本發(fā)明屬于電池
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種鋰離子電池的制備方法。
背景技術(shù)：
：在體積相同的條件下，極片壓實(shí)密度越高，鋰離子電池容量越高，能量密度越大。但是，高壓實(shí)密度會(huì)直接影響電池極片的電解液可濕潤(rùn)性，導(dǎo)致吸液、保液性能不佳，進(jìn)而影響電解液離子在極片中的遷移速率，不但限制了活性材料克容量發(fā)揮，還會(huì)給電池的效率、內(nèi)阻以及循環(huán)性能帶來(lái)負(fù)面影響。此外，壓實(shí)密度高也會(huì)導(dǎo)致電池注液效果差，二次注液次數(shù)增加，電池成本上升?，F(xiàn)有的鋰離子電池體系，極片壓實(shí)密度均較高，一般通過(guò)優(yōu)化電解液配方，如調(diào)節(jié)配比改進(jìn)電解液粘度，或添加可溶性表面活性劑提升電解液浸潤(rùn)能力，從而保障電池性能發(fā)揮。但是，材料不同的電池體系(例如鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸錳鋰、硅酸鐵鋰、三元材料、鈦酸鋰等)以及適用條件不同的電池體系(例如高能量，高倍率，耐低溫、高溫等)的要求各有差異。此外，添加表面活性劑，在一定程度上也會(huì)提升電解液的粘度，可能帶來(lái)負(fù)面影響。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提出一種通過(guò)提升極片本身的電解液可潤(rùn)濕性，增強(qiáng)吸液保液性能，進(jìn)而優(yōu)化電池性能的鋰離子電池的制備方法。本發(fā)明提供的一種鋰離子電池的制備方法，包括以下步驟：1)將正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑及含氟表面活性劑按照(80％-97％)：(1％-10％)：(1-10％)：(0.5％-10％)的質(zhì)量比與溶劑混合，配置成正極漿料；將所述正極漿料涂覆在正極集流體上，進(jìn)行烘干、輥壓、分切得到正極極片；2)將負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑及含氟表面活性劑按照(80％-97％)：(1％-10％)：(1-10％)：(0.5％-10％)的質(zhì)量比與溶劑混合，配置成負(fù)極漿料；將所述負(fù)極漿料涂覆在負(fù)極集流體上，進(jìn)行烘干、輥壓、分切得到負(fù)極極片；3)利用所述正極極片、所述負(fù)極極片、隔膜及電解液組裝鋰離子電池。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述含氟表面活性劑為全氟烷基磺酸鹽、全氟烷氧基苯磺酸鹽、全氟烷基羥酸鹽中至少一種。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述正極漿料的配置方法如下：將所述粘結(jié)劑加入所述溶劑中，攪拌至均勻；然后加入導(dǎo)電劑及含氟表面活性劑，攪拌至均勻；最后加入正極活性物質(zhì)，進(jìn)行打漿。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述負(fù)極漿料的配置方法如下：將所述粘結(jié)劑加入所述溶劑中，攪拌至均勻；然后加入導(dǎo)電劑及含氟表面活性劑，攪拌至均勻；最后加入負(fù)極活性物質(zhì)，進(jìn)行打漿。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述正極活性物質(zhì)為鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、硝酸錳鋰、硅酸鐵鋰、三元材料、鋰硫材料的其中一種。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述負(fù)極活性物質(zhì)為鈦酸鋰、石墨、軟碳、硬碳、中間相碳材料、硅碳材料的其中一種。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述導(dǎo)電劑為導(dǎo)電碳材料。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述溶劑為水，所述粘結(jié)劑為CMC與SBR；或所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮，所述粘結(jié)劑為PVDF。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述正極集流體為鋁箔，所述負(fù)極集流體為銅箔。本發(fā)明提供的鋰離子電池的制備方法，從改進(jìn)極片自主吸液性能入手，添加含氟表面活性劑到極片中，提升了極片本身的電解液可潤(rùn)濕性，增強(qiáng)了吸液保液性能，縮短了電池的注液時(shí)效，幾乎不需要二次補(bǔ)液，從而降低了成本。