專利名稱：一種鋰離子電池陽極片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池陽極片的制作方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池自商業(yè)化以來，由于其能量密度高、工作電壓高、無記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命長和對環(huán)境無污染等諸多優(yōu)點而被廣泛用作各種移動設(shè)備的電源。目前，鋰離子電池已進入了大規(guī)模的實用階段。鋰離子電池的性能依賴于電極、電解液和包含于其中的電池材料，而電極的特性則依賴于電極所包含的活性物質(zhì)、集流體和粘結(jié)劑，其中，粘結(jié)劑的作用在于提供活性物質(zhì)之間以及活性物質(zhì)與集流體之間的粘合力，使電子和鋰離子在電極內(nèi)平穩(wěn)地移動并且降低電極內(nèi)阻。近年來，鋰離子電池的研究和開發(fā)都取得了可喜的成績，特別在能量密度的提升方面取得了較大進步，但是針對于鋰離子電池的低溫性能的改進研究相對滯后，導致低溫性能成為了制約鋰離子電池市場和應(yīng)用領(lǐng)域進一步拓展的瓶頸。目前鋰離子電池水性陽極片一般采用羧甲基纖維素鈉和苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)的混合體系作為粘結(jié)劑，由于羧甲基纖維素鈉干燥后脆性很強，因此采用這種復合體系制作的陽極片干燥后一般表現(xiàn)比較脆，在電芯的制作過程中極容易出現(xiàn)脫模現(xiàn)象，這一點在采用卷繞工藝制作電池的過程中表現(xiàn)得尤為明顯，嚴重影響了電池優(yōu)率；另外由于羧甲基纖維素鈉與電解液各成分之間的親合性的差異，導致極性的電解液成分無法滲透至電極的活性物質(zhì)顆粒內(nèi)，使得陽極片的界面電阻以及電池的內(nèi)部電阻增加，這一現(xiàn)象在低溫時表現(xiàn)得更加明顯，具體表現(xiàn)為電池容易析鋰，而且隨著涂布重量的增加，電池析鋰的現(xiàn)象也越嚴重，嚴重影響電池的安全性倉泛。有鑒于此，確有必要提供一種鋰離子電池陽極片的制作方法，以改善鋰離子電池的低溫性能，同時提高電池優(yōu)率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于:針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種鋰離子電池陽極片的制作方法，以改善鋰離子電池的低溫性能，同時提高電池優(yōu)率，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的方法制作的陽極片容易脫模，從而影響電池優(yōu)率，以及包含該陽極片的鋰離子電池的低溫性能差的不足。為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
一種鋰離子電池陽極片的制作方法，包括以下步驟:步驟一，陽極漿料的制備:將陽極活性物質(zhì)、水性增稠劑、水性粘接劑和導電劑按照質(zhì)量比例(85 98): (I 2): (I 10): (O 3)加入水中，攪拌均勻后制得陽極漿料。步驟二，陽極片的制作:將步驟一制得的陽極漿料均勻地涂布在陽極集流體上，涂布厚度為50 400um，然后在60 120°C的干燥箱中干燥，制得陽極片。
步驟三，陽極片的后處理:將步驟二制得的陽極片置于250 450°C的環(huán)境下進行二次烘烤軟化處理，完成陽極片的制作。作為本發(fā)明鋰離子電池陽極片的制作方法的一種改進，所述水性增稠劑的分解溫度小于或等于450°c，并且所述水性增稠劑在450 °C時可以部分或者完全分解。作為本發(fā)明鋰離子電池陽極片的制作方法的一種改進，所述水性增稠劑為羧甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素鋰、羧甲基纖維素鉀、羥乙基纖維素和海藻酸鈉中的至少一種。作為本發(fā)明鋰離子電池陽極片的制作方法的一種改進，所述水性粘結(jié)劑的熔點高于 450 0C ο作為本發(fā)明鋰離子電池陽極片的制作方法的一種改進，所述水性粘結(jié)劑為丁苯膠乳、純丙膠乳、苯丙膠乳、有機硅乳液和聚氨酯乳液中的至少一種。作為本發(fā)明鋰離子電池陽極片的制作方法的一種改進，所述陽極活性物質(zhì)為天然石墨、人造石墨、中間相炭微球、娃合金和錫合金中的至少一種；所述導電劑為超導碳、乙炔黑、碳納米管、石墨烯和碳纖維中的至少一種。