經(jīng)過兩段法和鉬的化合物處理的正極鋁箔集流體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及經(jīng)過兩段法和鉬的化合物處理的正極鋁箔集流體，其特征在于：將鋁箔分別通過除油步驟和轉(zhuǎn)化膜形成步驟制得正極鋁箔集流體。所述的轉(zhuǎn)化膜形成步驟是將通過除油步驟處理的鋁箔用鉬酸鹽轉(zhuǎn)化液在45℃～98℃溫度區(qū)間處理1min～150min，用水沖洗干凈，最后自然干燥或用70℃～180℃溫度區(qū)間的熱空氣干燥，制得正極鋁箔集流體。制備的正極鋁箔集流體在電池或超級(jí)電容器中使用時(shí)，具有耐折性好、與正極材料的粘結(jié)力強(qiáng)、阻抗小、充放電性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】經(jīng)過兩段法和鉬的化合物處理的正極鋁箔集流體
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電池和超級(jí)電容器制備的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種可用于鋰電池、鋰離子電池、聚合物電池和超級(jí)電容器的，用兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體。
技術(shù)背景
[0002]鋰離子電池具有電池電壓高、能量密度高、無記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命長、自放電低等優(yōu)點(diǎn)，正極材料的性能對(duì)鋰離子電池的性能起著決定的作用。目前，鋰離子電池主要由有機(jī)電解液(聚合物電解質(zhì))、隔膜、正極、負(fù)極、集流體等部件組成。由于鋰離子電池使用的液態(tài)有機(jī)電解液(或聚合物電解質(zhì))的導(dǎo)電能力較弱，為了實(shí)現(xiàn)鋰離子電池的大電流充放電性能，鋰離子電池的正極材料和負(fù)極材料一般都加工成粉末狀，再將正極材料的粉末或負(fù)極材料的粉末用粘合劑等粘結(jié)在集流體上，實(shí)現(xiàn)電流的收集。因此，對(duì)于鋰離子電池來說，集流體的表面狀況、集流體與正極材料和負(fù)極材料間的接觸阻抗、集流體在充放電過程中表面狀況變化情況對(duì)電池的性能有很大的影響。例如，充電時(shí)，鋰離子電池的正極鋁箔集流體容易發(fā)生鈍化而增大電極的極化，使電池的充放電性能明顯下降；鋰離子電池的正極鋁箔集流體與正極材料間粘接不牢固而出現(xiàn)掉粉的現(xiàn)象，影響電池的充放電性能和電池的安全性。
[0003]鋰離子電池的正極材料的粉末與鋁箔集流體粘結(jié)時(shí)，粘結(jié)部分是由被粘鋁箔、粘膠劑和石墨導(dǎo)電劑等部分組成。其中每一部分都影響粘結(jié)性能。目前，對(duì)被粘結(jié)鋁箔表面進(jìn)行處理的研究較少，主要通過在鋰離子電池正極的鋁箔集流體上預(yù)先涂覆石墨烯或碳粉等改善鋁箔的性能，以實(shí)現(xiàn)以下作用。如，抑制電池極化，減少熱效應(yīng)，提高倍率性能、降低電池內(nèi)阻，明顯降低循環(huán)過程的動(dòng)態(tài)內(nèi)阻增幅；提高電池的一致性，增加電池的循環(huán)壽命；提聞活性物質(zhì)與集流體的粘附力，降低極片制造成本；保護(hù)集流體不被電解液腐蝕；提聞磷酸鐵鋰電池的高溫和低溫性能，改善磷酸鐵鋰、鈦酸鋰材料的加工性能。不過，上述預(yù)先在鋁箔集流體上涂覆石墨烯、碳粉等方法對(duì)于改善正極鋁箔集流體性能的作用有限，且制備工藝復(fù)雜、成本高，為此本發(fā)明采用簡(jiǎn)單的表面處理的方法改善鋰離子電池正極鋁箔集流體的表面性能，減少鋰離子電池正極鋁箔集流體與正極材料間的阻抗、減少正極的掉粉現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為避免現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明采用簡(jiǎn)單的表面處理的方法改善電池和超級(jí)電容器的正極鋁箔集流體的表面性能，減小正極鋁箔集流體與正極材料間阻抗、減少正極的掉粉現(xiàn)象、改善電池的一致性，使樣品的大電流放電性能明顯的改善。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是:
將鋁箔分別通過除油步驟和轉(zhuǎn)化膜形成步驟制得經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體。
[0005]所述的除油步驟是將鋁箔置于除油溶液中，在70°C下處理lmin，使金屬基體暴露出來。所述的除油溶液的組成是=NaOH 20g/L, Na3PO4- 12 H2O 40g/L, Na2CO3 15g/L，Na2SiO3*9 H2O 8g/L，辛基苯酚聚氧乙烯醚3g/L。