此外，該方法普遍適用于各種電池材料體系，也很好地解決了鋰離子電池極片輥壓后帶來(lái)的負(fù)面影響，且制作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)?！靖綀D說(shuō)明】圖1為本發(fā)明提供的鋰離子電池的制備方法的流程示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】請(qǐng)參考圖1，本發(fā)明提供一種鋰離子電池的制備方法，包括以下步驟：1)將正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑及含氟表面活性劑按照(80％-97％)：(1％-10％)：(1-10％)：(0.5％-10％)的質(zhì)量比與溶劑混合，配置成正極漿料；將所述正極漿料涂覆在正極集流體上，進(jìn)行烘干、輥壓、分切得到正極極片；2)將負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑及含氟表面活性劑按照(80％-97％)：(1％-10％)：(1-10％)：(0.5％-10％)的質(zhì)量比與溶劑混合，配置成負(fù)極漿料；將所述負(fù)極漿料涂覆在負(fù)極集流體上，進(jìn)行烘干、輥壓、分切得到負(fù)極極片；3)利用所述正極極片、所述負(fù)極極片、隔膜及電解液組裝鋰離子電池。具體地，所述正極漿料的配置方法如下：將所述粘結(jié)劑加入所述溶劑中，攪拌至均勻；然后加入導(dǎo)電劑及含氟表面活性劑，攪拌至均勻；最后加入正極活性物質(zhì)，進(jìn)行打漿。所述負(fù)極漿料的配置方法如下：將所述粘結(jié)劑加入所述溶劑中，攪拌至均勻；然后加入導(dǎo)電劑及含氟表面活性劑，攪拌至均勻；最后加入負(fù)極活性物質(zhì)，進(jìn)行打漿。進(jìn)一步地，所述正極活性物質(zhì)為鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、硝酸錳鋰、硅酸鐵鋰、三元材料、鋰硫材料的其中一種。所述負(fù)極活性物質(zhì)為鈦酸鋰、石墨、軟碳、硬碳、中間相碳材料、硅碳材料的其中一種。所述含氟表面活性劑為全氟烷基磺酸鹽、全氟烷氧基苯磺酸鹽、全氟烷基羥酸鹽中至少一種。所述導(dǎo)電劑為導(dǎo)電碳材料。所述溶劑為水，所述粘結(jié)劑為CMC(羧甲基纖維素)與SBR(丁苯橡膠)；或所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮，所述粘結(jié)劑為PVDF(聚偏氟氯乙烯)。所述正極集流體為鋁箔，所述負(fù)極集流體為銅箔。所述含氟表面活性劑增強(qiáng)電池極片(包括正極極片與負(fù)極極片)的電解液可潤(rùn)濕性原理如下：含氟表面活性劑是以氟碳鏈為非極性基團(tuán)的表面活性劑，即以氟原子部分或全部取代碳?xì)滏溕系臍湓?。氟碳表面活性劑具有高表面活性，高熱力學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性，這是因?yàn)樘?氟鍵鍵能高，很難被破壞。含氟表面活性劑與普通表面活性劑類似，都是由親水基團(tuán)和親油基團(tuán)組成，根據(jù)親水基團(tuán)不同，可分為苯磺酸鹽類(CF2)n-C6H4-SO3M、羧酸鹽類(CF2)n-COOM、磺酸鹽類(CF2)n-SO3M、磷酸鹽類(CF2)n-OPO3M和硫酸鹽類(CF2)n-OSO3M等種類，其中，n為正整數(shù)；M代表銨根、鈉、鉀等金屬元素或離子。以全氟辛烷苯磺酸鈉為例，全氟辛烷基團(tuán)是強(qiáng)親油基團(tuán)，苯磺酸鈉基團(tuán)是親水基團(tuán)。通常，鋰電池中的電解液溶劑是由烷基碳酸酯類或烷基羧酸酯類等油性有機(jī)溶劑復(fù)配而來(lái)，將其添加到電池極片中，由于其分子中具有強(qiáng)親油基團(tuán)，根據(jù)極性相近相親原理，這就是含氟表面活性劑能提升電池極片對(duì)電解液的可濕潤(rùn)性的根本原因，但親水基團(tuán)又使其穩(wěn)定存在于電池極片中，不會(huì)在充放電的過(guò)程中脫落、溶解于電解液中。在一個(gè)具體實(shí)施方式中，將LiFePO4正極材料、導(dǎo)電炭黑、PVDF、全氟壬基磺酸鈉按照94.5：2：2.5：1的質(zhì)量比與N-甲基吡咯烷酮混合，配置成正極漿料。具體地，首先將PVDF完全溶解于N-甲基吡咯烷酮中，然后加入導(dǎo)電炭黑及全氟壬基磺酸鈉并攪拌至均勻，最后加入LiFePO4正極材料并攪拌均勻。打漿完成后，將正極漿料均勻涂覆在鋁箔上，然后高溫烘干、輥壓、分切制得正極極片。將石墨、導(dǎo)電炭黑、CMC、SBR、全氟壬基磺酸鈉按照94.7：1.5：1.3：1.5：1的質(zhì)量比與蒸餾水混合，配置成負(fù)極漿料。