作為本發(fā)明鋰離子電池陽極片的制作方法的一種改進，在步驟三中，所述的二次烘烤軟化處理的時間為I 60min。作為本發(fā)明鋰離子電池陽極片的制作方法的一種改進，在步驟三中，所述陽極片的后處理是在惰性氣體氛圍中進行的，以防止高溫下陽極集流體被氧化造成的陽極集流體的導電性變差。作為本發(fā)明鋰離子電池陽極片的制作方法的一種改進，所述惰性氣體為氮氣或氬氣。作為本發(fā)明鋰離子電池陽極片的制作方法的一種改進，進行步驟三之前，先對步驟二得到的陽極片進行冷壓處理。當然，在冷壓處理后，還可以再對陽極片進行分條處理，之后在進行步驟三的操作。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是:第一，采用本發(fā)明的方法制備的陽極片的柔韌性得到明顯改善。水性增稠劑(如羧甲基纖維素鹽(鋰，鉀，鈉)和海藻酸鈉等)在成膜后普遍表現(xiàn)出很強的脆性，因此其制備的陽極片普遍表現(xiàn)出較差的柔韌性，當其在陽極片中的含量增加時，陽極片的柔韌性更差。但這類水性增稠劑在高溫下容易分解，因此本發(fā)明對陽極片進行高溫處理后，陽極片中的水性增稠劑的含量大大降低，從而使得陽極片的柔韌性得到明顯改善，具體表現(xiàn)為在卷繞工序中陽極片的脫膜壞品數(shù)量顯著降低，極片利用率從97%提高到99%。第二，包含采用本發(fā)明的方法制備的陽極片的鋰離子電池的低溫性能得到明顯提升。水性增稠劑這種具有雙親結(jié)構(gòu)的高分子物質(zhì)，能均勻地鋪展在陽極活性物質(zhì)表面，但是這類物質(zhì)在有機電解液體系中的浸潤性比較差，因此在一定程度上容易導致陽極片的吸電解液能力變差，進而影響電池的低溫性能。本發(fā)明通過嚴格控制水性增稠劑的含量，使得離子在電解液與陽極活性物質(zhì)顆粒之間的傳遞更加順暢，因此電池的內(nèi)阻明顯降低，尤其在低溫下，這種改善更加明顯。第三，包含采用本發(fā)明的方法制備的陽極片的鋰離子電池的循環(huán)壽命長，并且循環(huán)厚度膨脹低。這是因為:一方面，二次烘烤軟化處理工序使得陽極片在涂布和冷壓等工序中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力得到較好的釋放，從而大大降低了電池在制備過程中的變形風險。另一方面，陽極片中水性增稠劑被分解，陽極片的孔隙率有一定程度的提升，這為電池循環(huán)過程陽極活性物質(zhì)的膨脹提供了一部分孔隙，因此，電池循環(huán)過程中的厚度膨脹明顯降低。


圖1為本分別采用實施例1與對比例I的方法制備的陽極片的交流阻抗譜圖。
具體實施例方式以下結(jié)合具體的實施例和附圖來對本發(fā)明的內(nèi)容進一步說明，但是本發(fā)明的發(fā)明保護范圍并不僅僅局限于實施例所描述的內(nèi)容。實施例1，本實施例提供的一種鋰離子電池陽極片的制作方法，包括以下步驟:步驟一，陽極漿料的制備:將陽極活性物質(zhì)天然石墨、水性增稠劑羧甲基纖維素鈉、水性粘接劑丁苯膠乳和超導碳按照質(zhì)量比例96:1:1:2加入水中，攪拌均勻后制得陽極漿料。步驟二，陽極片的制作:將步驟一制得的陽極漿料均勻地涂布在陽極集流體銅箔上，涂布厚度為lOOum，然后在100°C的干燥箱中干燥，制得陽極片。步驟三，陽極片的后處理:將步驟二制得的陽極片置于300°C的氮氣環(huán)境下進行30min的二次烘烤軟化處理，再經(jīng)過冷壓和分條后完成陽極片的制作。實施例2，本實施例提供的一種鋰離子電池陽極片的制作方法，包括以下步驟:步驟一，陽極漿料的制備:將陽極活性物質(zhì)人造石墨、水性增稠劑羧甲基纖維素鋰、水性粘接劑純丙膠乳和乙炔黑按照質(zhì)量比例92:2:5:1加入水中，攪拌均勻后制得陽極漿料。步驟二，陽極片的制作:將步驟一制得的陽極漿料均勻地涂布在陽極集流體銅箔上，涂布厚度為200um，然后在110°C的干燥箱中干燥，制得陽極片。步驟三，陽極片的后處理:將步驟二制得的陽極片置于250°C的氮氣環(huán)境下進行40min的二次烘烤軟化處理，再經(jīng)過冷壓和分條后完成陽極片的制作。實施例3，本實施例提供的一種鋰離子電池陽極片的制作方法，包括以下步驟:步驟一，陽極漿料的制備:將陽極活性物質(zhì)硅碳合金、水性增稠劑羧甲基纖維素鉀、水性粘接劑苯丙膠乳和碳納米管按照質(zhì)量比例94:1.5:3:1.5加入水中，攪拌均勻后制得陽極漿料。步驟二，陽極片的制作:將步驟一制得的陽極漿料均勻地涂布在陽極集流體銅箔上，涂布厚度為50um，然后在90°C的干燥箱中干燥，制得陽極片。