本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種改善動力電池性能的正極極片制備方法、正極極片、鋰離子電池制備方法。

背景技術(shù)：

構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的和諧社會是我國政府長期堅持的方針政策，鋰電池電動車以其使用方便、整車重量輕、安全有保障的優(yōu)勢符合國家發(fā)展方針，是一種體現(xiàn)行業(yè)技術(shù)進步的代表性產(chǎn)品。

當前動力電池面臨的主要困難為：放電功率要求高，充放電性能速度要求快，循環(huán)壽命要求長。lfp材料本身的導(dǎo)電性能差，因此大多做成亞微米甚至納米級別的顆粒，來增加導(dǎo)電性，但是lfp顆粒與鋁箔直接接觸還是有困難的，因此必須通過導(dǎo)電涂層來進行補償。涂層的出現(xiàn)有利于lfp顆粒與鋁箔直接的粘結(jié)，利用功能涂層對電池導(dǎo)電基材進行表面處理是一項突破性的技術(shù)創(chuàng)新，覆碳鋁箔就是將分散好的納米導(dǎo)電石墨和碳包顆粒，均勻、細膩地涂覆在鋁箔上。它能提供極佳的靜態(tài)導(dǎo)電性能，收集活性物質(zhì)的微電流，從而可以大幅度降低正極材料和集流體之間的接觸電阻，并能提高兩者之間的附著能力。覆碳鋁箔對集流體起到防腐蝕及防氧化的作用，提高電池的穩(wěn)定性、安全性及可靠性，提高電池的循環(huán)性能，同時能降低電池的動態(tài)內(nèi)阻，提高電池的一致性和配組性。涂覆鋁箔分為水系和油系，為滿足綠色、安全的市場需求，水性涂碳鋁箔將成為研究的重點和熱點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種改善動力電池性能的正極極片的正極極片制備方法、正極極片、鋰離子電池制備方法，提高動力電池的性能，同時降低成本，滿足綠色、安全的市場需求，保證優(yōu)良的導(dǎo)電性能。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種正極極片制備方法，所述正極極片包括鋁箔、形成于所述鋁箔表面的碳層、形成于所述碳層表面的電極活性層；

所述正極極片的制備方法包括如下步驟：

步驟s110，提供鋁箔；

步驟s120，按質(zhì)量比為100～200：1～30，將水性溶劑和第一粘結(jié)劑混合均勻后，得到第一混合液；

步驟s130，按質(zhì)量比為10～30：90～96：101～230，將環(huán)氧基的硅烷偶聯(lián)劑、第一導(dǎo)電劑和第一混合液混合均勻后，得到第二混合液；

