一種高功率鋰離子電池極片及其制備工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種高功率鋰離子電池極片及其制備工藝，該電池極片設(shè)有集流體，集體流體正反兩面涂有導(dǎo)電基層，導(dǎo)電基層上再涂覆有活性物質(zhì)涂層，導(dǎo)電基層由質(zhì)量比為75~95%：7~25%的導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑組成。將粘結(jié)劑與有機(jī)溶劑混合，得粘結(jié)液；導(dǎo)電劑后與粘結(jié)液攪拌，得漿料；將漿料用膠體磨研磨，調(diào)節(jié)粘度為300~1000mpa.s，過(guò)篩得導(dǎo)電漿料，將導(dǎo)電漿料涂覆于集流體正反兩面，烘干、壓實(shí)得導(dǎo)電基層；將活性物質(zhì)涂覆于導(dǎo)電基層之上，烘干、壓實(shí)得高功率鋰離子動(dòng)力電池片。本發(fā)明可提高電池片的導(dǎo)電率，在同等面密度條件下的電池片，電池的倍率放電性能和放電平臺(tái)都比較高，40C倍率電流放電條件下能保持94%以上的容量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種高功率鋰離子電池極片及其制備工藝【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子電池制造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體來(lái)說(shuō)是一種高功率鋰離子電池極片及其制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]在全球面臨日益嚴(yán)重的環(huán)境和能源問(wèn)題的情況下，尋求高效率而又可再生的綠色能源，是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步的必然趨勢(shì)。當(dāng)前動(dòng)力電池已被世界發(fā)達(dá)國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的新型綠色電源之一。
[0003]鋰離子電池具有無(wú)污染、無(wú)記憶效應(yīng)、比能量高、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，90年代初開(kāi)始廣泛的應(yīng)用于移動(dòng)通訊和筆記本電腦中，且得到了快速發(fā)展。當(dāng)前鋰離子電池也開(kāi)始應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)助力車(chē)、小型電動(dòng)游挺等電動(dòng)交通工具的動(dòng)力能源，由于這些電動(dòng)交通工具在啟動(dòng)和爬坡時(shí)，需要大電流的輸出，普通的鋰離子電池由于內(nèi)阻較高、發(fā)熱量大，只能滿足3C以內(nèi)的放電要求，在高功率放電時(shí)極性間產(chǎn)生的電壓降大，難以滿足動(dòng)力電池高功率放電的要求。因此產(chǎn)生一種鋰離子動(dòng)力電池，鋰離子動(dòng)力電池除了具有普通鋰離子電池的性能，還具有容量大，能在3~5C電流倍率下持續(xù)放電。但是，隨著電動(dòng)交通工具的不斷發(fā)展，3~5C倍率放電的鋰離子電池已經(jīng)很難滿足現(xiàn)有電動(dòng)交通工具的要求，需要一種能夠持續(xù)5~40C電流輸出的高功率鋰離子電池來(lái)滿足上述交通工具動(dòng)力能源。