[0006]所述的轉(zhuǎn)化膜形成步驟是將經(jīng)過除油步驟處理的鋁箔置于鑰酸鹽轉(zhuǎn)化液中，在45°C?98°C溫度區(qū)間處理Imin?150 min,然后用水沖洗干凈,最后自然干燥或用70°C?180°C溫度區(qū)間的熱空氣干燥，制得經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體。
[0007]所述的鑰酸鹽轉(zhuǎn)化液的組成如下:鑰酸鹽I g/L?15 g/L，氯化銨3 g/L?15g/L,濃氨水 2 ml/L ?15 ml/L。
[0008]所述的濃氨水的濃度在25 w.t.%?28 w.t.%范圍內(nèi)。
[0009]所述的鑰酸鹽是鑰酸鈉、鑰酸鉀、鑰酸鈣、鑰酸鎂或鑰酸銨。
[0010]經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體在電池或超級(jí)電容器中使用時(shí)，具有耐折性好、與正極材料的粘結(jié)力強(qiáng)、阻抗小、充放電性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明。實(shí)施例僅是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步補(bǔ)充和說明，而不是對(duì)發(fā)明的限制。
[0012]實(shí)施例1
將鋁箔分別通過除油步驟和轉(zhuǎn)化膜形成步驟制得經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體。所述的除油步驟是將鋁箔置于除油溶液中，在70°C下處理lmin，使金屬基體暴露出來。所述的除油溶液的組成是:NaOH 20g/L, Na3PO4- 12 H2O 40g/L, Na2CO315g/L, Na2Si03*9 H2O 8g/L，辛基苯酚聚氧乙烯醚 3g/L。
[0013]所述的轉(zhuǎn)化膜形成步驟是將經(jīng)過除油步驟處理的鋁箔置于鑰酸鹽轉(zhuǎn)化液中，在68°C處理lOmin，用水沖洗干凈，最后自然干燥，制得經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極招箔集流體。所述的鑰酸鹽轉(zhuǎn)化液的組成如下:鑰酸鈉8 g/L,氯化銨8 g/L, 25 wt.%濃氨水5 ml/L。經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體對(duì)折180°后回復(fù)至原來狀態(tài)記為180°，再折180°記為360°，依此類推。試驗(yàn)表明，經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體連續(xù)折6200°不會(huì)折斷。將3g聚偏氟乙烯樹脂溶于29ml 二甲基乙酰胺制備粘膠。將該粘膠涂覆在經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體上，經(jīng)過180°C加熱處理IOmin后的剝離強(qiáng)度達(dá)到0.07623 N/mm2以上。當(dāng)將鋁箔和經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體分別作為鋰離子電池的磷酸亞鐵鋰正極的集流體時(shí)，用2C倍率電流充放電時(shí)，以鋁箔作正極集流體的第I循環(huán)放電容量為97mAh/g;而以經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體作為正極集流體的第I循環(huán)放電容量為119mAh/g。
[0014]經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體作為鋰離子電池的正極集流體時(shí)，具有耐折性好、與正極材料的粘結(jié)力強(qiáng)、阻抗小、充放電性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。
[0015]實(shí)施例2
將鋁箔分別通過除油步驟和轉(zhuǎn)化膜形成步驟制得經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體。所述的除油步驟是將鋁箔置于于除油溶液中，在70°C下處理lmin，使金屬基體暴露出來。所述的除油溶液的組成是:NaOH 20g/L, Na3PO4- 12 H2O 40g/L, Na2CO315g/L, Na2Si03*9 H2O 8g/L，辛基苯酚聚氧乙烯醚 3g/L。
[0016]所述的轉(zhuǎn)化膜形成步驟是將經(jīng)過除油步驟處理的鋁箔置于鑰酸鹽轉(zhuǎn)化液中，在98°C處理150 min，用水沖洗干凈，然后自然干燥，制得經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體。