步驟s140，將第二混合液經(jīng)過碾磨得到第一漿料，并涂覆于鋁箔表面；

步驟s150，將涂覆有第一漿料的鋁箔進行烘烤，第一漿料烘烤得到碳層并形成于所述鋁箔的表面；

步驟s160，按質(zhì)量比為90～98：1～10：1～30，將電極活性材料、第二導(dǎo)電劑和第二粘結(jié)劑混合均勻后，得到第三混合液；

步驟s170，將第三混合液經(jīng)過碾磨得到第二漿料，并涂覆于所述碳層表面；

步驟s180，將所述碳層表面涂覆有第二漿料的鋁箔進行烘烤，第二漿料烘烤得到電極活性層并形成于所述碳層的表面。

在其中一個實施例中，所述第一粘結(jié)劑為丙烯樹脂、水性聚氨酯、水性環(huán)氧樹脂、納米水性聚酯的一種或幾種。

在其中一個實施例中，所述第一導(dǎo)電劑為導(dǎo)電石墨、導(dǎo)電炭黑、碳納米管、石墨烯的一種或幾種。

在其中一個實施例中，所述鋁箔的厚度為16～20μm。

一種正極極片，通過上述的正極極片的制備方法所得到，包括：鋁箔、碳層、電極活性層，

所述鋁箔表面的中間形成碳層涂覆區(qū)，所述鋁箔表面的兩側(cè)分別形成鋁箔留白區(qū)，所述碳層涂覆于所述碳層涂覆區(qū)；

所述碳層表面的中間形成活性材料涂覆區(qū)，所述碳層表面的兩側(cè)分別形成碳層留白區(qū)，所述電極活性層涂覆于所述活性材料涂覆區(qū)。

一種鋰離子電池制備方法，包括如下步驟：

步驟s210，提供負極極片，電解液，正極極耳，負極極耳，隔膜，同時提供權(quán)利要求5所述的正極極片；

步驟s220，將正極極耳和負極極耳分別焊接在正極極片和負極極片上；

步驟s230，將隔膜放置于正極極片和負極極片之間；

步驟s240，對正極極片、負極極片及隔膜進行卷繞；

步驟s250，將卷繞后的正極極片、負極極片及隔膜進行真空烘烤；

步驟s260，注入電解液，得到鋰離子電池半成品，進行高溫靜止；

步驟s270，將鋰離子電池半成品進行負壓化成，并高溫靜止；

步驟s280，將鋰離子電池半成品進行真空抽氣、平壓及焊密封釘，得到成品鋰離子電池。

當前對動力電池的主要要求有：放電功率要求高，充放電性能速度快，循環(huán)壽命要求長。lfp材料本身的導(dǎo)電性能差，因此，大多做成亞微米甚至納米級別的顆粒來增加導(dǎo)電性。但是lfp顆粒與鋁箔直接接觸還是有困難的，因此必須通過導(dǎo)電涂層進行補償，同時導(dǎo)電涂層的出現(xiàn)也有利于lfp顆粒與鋁箔直接的粘結(jié)。

在此種正極極片的制備方法中，將第一漿料均勻、細膩地涂覆在鋁箔表面，它能提供極佳的靜態(tài)導(dǎo)電性能，收集活性物質(zhì)的微電流，從而可以大幅度降低正極材料和集流之間的接觸電阻，并能提高兩者之間的附著能力。覆碳鋁箔對集流體起到防腐蝕及防氧化作用，提高電池的穩(wěn)定性、安全性及可靠性，提高電池的循環(huán)性能，同時能降低電池的動態(tài)內(nèi)阻，提高電池的一致性和配組性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例的正極極片的橫截面結(jié)構(gòu)圖；

圖2為圖1所示的正極極片的鋁箔的平面圖；

圖3為圖1所示的正極極片的碳層的平面圖；

圖4為本發(fā)明的鋰離子電池與傳統(tǒng)的鋰離子電池進行循環(huán)性能測試的數(shù)據(jù)對比圖；

圖5為本發(fā)明的鋰離子電池與傳統(tǒng)的鋰離子電池的內(nèi)阻直方圖。

具體實施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實施方式。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施方式。相反地，提供這些實施方式的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容理解的更加透徹全面。

需要說明的是，當元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的，并不表示是唯一的實施方式。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。

一實施方式的正極極片的制備方法，其中，所述正極極片包括鋁箔、形成于所述鋁箔表面的碳層、形成于所述碳層表面的電極活性層；

所述正極極片制備方法包括如下步驟：

步驟s110，提供鋁箔；

步驟s120，按質(zhì)量比為100～200：1～30，將水性溶劑和粘結(jié)劑混合均勻后，得到第一混合液；

步驟s130，按質(zhì)量比為10～30：90～96：101～230，將環(huán)氧基的硅烷偶聯(lián)劑、導(dǎo)電劑和第一混合液混合均勻后，得到第二混合液；

步驟s140，將第二混合液經(jīng)過碾磨得到第一漿料，并涂覆于鋁箔表面；

步驟s150，將涂覆有第一漿料的鋁箔進行烘烤，第一漿料烘烤得到碳層并形成于所述鋁箔的表面；

步驟s160，按質(zhì)量比為90～98：1～10：1～30，將電極活性材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合均勻后，得到第三混合液；

步驟s170，將第三混合液經(jīng)過碾磨得到第二漿料，并涂覆于所述碳層表面；

步驟s180，將所述碳層表面涂覆有第二漿料的鋁箔進行烘烤，第二漿料烘烤得到電極活性層并形成于所述碳層的表面。

當前對動力電池的主要要求有：放電功率要求高，充放電性能速度快，循環(huán)壽命要求長。lfp材料本身的導(dǎo)電性能差，因此，大多做成亞微米甚至納米級別的顆粒來增加導(dǎo)電性。但是lfp顆粒與鋁箔直接接觸還是有困難的，因此必須通過導(dǎo)電涂層進行補償，同時導(dǎo)電涂層的出現(xiàn)也有利于lfp顆粒與鋁箔直接的粘結(jié)。

在此種正極極片制備方法中，將第一漿料均勻、細膩地涂覆在鋁箔表面，它能提供極佳的靜態(tài)導(dǎo)電性能，收集活性物質(zhì)的微電流，從而可以大幅度降低正極材料和集流之間的接觸電阻，并能提高兩者之間的附著能力。覆碳鋁箔對集流體起到防腐蝕及防氧化作用，提高電池的穩(wěn)定性、安全性及可靠性，提高電池的循環(huán)性能，同時能降低電池的動態(tài)內(nèi)阻，提高電池的一致性和配組性。

在本實施例中，所述第一粘結(jié)劑為丙烯樹脂、水性聚氨酯、水性環(huán)氧樹脂、納米水性聚酯的一種或幾種。

在本實施例中，所述第一導(dǎo)電劑為導(dǎo)電石墨、導(dǎo)電炭黑、碳納米管、石墨烯的一種或幾種。例如，第一導(dǎo)電劑為導(dǎo)電石墨和碳納米管的混合物，其中，導(dǎo)電石墨和碳納米管的質(zhì)量比為2：1。例如，第一導(dǎo)電劑為導(dǎo)電炭黑和碳納米管的混合物，其中，導(dǎo)電炭黑和碳納米管的質(zhì)量比為3：1。例如，第一導(dǎo)電劑為導(dǎo)電石墨、導(dǎo)電炭黑和石墨烯的混合物，其中，導(dǎo)電石墨、導(dǎo)電炭黑和石墨烯的質(zhì)量比為2：2：1。