[0004]公布號(hào)CN 102618097A的發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種鋰離子電池用導(dǎo)電基底涂料、鋰離子電池電極以及鋰離子電池，該專(zhuān)利采用水系CMC與SBR作為導(dǎo)電基底層涂料的粘結(jié)劑，磷片石墨和碳黑作為導(dǎo) 電劑，先進(jìn)行干粉粉碎、分級(jí)，再加入CMC膠液中進(jìn)行粉碎、分級(jí)、分散，最后加入SBR攪拌得到導(dǎo)電基底涂料，工藝復(fù)雜，而且需要幾種不同設(shè)備加工制作，對(duì)設(shè)備要求高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)在技術(shù)的不足，提供一種降低電池片內(nèi)阻，提高電池片導(dǎo)電率，減少大倍率放電時(shí)電池片發(fā)熱量，提高電池大電流放電性能的鋰離子動(dòng)力電池極片及其制備工藝。
[0006]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種高功率鋰離子電池極片，包括集流體，集流體正反面均涂有厚度為0.5^4um的導(dǎo)電基層，導(dǎo)電基層上再涂覆有活性物質(zhì)涂層，所述導(dǎo)電基層由導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑組成，導(dǎo)電劑與粘結(jié)劑的質(zhì)量比為75、5%:7~25%，導(dǎo)電劑選自科琴黑、碳納米管、導(dǎo)電石墨、納米碳纖維、Super P的一種或兩種以上混合物，所述粘結(jié)劑選自分子量為8(Tl50萬(wàn)之間的聚偏氟乙烯。
[0007]上述一種高功率鋰離子電池極片的制備工藝，包括如下步驟:(I)將粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑真空烘烤60~240分鐘；(2)將有機(jī)溶劑加熱到4(T60°C之間；(3)將步驟(1)的粘結(jié)劑和步驟(2)有機(jī)溶劑加入到攪拌機(jī)中攪拌60-180分鐘，得膠液；(4)將步驟(1)的導(dǎo)電劑加入到步驟(3)的膠液中高速攪拌100-240分鐘，得粗體漿料；(5)將步驟(4)的粗體漿料加入膠體磨中研磨30~120分鐘，調(diào)節(jié)粘度，粘度范圍為30(T1000mpa.s ；(6)真空慢速攪拌30-60分鐘除氣泡，過(guò)篩，得導(dǎo)電漿料；(7)將導(dǎo)電漿料涂刷在集流體的正反兩面，烘干、壓實(shí)，得集流體導(dǎo)電基層；(8)將活性物質(zhì)料漿涂覆于集流體導(dǎo)電基層上形成活性物質(zhì)涂層，烘干，得高功率鋰離子電池片。
[0008]上述步驟(1)真空烘烤的真空度為-0.08^-0.1MPa，溫度為8(Tl50°C ;步驟(3)攪拌機(jī)的攪拌速度為800-2000轉(zhuǎn)/分鐘；步驟(4)中導(dǎo)電劑與步驟(3)膠液的攪拌速度為1800^3000轉(zhuǎn)/分鐘；步驟(5)膠體磨的研磨速度為2500~4000轉(zhuǎn)/分鐘；步驟(7)導(dǎo)電漿料涂刷是采用高壓噴涂或印刷的方式涂在集流體的正反兩面。
[0009]上述一種高功率鋰離子電池極片的制備工藝的技術(shù)方案中，活性活物質(zhì)涂層的密度在10(T300g/m2，活性物質(zhì)料漿由以下物質(zhì)按質(zhì)量百分比組成:活性物質(zhì)85、6%，導(dǎo)電劑I~6%，粘結(jié)劑2~5%。
[0010]上述活性物質(zhì)分為正極活性物質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)，正極活性物質(zhì)為鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰中的一種或兩種以上混合；負(fù)極活性物質(zhì)為人造石墨、中間相碳微球、復(fù)合石墨中的一種或兩種以上混合。
[0011]由上述對(duì)本發(fā)明的描述可知，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、本發(fā)明的電池片通過(guò)先在集流體上噴涂導(dǎo)電基層再涂覆活性物質(zhì)，減小活性物質(zhì)與集流體間內(nèi)阻，提高電池片的導(dǎo)電率，在同等面密度條件下的電池片，電池的倍率放電性能和放電平臺(tái)都比較 高，40C倍率電流放電條件下能保持94%以上的容量。
