壽命，最長(zhǎng)可達(dá)5000次以上，導(dǎo)電膠層還能夠耐電解液六氟磷酸鋰與氯酸鹽、磺酸鹽等的腐蝕，降低集流體在電池使用過(guò)程中表面的點(diǎn)蝕與溶解。本實(shí)用新型還提供一種鋰離子電池，包括電極組件、電解液及外殼，所述電極組件和所述電解液密封在所述外殼中，所述電極組件包括正極片、負(fù)極片，其特征在于，所述正極片和所述負(fù)極片均包括集流體、涂覆在集流體上的導(dǎo)電膠層及涂覆在導(dǎo)電膠層上的電極活性材料層。本實(shí)用新型鋰離子電池具備以下特性[0013]高循環(huán)壽命常溫循環(huán)5000次容量可以保持在80%以上，高溫60°C循環(huán)3000次循環(huán)可以保持在80%以上，由于涂覆導(dǎo)電膠層的集流體能夠耐電解液中的六氟磷酸鋰鹽、氯酸鹽、磺酸鹽等腐蝕，電池在使用了 8000次以后還能夠保證電極活性材料與集流體之間的牢固粘結(jié)性能；高安全性能因?yàn)橥扛矊?dǎo)電膠層的集流體增強(qiáng)了電子的擴(kuò)散性與傳導(dǎo)，在大電流充電與放電情況下，極片的極化程度很小，集流體的散熱性也顯著提高，亦不會(huì)發(fā)生爆炸、起火的危險(xiǎn)；高功率性能優(yōu)異，大電流放電性能顯著提高一般的動(dòng)力型鋰離子電池只能做到20C放電，但本申請(qǐng)電池最高可做到30-60C放電，快速充電性能顯著提高，一般的電池最高只能做到IOC充電，而本申請(qǐng)電池最高可做到20-30C倍率充電；相比常規(guī)動(dòng)力型鋰離子電池，本申請(qǐng)電池內(nèi)阻顯著降低至少50 %以上。

圖I為背景技術(shù)中鋰離子極片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型鋰離子極片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型鋰離子電池的電極組件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3的A部分的放大示意圖。
具體實(shí)施方式如圖2所示，本實(shí)用新型提供的鋰離子極片，包括一集流體I、涂覆在該集流體I上的導(dǎo)電膠層2及涂覆在導(dǎo)電膠層2上的電極活性材料層3。導(dǎo)電膠層2包括導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑，導(dǎo)電劑為碳黑、乙炔黑、鱗片石墨、納米碳管、納米碳纖維中的一種或多種材料，粘結(jié)劑為并五苯或硅晶體或聚烯烴或樹脂或丙烯酸壓敏膠或三乙醇胺，溶劑為NMP (甲基吡咯烷酮)或丙酮或水或酒精；按重量百分比，導(dǎo)電劑的濃度為0. 1% 10%，粘結(jié)劑的濃度為1_5%，溶劑的濃度為85% 98. 9%。其中，導(dǎo)電膠層的厚度為0. Iym lOym，集流體為鋁箔或銅箔或鎳網(wǎng)，集流體的厚度為5-30 iim。鋰離子極片的制備流程如下集流體在涂覆前先進(jìn)行弱酸或者弱堿的處理，去除表面油潰或其他雜質(zhì)，將按上述配比關(guān)系配制好的導(dǎo)電膠溶液通過(guò)噴涂或者印刷工藝均勻涂覆在集流體表面，涂覆后的集流體再通過(guò)烘烤，將溶劑揮發(fā)，留下均勻的導(dǎo)電膠層，然后在導(dǎo)電膠層上涂覆電極活性材料形成電極活性材料層；在此過(guò)程中，可以配制多種導(dǎo)電膠溶液(主要是導(dǎo)電劑不同)，然后先后涂覆這些導(dǎo)電劑溶液，形成多層不同導(dǎo)電劑的導(dǎo)電膠層，例如，先涂覆形成鱗片石墨導(dǎo)電膠層再涂覆形成納米碳管導(dǎo)電膠層。鋰離子極片增設(shè)了導(dǎo)電膠層，顯著提高了集流體對(duì)大電流充放電過(guò)程中的電子傳導(dǎo)性能，增強(qiáng)了電極活性材料與集流體的粘結(jié)性能，提高了電池的長(zhǎng)使用壽命，最長(zhǎng)可達(dá)5000次以上，導(dǎo)電膠層還能夠耐電解液六氟磷酸鋰與氯酸鹽、磺酸鹽等的腐蝕，降低集流體在電池使用過(guò)程中表面的點(diǎn)蝕與溶解。