鋰二次電池的負(fù)極電極制備工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種鋰二次電池的負(fù)極電極制備工藝，該工藝包括：打膠、攪拌得到負(fù)極電極漿料、導(dǎo)電骨架輥壓、擠漿、刮漿、烘干、再次輥壓與裁切工序，本發(fā)明的工藝用三維導(dǎo)電骨架制成負(fù)極電極裝成的鋰二次電池，其內(nèi)阻低，電池容量增加，使用壽命延長(zhǎng)，電化學(xué)性能優(yōu)良；本發(fā)明工藝制備的鋰二次電池的負(fù)極電極均勻，制作工藝簡(jiǎn)單、流程短、易控制，本發(fā)明的工藝效率高并適合于規(guī)?；a(chǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】鋰二次電池的負(fù)極電極制備工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及一種電化學(xué)二次電池的電極制備工藝，尤其是一種鋰二次電池的負(fù)極電極制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰二次電池自出現(xiàn)以來(lái)，就顯示了它強(qiáng)大的生命力。隨著活性材料特別是正極活性材料的發(fā)展，鋰電池的各項(xiàng)性能都得到了很大的提高。這對(duì)于開(kāi)發(fā)高能量、環(huán)保和安全穩(wěn)定的鋰二次動(dòng)力電池具有很重要的意義，具有極大的市場(chǎng)前景和發(fā)展?jié)摿Α?br> [0003]目前，由于鋰電池的比容量已基本達(dá)到了極限，單純?cè)谡龢O材料結(jié)構(gòu)上提高它的比容量其難度是非常巨大的，因?yàn)檎龢O材料性能的充分發(fā)揮會(huì)受到負(fù)極性能的影響，因此為了改善負(fù)極的吸液性能，必須在負(fù)極活性物質(zhì)中添加3%左右的導(dǎo)電劑，電極制備方法普遍都是采用臥式涂履機(jī)在銅箔上涂履很薄的一層負(fù)極活性物質(zhì)漿料。使用的涂履機(jī)不但復(fù)雜也非常龐大。單面或雙面涂履，電極兩面很難達(dá)到非常均勻一致?；钚詽{料涂在光面的金屬箔材料上形成的只是一層薄膜，在充放電過(guò)程中由于活性材料的膨脹收縮產(chǎn)生膜與骨架之間的位移而容易脫皮，這對(duì)電池的循環(huán)壽命有很大的影響。因此從工藝上提高活性材料的填充量和增加電極的強(qiáng)度就成為了鋰電池電極制備工藝深入研究的一個(gè)重大課題。
[0004]泡沫銅是一種三維導(dǎo)電的電極骨架材料，在銅基體中均勻分布著大量由三維相互連通的空間網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的開(kāi)孔和連通的孔洞，孔隙率最高可達(dá)98%。微觀孔洞的通孔泡沫銅產(chǎn)品具有泡沫狀結(jié)構(gòu)以及金屬銅所具有的優(yōu)良導(dǎo)電、導(dǎo)熱等性能。泡沫銅的導(dǎo)電性和延展性好，已被廣泛應(yīng)用于鎳鋅電池、雙電層電容器等新型電池的電極骨架材料，在鎳氫電池和鎳隔、鎳鋅電池上也有使用，特別是泡沫銅用于電池的電極基體材料，具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)，因此正受到業(yè)界的重視。泡沫銅的在電極上的使用，在一定程度上改變了二次電池的放電機(jī)理,提高了電池整個(gè)體系綜合電性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種工藝簡(jiǎn)單、電極活性物質(zhì)填充量大、電極活性物質(zhì)均勻性好、無(wú)需添加導(dǎo)電劑而不影響極片導(dǎo)電性能、極片強(qiáng)度大的鋰二次電池的負(fù)極電極制備工藝。