步驟三，陽極片的后處理:將步驟二制得的陽極片置于350°C的氮氣環(huán)境下進行50min的二次烘烤軟化處理，再經(jīng)過冷壓和分條后完成陽極片的制作。實施例4，本實施例提供的一種鋰離子電池陽極片的制作方法，包括以下步驟:步驟一，陽極漿料的制備:將陽極活性物質(zhì)錫銅合金、水性增稠劑羥乙基纖維素、水性粘接劑有機硅乳液和石墨烯按照質(zhì)量比例90:1.5:6:2.5加入水中，攪拌均勻后制得陽極漿料。步驟二，陽極片的制作:將步驟一制得的陽極漿料均勻地涂布在陽極集流體銅箔上，涂布厚度為150um，然后在80°C的干燥箱中干燥，再經(jīng)過冷壓后制得陽極片。步驟三，陽極片的后處理:將步驟二制得的陽極片置于275°C的氬氣環(huán)境下進行50min的二次烘烤軟化處理，分條后完成陽極片的制作。實施例5，本實施例提供的一種鋰離子電池陽極片的制作方法，包括以下步驟:步驟一，陽極漿料的制備:將陽極活性物質(zhì)中間相炭微球、水性增稠劑海藻酸鈉、水性粘接劑聚氨酯乳液和碳纖維按照質(zhì)量比例88:1:8:3加入水中，攪拌均勻后制得陽極漿料。步驟二，陽極片的制作:將步驟一制得的陽極漿料均勻地涂布在陽極集流體銅箔上，涂布厚度為300um，然后在60°C的干燥箱中干燥，再經(jīng)過冷壓、分條后制得陽極片。步驟三，陽極片的后處理:將步驟二制得的陽極片置于450°C的氬氣環(huán)境下進行Imin的二次烘烤軟化處理，完成陽極片的制作。實施例6，本實施例提供的一種鋰離子電池陽極片的制作方法，包括以下步驟:步驟一，陽極漿料的制備:將陽極活性物質(zhì)天然石墨和人造石墨的混合物(二者的質(zhì)量比為1:1)、水性增稠劑海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉的混合物(二者的質(zhì)量比為1:1)、水性粘接劑丁苯膠乳按照質(zhì)量比例98:1:1加入水中，攪拌均勻后制得陽極漿料。步驟二，陽極片的制作:將步驟一制得的陽極漿料均勻地涂布在陽極集流體銅箔上，涂布厚度為400um，然后在70°C的干燥箱中干燥，再經(jīng)過冷壓、分條后制得陽極片。步驟三，陽極片的后處理:將步驟二制得的陽極片置于425°C的氬氣環(huán)境下進行5min的二次烘烤軟化處理，完成陽極片的制作。實施例7，本實施例提供的一種鋰離子電池陽極片的制作方法，包括以下步驟:步驟一，陽極漿料的制備:將陽極活性物質(zhì)中間相炭微球和人造石墨的混合物(二者的質(zhì)量比為1:5)、水性增稠劑羧甲基纖維素鈉、水性粘接劑丁苯膠乳和純丙膠乳的混合物(二者的質(zhì)量比為1:2)以及導電劑(超導碳和乙炔黑的混合物(二者的質(zhì)量比為3:1))按照質(zhì)量比例85:2:10:3加入水中，攪拌均勻后制得陽極漿料。步驟二，陽極片的制作:將步驟一制得的陽極漿料均勻地涂布在陽極集流體銅箔上，涂布厚度為250um，然后在120°C的干燥箱中干燥，再經(jīng)過冷壓、分條后制得陽極片。步驟三，陽極片的后處理:將步驟二制得的陽極片置于375°C的氮氣環(huán)境下進行15min的二次烘烤軟化處理，完成陽極片的制作。實施例8，本實施例提供的一種鋰離子電池陽極片的制作方法，包括以下步驟:步驟一，陽極漿料的制備:將陽極活性物質(zhì)硅碳合金和人造石墨的混合物(二者的質(zhì)量比為1:5)、水性增稠劑海藻酸鈉、水性粘接劑純丙膠乳以及導電劑(乙炔黑和石墨烯的混合物(二者的質(zhì)量比為4:1))按照質(zhì)量比例95:1.5:1.5:2加入水中，攪拌均勻后制得陽極漿料。步驟二，陽極片的制作:將步驟一制得的陽極漿料均勻地涂布在陽極集流體銅箔上，涂布厚度為125um，然后在80°C的干燥箱中干燥，再經(jīng)過冷壓后制得陽極片。步驟三，陽極片的后處理:將步驟二制得的陽極片置于325°C的氮氣環(huán)境下進行25min的二次烘烤軟化處理，分條后完成陽極片的制作。對比例1，本對比例提供的一種鋰離子電池陽極片的制作方法，包括以下步驟:步驟一，陽極漿料的制備:將陽極活性物質(zhì)天然石墨、水性增稠劑羧甲基纖維素鈉、水性粘接劑丁苯膠乳和超導碳按照質(zhì)量比例96:1:1:2加入水中，攪拌均勻后制得陽極漿料。步驟二，陽極片的制作:將陽極漿料均勻地涂布在陽極集流體銅箔上，涂布厚度為lOOum，然后在100°C的干燥箱中干燥，再經(jīng)過冷壓和分條制得陽極片。對采用實施例1至8和對比例I的方法制備的陽極片進行粘結(jié)力測試:取采用實施例I至8和對比例I的方法制備的陽極片，裁成20mmX IOcm大小的矩形小片,用20mm寬的雙面膠黏在潔凈的不銹鋼板上。采用拉力機測試極片180°的剝離力，拉力機拉伸速度為50mm/min,所得結(jié)果示于表I。