如圖3和圖4所示，本實(shí)施例提供的一種鋰離子電池，包括電極組件100、電解液及外殼，電極組件100和電解液密封在外殼中，電極組件100包括成卷繞設(shè)置的正極片101、負(fù)極片102及用于隔開(kāi)正極片101和負(fù)極片102的隔膜103，正極片101包括一集流體111、涂覆在該集流體111上的導(dǎo)電膠層112及涂覆在導(dǎo)電膠層112上的正電極活性材料層113，負(fù)極片102包括一集流體121、涂覆在該集流體121上的導(dǎo)電膠層122及涂覆在導(dǎo)電膠層122上的負(fù)電極活性材料層123。正電極活性材料可以使用現(xiàn)有任何鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、錳鈷二元、鎳猛二元、鎳鈷二元或鎳猛鈷三元材料中的任意一種材料，或者使用上述材料中任意二種或者三種的混合材料；負(fù)電極活性材料使用人造石墨或者天然石墨或者軟碳或者硬碳材料；電解液采用含EC\DEC\EMC\DMC等有機(jī)溶劑與六氟磷酸鋰鹽、磺酸鹽、氯酸鹽的材料。電池制作流程為集流體表面處理一集流體涂覆導(dǎo)電膠一涂布正負(fù)電極活性材料一正負(fù)極烘烤一正負(fù)極壓光一正負(fù)極分切一正負(fù)極制片一正負(fù)極片卷繞(疊片)一封裝——烘烤——注液——化成——高溫聚合——真空密封——容量分選——成品。試驗(yàn)對(duì)比現(xiàn)在給出兩種結(jié)構(gòu)的鋰離子電池以進(jìn)行實(shí)例測(cè)試比較，電池容量均為22Ah，均采用卷繞式結(jié)構(gòu)，相同的材料為正極片集流體使用鋁箔，負(fù)極片集流體使用銅箔，正極活性材料層使用磷酸鐵鋰，負(fù)極活性材料層使用人造石墨，隔膜使用25 u m聚乙烯、聚丙烯復(fù)合隔膜。本申請(qǐng)電池導(dǎo)電膠層包括第一層鱗片石墨導(dǎo)電膠層，第二層碳黑導(dǎo)電膠層，第三層納米碳管導(dǎo)電膠層，粘結(jié)劑為并五苯，溶劑使用NMP，導(dǎo)電膠層總厚度為IOy m。對(duì)比電池正負(fù)極片上均沒(méi)有設(shè)置導(dǎo)電膠層。表一
權(quán)利要求1.一種鋰離子電池極片，其特征在于，包括集流體、涂覆在集流體上的導(dǎo)電膠層及涂覆在導(dǎo)電膠層上的電極活性材料層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子極片，其特征在于，所述導(dǎo)電膠層的厚度為0.I 10 u m0
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子極片，其特征在于，所述集流體為鋁箔或銅箔或鎳網(wǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子極片，其特征在于，所述集流體的厚度為5-30i!m。
5.一種鋰離子電池，包括電極組件、電解液及外殼，所述電極組件和所述電解液密封在所述外殼中，所述電極組件包括正極片、負(fù)極片，其特征在于，所述正極片和所述負(fù)極片均包括集流體、涂覆在集流體上的導(dǎo)電膠層及涂覆在導(dǎo)電膠層上的電極活性材料層。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種鋰離子極片，包括集流體、涂覆在集流體上的導(dǎo)電膠層及涂覆在導(dǎo)電膠層上的電極活性材料層。本實(shí)用新型鋰離子極片增設(shè)了導(dǎo)電膠層，顯著提高了集流體對(duì)大電流充放電過(guò)程中的電子傳導(dǎo)性能，增強(qiáng)了電極活性材料與集流體的粘結(jié)性能，提高了動(dòng)力型鋰離子電池的長(zhǎng)使用壽命，最長(zhǎng)可達(dá)5000次以上，導(dǎo)電膠層還能夠耐電解液六氟磷酸鋰與氯酸鹽、磺酸鹽等的腐蝕，降低集流體在電池使用過(guò)程中表面的點(diǎn)蝕與溶解。
文檔編號(hào)H01M10/0525GK202474091SQ20112042544
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者徐延銘, 李俊義, 鄒嘯天 申請(qǐng)人:珠海光宇電池有限公司