在本實施例中，所述鋁箔的厚度為16～20μm，優(yōu)選鋁箔的厚度為18μm。

在本實施例中，在步驟s120中，水性溶劑和第一粘結(jié)劑混合后，進行攪拌，攪拌過程中溫度控制在常溫，攪拌時間為50～60min。

在本實施例中，在步驟s130中，環(huán)氧基的硅烷偶聯(lián)劑、第一導(dǎo)電劑和第一混合液混合后，先進行15～25rpm慢攪，500～800rpm慢分散，時間為50～70min，再進行30～40rpm快攪、1200～1500rpm快分散，時間為55～65min。

在本實施例中，在步驟s140中，對鋁箔進行雙面涂覆，即為將第一漿料涂覆于鋁箔的兩個表面。

在本實施例中，在步驟s150中，將涂覆有第一漿料的鋁箔放置于烤箱中進行烘烤，烤箱從60℃逐漸上升至200℃，再逐漸下降至60℃。

在本實施例中，在步驟s180中，將碳層表面涂覆有第二漿料的鋁箔放置于烤箱中進行烘烤，烤箱從60℃逐漸上升至200℃，再逐漸下降至60℃。

如圖1至圖3所示，本發(fā)明的又一實施方式是一種正極極片10，通過上述的正極極片的制備方法所得到，正極極片10包括：鋁箔100、碳層200、電極活性層300。

所述鋁箔100表面的中間形成碳層涂覆區(qū)110，所述鋁箔100表面的兩側(cè)分別形成鋁箔留白區(qū)120，所述碳層200涂覆于所述碳層涂覆區(qū)110。

所述碳層200表面的中間形成活性材料涂覆區(qū)210，所述碳層200表面的兩側(cè)分別形成碳層留白區(qū)220，所述電極活性層300涂覆于所述活性材料涂覆區(qū)210。

本發(fā)明的又一實施方式是一種鋰離子電池制備方法，鋰離子電池的制備方法，包括如下步驟：

步驟s210，提供負極極片，電解液，正極極耳，負極極耳，隔膜，同時提供上述的正極極片；

步驟s220，將正極極耳和負極極耳分別焊接在正極極片和負極極片上；

步驟s230，將隔膜放置于正極極片和負極極片之間；

步驟s240，對正極極片、負極極片及隔膜進行卷繞；

步驟s250，將卷繞后的正極極片、負極極片及隔膜進行真空烘烤；

步驟s260，注入電解液，得到鋰離子電池半成品，進行高溫靜止；

步驟s270，將鋰離子電池半成品進行負壓化成，并高溫靜止；

步驟s280，將鋰離子電池半成品進行真空抽氣、平壓及焊密封釘，得到成品鋰離子電池。

在本實施例中，電解液包括：六氟磷酸鋰、ec或pc的一種或兩種、dmc、dec、emc的一種或幾種、成膜添加劑、電解液穩(wěn)定劑。

如圖4所示，對本發(fā)明的鋰離子電池與傳統(tǒng)的鋰離子電池進行循環(huán)性能測試，可知，本發(fā)明的鋰離子電池與傳統(tǒng)的鋰離子電池在循環(huán)次數(shù)不斷增加的情況下，兩組鋰離子電池的容量都在不斷下降，其中，在0～1500次循環(huán)充放電的過程中，兩組鋰離子電池的容量下降方面的變化相差不大，在1500次循環(huán)充放電以后，傳統(tǒng)的鋰離子電池相比于本發(fā)明的鋰離子電池，傳統(tǒng)的鋰離子電池的容量下降明顯，而本發(fā)明的鋰離子電池的容量下降不明顯。

如圖5所示，對本發(fā)明的鋰離子電池與傳統(tǒng)的鋰離子電池進行內(nèi)阻測試，提供本發(fā)明的鋰離子電池與傳統(tǒng)的鋰離子電池各100組，可知，本發(fā)明的100組鋰離子電池的平均內(nèi)阻為0.3836mω，而傳統(tǒng)的100組鋰離子電池的平均內(nèi)阻為0.5939mω，本發(fā)明的鋰離子電池的平均內(nèi)阻要小于傳統(tǒng)的鋰離子電池的平均內(nèi)阻。同時，本發(fā)明的100組鋰離子電池的標準差為0.004856，而傳統(tǒng)的100組鋰離子電池的標準差為0.02732，可知，本發(fā)明的100組鋰離子電池的一致性要好于傳統(tǒng)的100組鋰離子電池的一致性。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。