具體地，首先將CMC完全溶解于蒸餾水中，然后再加入導(dǎo)電炭黑及全氟壬基磺酸鈉并攪拌至均勻，最后加入石墨并攪拌至均勻，再加入SBR緩慢攪拌至均勻。打漿完成后，將負(fù)極漿料均勻涂覆在銅箔上，然后高溫烘干、輥壓、分切制得負(fù)極極片。鑒于本實(shí)施方式中，含氟表面活性劑(全氟壬基磺酸鈉)的質(zhì)量百分比為1％，將得到的正極極片、負(fù)極極片分別標(biāo)記為正1與負(fù)1。在其它實(shí)施方式中，改變?nèi)苫撬徕c的含量，當(dāng)全氟壬基磺酸鈉的質(zhì)量百分比為2％時(shí)，按照上述實(shí)施例中的操作步驟，制得的正極極片、負(fù)極極片分別標(biāo)記為正2與負(fù)2；當(dāng)全氟壬基磺酸鈉的質(zhì)量百分比為3％時(shí)，按照上述實(shí)施例中的操作步驟，制得的正極極片、負(fù)極極片分別標(biāo)記為正3與負(fù)3。作為參照對(duì)象，當(dāng)全氟壬基磺酸鈉的質(zhì)量百分比為0％時(shí)，按照上述實(shí)施例中的操作步驟，制得的正極極片、負(fù)極極片分別標(biāo)記為正0與負(fù)0。將制備好的正極極片(正0、正1、正2、正3)與負(fù)極極片(負(fù)0、負(fù)1、負(fù)2、負(fù)3)，分別取樣進(jìn)行吸液測(cè)試。測(cè)試方法如下：將制備好的正極極片與負(fù)極極片裁成小片并稱重記錄，平鋪放置，用移液器取10μL電解液(ρ＝1.23g/cm3)滴在極片上，秒表開(kāi)始計(jì)時(shí)，直至電解液剛好完全被極片吸收，停表記錄耗時(shí)，并稱重記錄吸液重量，平行測(cè)試三次求取平均值。此測(cè)試目的在于驗(yàn)證添加含氟表面活性劑后的電池極片自主吸收電解液的能力，并驗(yàn)證含氟表面活性劑的劑量大小與吸液速率的關(guān)系。結(jié)果如表1所示，表明添加含氟表面活性劑后，電池正極極片與負(fù)極極片自主吸液性能明顯提升，且隨著添加量的增加，吸液速率明顯提升。表1添加不同含量的含氟表面活性劑對(duì)電池電極吸收電解液效果的影響進(jìn)一步地，采用表1中含氟表面活性劑劑量相同的正極極片與負(fù)極極片進(jìn)行組裝，裝配成32650型圓柱電池進(jìn)行注液，驗(yàn)證加入含氟表面活性劑后的注液效果，并觀測(cè)添加量大小對(duì)注液時(shí)效的影響。具體地，經(jīng)過(guò)制片、卷繞、裝配、沖槽、點(diǎn)底、高溫烘烤等步驟后，進(jìn)行電池注液、并記錄效果(時(shí)效、良品率等)。其中，采用全氟壬基磺酸鈉質(zhì)量比相同的正、負(fù)極片組裝電池，分別標(biāo)記為正0-負(fù)0、正1-負(fù)1、正2-負(fù)2、正3-負(fù)3。結(jié)果如表2所示，表明添加含氟表面活性劑后，電池的注液時(shí)效大大提升，而且注液合格率也明顯提升；并且隨著添加量的逐步上升，注液時(shí)效大大縮短，注液合格率穩(wěn)步提升，幾乎一次完成注液，不需要再次補(bǔ)液。表2添加不同含量的含氟表面活性劑對(duì)電池注液效果的影響電池編號(hào)待注液電池?cái)?shù)(pcs)注液完成時(shí)間(min)首次注液后不合格數(shù)(pcs)良品率(％)正0-負(fù)01000584795.3正1-負(fù)1100045499.4正2-負(fù)2100036199.9正3-負(fù)31000280100進(jìn)一步地，將表2中注液完成后的電池，進(jìn)行封口靜置后，再進(jìn)行各項(xiàng)電性能測(cè)試。結(jié)果如表3所示，表明添加含氟表面活性劑后，電池的各項(xiàng)電性能大大提升，且隨著添加量的增加，各項(xiàng)電性能也穩(wěn)步提升。表3添加不同含量的表面活性劑對(duì)電池電性能的影響電池編號(hào)首次效率(％)內(nèi)阻(Ω)3C充電恒流比(％)循環(huán)性能正0-負(fù)084.258.779.54200周/81.75％正1-負(fù)192.387.590.12200周/92.58％正2-負(fù)294.366.692.33200周/96.34％正3-負(fù)395.475.894.12200周/98.22％本發(fā)明提供的鋰離子電池的制備方法，從改進(jìn)電池極片自主吸液性能入手，添加含氟表面活性劑到極片中，提升了電池極片本身的電解液可潤(rùn)濕性，增強(qiáng)了吸液保液性能，縮短了電池的注液時(shí)效，幾乎不需要二次補(bǔ)液，從而降低了成本。此外，該方法普遍適用于各種電池材料體系，很好地解決了鋰離子電池極片輥壓后帶來(lái)的負(fù)面影響，而且制作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施局限于這些說(shuō)明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3