[0006]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述鋰二次電池的負(fù)極電極制備工藝包括如下步驟:
a、將I飛重量份的羧甲基纖維素鈉和95~99重量份的去離子水放入打漿機(jī)的漿斗里打成透明狀膠體待用；
b、將55飛5重量份的負(fù)極活性材料直接加入到打漿機(jī)漿斗里待用的透明狀膠體中，攪拌3飛小時(shí)后加入f 3重量份的丁苯橡膠乳繼續(xù)攪拌均勻，得到負(fù)極電極漿料；
C、將三維導(dǎo)電骨架輥壓至原始厚度的55%~70% ；
d、將輥壓后的三維導(dǎo)電骨架浸入打漿機(jī)的漿斗里，通過(guò)漿斗里的擠漿輥在三維導(dǎo)電骨架內(nèi)擠上負(fù)極電極漿料；
e、將已經(jīng)擠上負(fù)極電極漿料的三維導(dǎo)電骨架表面用刮漿刀刮平；
f、將已經(jīng)擠上負(fù)極電極漿料并刮平的三維導(dǎo)電漿帶以豎直狀態(tài)經(jīng)過(guò)制膜爐進(jìn)行烘干，制膜爐的溫度控制在6(T90°C，烘干時(shí)間控制在0.r1.0小時(shí)；
g、將已經(jīng)烘干的三維導(dǎo)電漿帶輥壓至原始厚度的35%~45%，再經(jīng)過(guò)裁切得到鋰二次電池的負(fù)極電極。
[0007]所述的三維導(dǎo)電骨架為泡沫銅、穿孔銅箔或者切拉銅網(wǎng)中的一種。
[0008]所述負(fù)極活性材料為人工石墨、天然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹(shù)脂碳、二氧化鈦中的一種或者它們中的兩種或者兩種以上的組合。
[0009]本發(fā)明的工藝用三維導(dǎo)電骨架制成負(fù)極電極裝成的鋰二次電池，其內(nèi)阻低，電池容量增加，使用壽命延長(zhǎng)，電化學(xué)性能優(yōu)良；本發(fā)明工藝制備的鋰二次電池的負(fù)極電極均勻，制作工藝簡(jiǎn)單、流程短、易控制，本發(fā)明的工藝效率高并適合于規(guī)?；a(chǎn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明的設(shè)備配制圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0012]將三維導(dǎo)電骨架裝上放卷裝置I上放卷，并保持恒定的張力；進(jìn)到托板3上通過(guò)調(diào)整輥2調(diào)整導(dǎo)電骨架的狀態(tài)，以決定其涂履的量；三維導(dǎo)電骨架4進(jìn)入漿料斗5，通過(guò)擠漿輥6換向，并利用擠漿輥6將漿料擠進(jìn)三維導(dǎo)電骨架4內(nèi)，精密刮漿刀7將表面掛的漿刮平后進(jìn)入制膜爐8的右烘道9初步烘干后經(jīng)過(guò)上換向輪11進(jìn)入左烘道10再烘干，然后掛漿烘干的電極出制膜爐8通過(guò)下?lián)Q向輥12進(jìn)入雙輥機(jī)13輾壓就制成了正極電極14。
[0013]最后根據(jù)電池的要求裁好極片，焊上電極極耳，即可將正極、隔膜、負(fù)極依次疊在一起卷繞成電芯，裝殼、點(diǎn)底、焊蓋帽、注液、封口、化成就可制成鋰二次電池了。
[0014]本發(fā)明在掛漿以后采用柔性精密刮刀，將電極表面刮平整，由于三維導(dǎo)電骨架通孔率高，漿料兩面串通，兩面同時(shí)一次烘干，電極兩面比較均勻。[0015]對(duì)比例
請(qǐng)?zhí)峁?duì)比例的鋰二次電池的具體參數(shù)。
[0016]a、將1.5重量份的羧甲基纖維素鈉和98.5重量份的去離子水放入打漿機(jī)的漿斗里打成透明狀膠體待用；