[0017]所述的鑰酸鹽轉(zhuǎn)化液的組成如下:鑰酸鈉15 g/L，氯化銨15 g/L, 28 w.t.%濃氨水 15 ml/Lo
[0018]經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體作為鋰離子電池的正極集流體時(shí)，具有耐折性好、與正極材料的粘結(jié)力強(qiáng)、阻抗小、充放電性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。
[0019]實(shí)施例3
將鋁箔分別通過除油步驟和轉(zhuǎn)化膜形成步驟制得經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體。所述的除油步驟是將鋁箔置于除油溶液中，在70°C下處理lmin，使金屬基體暴露出來。所述的除油溶液的組成是:NaOH 20g/L, Na3PO4- 12 H2O 40g/L, Na2CO315g/L, Na2Si03*9 H2O 8g/L，辛基苯酚聚氧乙烯醚 3g/L。
[0020]所述的轉(zhuǎn)化膜形成步驟是將經(jīng)過除油步驟處理的鋁箔置于鑰酸鹽轉(zhuǎn)化液中，在45°C處理lmin，用水沖洗干凈，然后用100°C的熱空氣干燥，制得經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體。
[0021]所述的鑰酸鹽轉(zhuǎn)化液的組成如下:鑰酸鉀I g/L，氯化銨3 g/L, 26 w.t.%濃氨水 2 ml/Lo
[0022]經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體作為鋰離子電池的正極集流體時(shí)，具有耐折性好、與正極材料的粘結(jié)力強(qiáng)、阻抗小、充放電性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。
[0023]實(shí)施例4
將鋁箔分別通過除油步驟和轉(zhuǎn)化膜形成步驟制得經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體。所述的除油步驟是將鋁箔置于除油溶液中，在70°C下處理lmin，使金屬基體暴露出來。所述的除油溶液的組成是:NaOH 20g/L, Na3PO4- 12 H2O 40g/L, Na2CO315g/L, Na2Si03*9 H2O 8g/L，辛基苯酚聚氧乙烯醚 3g/L。
[0024]所述的轉(zhuǎn)化膜形成步驟是將經(jīng)過除油步驟處理的鋁箔置于鑰酸鹽轉(zhuǎn)化液中，在98°C處理lOOmin，用水沖洗干凈，然后用180°C的熱空氣干燥，制得經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體。
[0025]所述的鑰酸鹽轉(zhuǎn)化液的組成如下:鑰酸鈣5 g/L，氯化銨5 g/L, 25 w.t.%濃氨水 10 ml/Lo
[0026]經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體作為鋰離子電池的正極集流體時(shí)，具有耐折性好、與正極材料的粘結(jié)力強(qiáng)、阻抗小、充放電性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。
[0027]實(shí)施例5
將鋁箔分別通過除油步驟和轉(zhuǎn)化膜形成步驟制得經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體。所述的除油步驟是將鋁箔置于除油溶液中，在70°C下處理lmin，使金屬基體暴露出來。所述的除油溶液的組成是:Na0H 20g/L, Na3PO4- 12 H2O 40g/L, Na2CO315g/L, Na2Si03*9 H2O 8g/L，辛基苯酚聚氧乙烯醚 3g/L。
[0028]所述的轉(zhuǎn)化膜形成步驟是將經(jīng)過除油步驟處理的鋁箔置于鑰酸鹽轉(zhuǎn)化液中，在98°C處理lmin，用水沖洗干凈，然后用70°C的熱空氣干燥，制得經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體。
[0029]所述的鑰酸鹽轉(zhuǎn)化液的組成如下:鑰酸鈉10 g/L，氯化銨3 g/L, 28 w.t.%濃氨水 15 ml/Lo
[0030]經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體作為鋰離子電池的正極集流體時(shí)，具有耐折性好、與正極材料的粘結(jié)力強(qiáng)、阻抗小、充放電性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。