[0012]2、本發(fā)明方法選用有機(jī)溶劑作為溶劑，使導(dǎo)電劑更易分散均勻，導(dǎo)電率更高，操作更簡(jiǎn)單。
[0013]3、本發(fā)明制造方法通過(guò)先膠體液與導(dǎo)電劑攪拌，再進(jìn)行膠體磨研磨、高頻震動(dòng)、高速旋渦分散，使?jié){料中各組分混合更充分均勻、細(xì)膩。
[0014]4、本發(fā)明通過(guò)先壓實(shí)導(dǎo)電基層，再涂覆活性物質(zhì)的方法，可以使導(dǎo)電涂層與集流體之間內(nèi)阻更小，電池放電倍率更高。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的電池倍率放電電壓曲線圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的電池倍率放電百分比曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1
1、漿料制備
(O導(dǎo)電漿料的制備
首先將30g的科琴黑與體積為科琴墨1/3的聚銨脂球球磨30-120分鐘；球磨后科琴黑和8.Sg粘結(jié)劑分別放入到真空烤箱中，在8(T15(TC下真空烘烤120分鐘，真空度為:-0.09MPa ;稱(chēng)取100g有機(jī)溶劑加熱到4(T60°C ;將粘結(jié)劑加入到有機(jī)溶劑中，真空攪拌60-80分鐘，攪拌速度為:800-2000轉(zhuǎn)/分鐘，得膠液；將烘烤后的30g科琴黑加入到膠液中，高速攪拌100~240分鐘，攪拌速度為1800~3000轉(zhuǎn)/分鐘；真空慢速攪拌30~60分鐘除氣泡及調(diào)節(jié)粘度，粘度范圍為50(T1000mpa.s，過(guò)篩，得導(dǎo)電漿料。
[0017](2)正極漿料制備
首先分別稱(chēng)取鈷酸鋰5000g、Super P222g、VGCFlllg、粘結(jié)劑222g放入到120°C的真空烘烤箱烘烤60-180分鐘；然后將粘結(jié)劑與有機(jī)溶劑真空攪拌60-120分鐘；接著加入VGCF真空高速攪拌6(Tl20分鐘；再加入Super P真空高速攪拌6(Tl20分鐘；最后加入鈷酸鋰真空高速攪拌120~240分鐘；真空慢速攪拌，調(diào)節(jié)粘度，粘度范圍為5000~12000 mpa.S，過(guò)篩，得正極漿料。
[0018](3)負(fù)極漿料制備
制備工藝基本與正極相同，不同的是所采取的原料以及粘度的調(diào)節(jié)。負(fù)極的原料為:中間相碳微球 3000g、Super P97g、VGCF27g、粘結(jié)劑 130g ;粘度范圍為:3000^7000 mpa.S。
[0019]2、制片 將導(dǎo)電漿料高壓噴涂在集流體的正反兩，經(jīng)烘干后壓實(shí)，壓實(shí)后的導(dǎo)電層為0.5^2um ；再將活性物質(zhì)漿料涂覆在導(dǎo)電層上，烘干，活性物質(zhì)涂層的密度為280g/m2，壓實(shí)，得高功率動(dòng)力電池片。
[0020]本實(shí)施例所制得的電池片的電池倍率放電電壓曲線圖與電池倍率放電百分比曲線圖分別如圖1和圖2所示，其中，圖1中橫坐標(biāo)為放電容量(mAh)，縱坐標(biāo)為電壓(mV)，分別為0.5C、1C、5C、10C、20C、30C、35C、40C放電曲線;圖2中橫坐標(biāo)為放電倍率(C)，容量百分比(％)。
[0021]實(shí)施例2
與實(shí)施例1基本相同，其主要區(qū)別在于導(dǎo)電劑由70%的科琴黑與30%的VGCF組成，正極料漿的組分包括鈷酸鋰5000g、Super P191g、VGCF81g、粘結(jié)劑191.3g，正極料漿的組分包括中間相碳微球 3000g、Super P64.9g、VGCF64.9g、粘結(jié)劑 113.5g。
[0022]上述僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對(duì)本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)范圍的行為。