b、將60重量份的人工石墨和2重量份的超導(dǎo)碳黑分別加入到打漿機(jī)漿斗待用透明膠狀體里，攪拌4小時(shí)后加入2.5% 丁苯橡膠乳繼續(xù)攪拌均勻，得到負(fù)極電極漿料；
C、用涂履機(jī)將制得的負(fù)極漿料涂履在銅箔的一面上烘干、收卷，再翻轉(zhuǎn)來(lái)將正極漿料涂履在銅箔的另一面、烘干；
d、用雙輥將烘干的極片輾壓成110-130微米厚；
e、將輾壓后的極片經(jīng)過(guò)裁切得到鋰二次電池的負(fù)極電極；
f、然后將其和隔膜、正極依次疊在一起卷繞成電芯，裝殼、點(diǎn)底、焊蓋帽、注液、封口、化成制成鋰二次電池。[0017]經(jīng)測(cè)試，以此工藝制成的18650型號(hào)的鋰二次電池平均內(nèi)阻33毫歐，平均容量在1980毫安時(shí)左右。
[0018]實(shí)施例1
一種鋰二次電池的負(fù)極電極制備工藝包括如下步驟:
a、將I重量份的羧甲基纖維素鈉和95重量份的去離子水放入打漿機(jī)的漿斗里打成透明狀膠體待用；
b、將55重量份的人工石墨直接加入到打漿機(jī)漿斗里待用的透明狀膠體中，攪拌4小時(shí)后加入I重量份的丁苯橡膠乳繼續(xù)攪拌均勻，得到負(fù)極電極漿料；
C、將泡沫銅輥壓至原始厚度的55~70% ；
d、將輥壓后的泡沫銅浸入打漿機(jī)的漿斗里，通過(guò)漿斗里的擠漿輥在泡沫銅內(nèi)擠進(jìn)負(fù)漿
料；
e、將已經(jīng)擠進(jìn)負(fù)極漿料的泡沫銅表面用刮漿刀刮平；
f、將已經(jīng)擠上負(fù)極漿料并刮平的三維導(dǎo)電漿帶以豎直狀態(tài)經(jīng)過(guò)制膜爐進(jìn)行烘干，制膜爐的溫度控制在6(T90°C，烘干時(shí)間控制在0.4^1.0小時(shí)；
g、將已經(jīng)烘干的三維導(dǎo)電漿帶輥壓至原始厚度的35%~45%，再經(jīng)過(guò)裁切得到鋰二次電池的負(fù)極電極。
[0019]將對(duì)比例的負(fù)極電極替換成本實(shí)施例制成的負(fù)極電極并裝配成型號(hào)為18650的鋰二次電池后，經(jīng)測(cè)試，鋰二`次電池的內(nèi)阻為24.5毫歐，相比對(duì)比例降低了 8.5毫歐，鋰二次電池的容量提高至2172.06毫安時(shí)，相比對(duì)比例提高了 9.7%。
[0020]實(shí)施例2
一種鋰二次電池的負(fù)極電極制備工藝，其特征是該制備工藝包括如下步驟:
a、將5重量份的羧甲基纖維素鈉和99重量份的去離子水放入打漿機(jī)的漿斗里打成透明狀膠體待用；
b、將65重量份的天然石墨直接加入到打漿機(jī)漿斗里待用的透明狀膠體中，攪拌4小時(shí)后加入3重量份的丁苯橡膠乳繼續(xù)攪拌均勻，得到負(fù)極電極漿料；
C、將切拉銅網(wǎng)輥壓至原始厚度的80%~95% ；
d、將輥壓后的微切拉銅網(wǎng)浸入打漿機(jī)的漿斗里，通過(guò)漿斗里的擠漿輥在微切拉銅網(wǎng)內(nèi)擠進(jìn)負(fù)漿料；
e、將已經(jīng)擠進(jìn)負(fù)極漿料的微切拉銅網(wǎng)表面用刮漿刀刮平；
f、將已經(jīng)擠上負(fù)極漿料并刮平的三維導(dǎo)電漿帶以豎直狀態(tài)經(jīng)過(guò)制膜爐進(jìn)行烘干，制膜爐的溫度控制在6(T90°C，烘干時(shí)間控制在0.4^1.0小時(shí)；
g、將已經(jīng)烘干的三維導(dǎo)電漿帶輥壓至原始厚度的35%~45%，再經(jīng)過(guò)裁切得到鋰二次電池的負(fù)極電極。
[0021]將對(duì)比例的負(fù)極電極替換成本實(shí)施例制成的負(fù)極電極并裝配成型號(hào)為18650的鋰二次電池后，經(jīng)測(cè)試，鋰二次電池的內(nèi)阻為25毫歐，相比對(duì)比例降低了 8毫歐，鋰二次電池的容量提高至2178毫安時(shí)，相比對(duì)比例提高了 10%。