對采用實施例1至8和對比例I的方法制備的陽極片進行吸液性能測試:取采用實施例1至8和對比例I的方法制備的陽極片，裁成直徑為20mm的小圓片，然后將0.5毫克電解液滴至各陽極片的表面，用秒表記錄電解液液滴完全浸潤各陽極片的時間，所得結(jié)果不于表I。此外，對采用實施例1至8和對比例I的方法制備的陽極片進行膜片電阻測試，所得結(jié)果示于表I。表1:采用實施例1至8和對比例I的方法制備的陽極片的粘結(jié)力、吸液性能和膜片電阻測試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池陽極片的制作方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一，陽極漿料的制備:將陽極活性物質(zhì)、水性增稠劑、水性粘接劑和導電劑按照質(zhì)量比例(85 98): (I 2): (I 10): (O 3)加入水中，攪拌均勻后制得陽極漿料； 步驟二，陽極片的制作:將步驟一制得的陽極漿料均勻地涂布在陽極集流體上，涂布厚度為50 400um，然后在60 120°C的干燥箱中干燥，制得陽極片； 步驟三，陽極片的后處理:將步驟二制得的陽極片置于250 450°C的環(huán)境下進行二次烘烤軟化處理，完成陽極片的制作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池陽極片的制作方法，其特征在于:所述水性增稠劑的分解溫度小于或等于450°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池陽極片的制作方法，其特征在于:所述水性增稠劑為羧甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素鋰、羧甲基纖維素鉀、羥乙基纖維素和海藻酸鈉中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池陽極片的制作方法，其特征在于:所述水性粘結(jié)劑的熔點高于450°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子電池陽極片的制作方法，其特征在于:所述水性粘結(jié)劑為丁苯膠乳、純丙膠乳、苯丙膠乳、有機硅乳液和聚氨酯乳液中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池陽極片的制作方法，其特征在于:所述陽極活性物質(zhì)為天然石墨、人造石墨、中間相炭微球、娃合金和錫合金中的至少一種，所述導電劑為超導碳、乙炔黑、碳納米管、石墨烯和碳纖維中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池陽極片的制作方法，其特征在于:在步驟三中，所述二次烘烤軟化處理的時間為I 60min。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池陽極片的制作方法，其特征在于:在步驟三中，所述陽極片的后處理是在惰性氣體氛圍中進行的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋰離子電池陽極片的制作方法，其特征在于:所述惰性氣體為氮氣或氬氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池陽極片的制作方法，其特征在于:進行步驟三之前，先對步驟二得到的陽極片進行冷壓處理。
全文摘要
本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池陽極片的制作方法，包括以下步驟步驟一，陽極漿料的制備將陽極活性物質(zhì)、水性增稠劑、水性粘接劑和導電劑加入水中，攪拌均勻后制得陽極漿料；步驟二，陽極片的制作將陽極漿料均勻地涂布在陽極集流體上，然后在60～120℃的干燥箱中干燥，制得陽極片；步驟三，陽極片的后處理將步驟二得到的陽極片置于250～450℃的環(huán)境下進行二次烘烤軟化處理。相對于現(xiàn)有技術(shù)，采用本發(fā)明的方法制備的陽極片具有柔韌性好、吸液性能高和阻抗低等特點，而且包含采用本發(fā)明的方法制備的陽極片的鋰離子電池具有良好的低溫放電性能，具有循環(huán)壽命長，循環(huán)厚度膨脹率低的特點。
文檔編號H01M4/04GK103178241SQ20131007499
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月8日
發(fā)明者鄧耀明, 余紅明, 孫峰, 陳杰, 吳凱 申請人:東莞新能源科技有限公司