【權(quán)利要求】
1.一種高功率鋰離子電池極片，包括集流體，其特征在于:所述集流體正反面均涂有厚度為0.5^4um的導(dǎo)電基層，所述導(dǎo)電基層上再涂覆有活性物質(zhì)涂層，所述導(dǎo)電基層由導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑組成，導(dǎo)電劑與粘結(jié)劑的質(zhì)量比為75、5%:7~25%，導(dǎo)電劑選自科琴黑、碳納米管、導(dǎo)電石墨、納米碳纖維、Super P的一種或兩種以上混合物，所述粘結(jié)劑選自分子量為80^150萬(wàn)之間的聚偏氟乙烯。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高功率鋰離子電池極片的制備工藝，其特征在于，包括如下步驟: (1)將粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑真空烘烤60-240分鐘； (2)將有機(jī)溶劑加熱到40~60°C之間； (3)將步驟(1)的粘結(jié)劑和步驟(2)有機(jī)溶劑加入到攪拌機(jī)中攪拌60-180分鐘，得膠液； (4)將步驟(1)的導(dǎo)電劑加入到步驟(3)的膠液中高速攪拌100-240分鐘，得粗體漿料； (5)將步驟(4)的粗體漿料加入膠體磨中研磨30-120分鐘，調(diào)節(jié)粘度，粘度范圍為300~1000mpa.s ； (6)真空慢速攪拌30-60分鐘除氣泡，過(guò)篩，得導(dǎo)電漿料； (7)將導(dǎo)電漿料涂刷在集流體的正反兩面，烘干、壓實(shí)，得集流體導(dǎo)電基層； (8)將活性物質(zhì)料漿涂覆于集流體導(dǎo)電基層上形成活性物質(zhì)涂層，烘干，得高功率鋰離子電池片。
3.如權(quán)利要求2所述的一種高功率鋰離子電池極片的制備工藝，其特征在于:步驟(1)所述真空烘烤，真空度為-0.08~-0.1MPa，溫度為8(Tl50°C。
4.如權(quán)利要求2所述的一種高功率鋰離子電池極片的制備工藝，其特征在于:步驟(3)所述攪拌機(jī)的攪拌速度為800-2000轉(zhuǎn)/分鐘。
5.如權(quán)利要求2所述的一種高功率鋰離子電池極片的制備工藝，其特征在于:步驟(4)中導(dǎo)電劑與步驟(3)膠液的攪拌速度為1800-3000轉(zhuǎn)/分鐘。
6.如權(quán)利要求2所述的一種高功率鋰離子電池極片的制備工藝，其特征在于:步驟(5)膠體磨的研磨速度為2500~4000轉(zhuǎn)/分鐘。
7.如權(quán)利要求2所述的一種高功率鋰離子電池極片的制備工藝，其特征在于:步驟(7)所述的導(dǎo)電漿料涂刷，采用高壓噴涂或印刷的方式涂在集流體的正反兩面。
8.如權(quán)利要求2所述的一種高功率鋰離子電池極片的制備工藝，其特征在于:所述活性物質(zhì)料漿由以下物質(zhì)按質(zhì)量百分比組成:活性物質(zhì)85、6%，導(dǎo)電劑1飛％，粘結(jié)劑2~5%。
9.如權(quán)利要求8所述的一種高功率鋰離子電池極片的制備工藝，其特征在于:所述的活性物質(zhì)分為正極活性物質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)，正極活性物質(zhì)為鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰中的一種或兩種以上混合；負(fù)極活性物質(zhì)為人造石墨、中間相碳微球、復(fù)合石墨中的一種或兩種以上混合。
10.如權(quán)利要求2所述的一種高功率鋰離子電池極片的制備工藝，其特征在于:步驟(8)所述的活性活物質(zhì)涂層的密度在100~300g/m2。
【文檔編號(hào)】H01M4/139GK103928657SQ201410179554
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】陳端典, 黃昌榮, 陳文明, 李培坤 申請(qǐng)人:泉州勁鑫電子有限公司