[0022]實(shí)施例3
一種鋰二次電池的負(fù)極電極制備工藝包括如下步驟:
a、將3重量份的羧甲基纖維素鈉和97重量份的去離子水放入打漿機(jī)的漿斗里打成透明狀膠體待用；
b、將60重量份的石油焦直接加入到打漿機(jī)漿斗里待用的透明狀膠體中，攪拌4小時(shí)后加入2重量份的丁苯橡膠乳繼續(xù)攪拌均勻，得到負(fù)極電極漿料；
C、將穿孔銅箔通過(guò)調(diào)整輥調(diào)整平整；
d、將調(diào)整后的微穿孔銅箔浸入打漿機(jī)的漿斗里，通過(guò)漿斗里的擠漿輥在微穿孔銅箔上擠進(jìn)負(fù)漿料；
e、將已經(jīng)擠進(jìn)負(fù)極漿料的微穿孔銅箔表面用刮漿刀刮平；
f、將已經(jīng)擠上負(fù)極漿料并刮平的三維導(dǎo)電漿帶以豎直狀態(tài)經(jīng)過(guò)制膜爐進(jìn)行烘干，制膜爐的溫度控制在6(T90°C，烘干時(shí)間控制在0.4^1.0小時(shí)；
g、將已經(jīng)烘干的三維導(dǎo)電漿帶輥壓至原始厚度的35%~45%，再經(jīng)過(guò)裁切得到鋰二次電池的負(fù)極電極。
[0023]將對(duì)比例的負(fù)極電極替換成本實(shí)施例制成的負(fù)極電極并裝配成型號(hào)哦為18650的鋰二次電池后，經(jīng)測(cè)試，鋰二次電池的內(nèi)阻為25.9毫歐，相比對(duì)比例降低了 7.1毫歐，鋰二次電池的容量為2187.9毫安時(shí)，相比對(duì)比例提高了 10.5%。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰二次電池的負(fù)極電極制備工藝，其特征是該制備工藝包括如下步驟: a、將I飛重量份的羧甲基纖維素鈉和95~99重量份的去離子水放入打漿機(jī)的漿斗里打成透明狀膠體待用； b、將55飛5重量份的負(fù)極活性材料直接加入到打漿機(jī)漿斗里待用的透明狀膠體中，攪拌3飛小時(shí)后加入f 3重量份的丁苯橡膠乳繼續(xù)攪拌均勻，得到負(fù)極電極漿料； C、將三維導(dǎo)電骨架輥壓至原始厚度的55%~70% ； d、將輥壓后的三維導(dǎo)電骨架浸入打漿機(jī)的漿斗里，通過(guò)漿斗里的擠漿輥在三維導(dǎo)電骨架內(nèi)擠上負(fù)極電極漿料； e、將已經(jīng)擠上負(fù)極電極漿料的三維導(dǎo)電骨架表面用刮漿刀刮平； f、將已經(jīng)擠上負(fù)極電極漿料并刮平的三維導(dǎo)電漿帶以豎直狀態(tài)經(jīng)過(guò)制膜爐進(jìn)行烘干，制膜爐的溫度控制在6(T90°C，烘干時(shí)間控制在0.r1.0小時(shí)； g、將已經(jīng)烘干的三維導(dǎo)電漿帶輥壓至原始厚度的35%~45%，再經(jīng)過(guò)裁切得到鋰二次電池的負(fù)極電極。
2.如權(quán)利要求1所述的鋰二次電池的負(fù)極電極制備工藝，其特征是:所述的三維導(dǎo)電骨架為泡沫銅、穿孔銅箔或者切拉銅網(wǎng)中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的鋰二次電池的負(fù)極電極制備工藝，其特征是:所述負(fù)極活性材料為人工石墨、天然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹(shù)脂碳、二氧化鈦中的一種或者它們兩種或者兩種以上的組合。
【文檔編號(hào)】H01M4/1393GK103700810SQ201310738284
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】翟恩宏 申請(qǐng)人:安徽億諾新能源有限責(zé)任公司