[0031]實(shí)施例6
將鋁箔分別通過除油步驟和轉(zhuǎn)化膜形成步驟制得經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體。所述的除油步驟是將鋁箔置于除油溶液中，于70°C處理lmin，使金屬基體暴露出來。所述的除油溶液的組成是:NaOH 20g/L, Na3PO4- 12 H2O 40g/L, Na2CO3 15g/L, Na2Si03*9 H2O 8g/L，辛基苯酚聚氧乙烯醚3g/L。
[0032]所述的轉(zhuǎn)化膜形成步驟是將經(jīng)過除油步驟處理的鋁箔置于鑰酸鹽轉(zhuǎn)化液中，在55°C處理150 min，用水沖洗干凈，然后用170°C的熱空氣干燥，制得經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體。
[0033]所述的鑰酸鹽轉(zhuǎn)化液的組成如下:鑰酸鎂I g/L，氯化銨15 g/L, 27 w.t.%濃氨水 15 ml/Lo
[0034]經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體作為鋰離子電池的正極集流體時(shí)，具有耐折性好、與正極材料的粘結(jié)力強(qiáng)、阻抗小、充放電性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。
[0035]實(shí)施例7
將鋁箔分別通過除油步驟和轉(zhuǎn)化膜形成步驟制得經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體。所述的除油步驟是將鋁箔置于除油溶液中，于70°C處理lmin，使金屬基體暴露出來。所述的除油溶液的組成是:NaOH 20g/L, Na3PO4- 12 H2O 40g/L, Na2CO3 15g/L, Na2Si03*9 H2O 8g/L，辛基苯酚聚氧乙烯醚3g/L。
[0036]所述的轉(zhuǎn)化膜形成步驟是將經(jīng)過除油步驟處理的鋁箔置于鑰酸鹽轉(zhuǎn)化液中，在45°C處理lmin，用水沖洗干凈，然后用70°C的熱空氣干燥，制得經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體。
[0037]所述的鑰酸鹽轉(zhuǎn)化液的組成如下:鑰酸銨15 g/L，氯化銨3 g/L, 25 w.t.%濃氨水 2 ml/Lo
[0038]經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體作為鋰離子電池的正極集流體時(shí)，具有耐折性好、與正極材料的粘結(jié)力強(qiáng)、阻抗小、充放電性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體，其特征在于:將鋁箔分別通過除油步驟和轉(zhuǎn)化膜形成步驟制得經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體； 所述的除油步驟是將鋁箔置于除油溶液中，于70°c處理lmin，使金屬基體暴露出來；所述的除油溶液的組成是:NaOH 20g/L, Na3PO4* 12 H2O 40g/L, Na2CO3 15g/L, Na2Si03*9H2O 8g/L，辛基苯酚聚氧乙烯醚3g/L; 所述的轉(zhuǎn)化膜形成步驟是將經(jīng)過除油步驟處理的鋁箔置于鑰酸鹽轉(zhuǎn)化液中，在45°C?98°C溫度區(qū)間處理Imin?150 min,然后用水沖洗干凈,最后自然干燥或用70°C?180°C溫度區(qū)間的熱空氣干燥，制得經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體； 所述的鑰酸鹽轉(zhuǎn)化液的組成如下:鑰酸鹽I g/L?15 g/L,氯化銨3 g/L?15 g/L,濃氨水2 ml/L?15 ml/Lo
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體，其特征在于所述的鑰酸鹽是鑰酸鈉、鑰酸鉀、鑰酸鈣、鑰酸鎂或鑰酸銨。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體，其特征在于所述的濃氨水的濃度在25 w.t.%?28 w.t.%范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體，其特征在于所述的經(jīng)過兩段法和鑰的化合物處理的正極鋁箔集流體用于鋰電池、鋰離子電池、聚合物電池或超級(jí)電容器。
【文檔編號(hào)】H01G11/86GK103887517SQ201410125081
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】童慶松, 粟雪, 鄭瑩潁, 李秀華, 任媛媛, 潘國濤, 呂超, 吳欽緣 申請(qǐng)人:福建師范大學(xué)