一種鋰離子電池負(fù)極片及其二次電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及裡離子電池領(lǐng)域，尤其是涉及一種裡離子電池負(fù)極片及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著電子電器向小型化、高能化、便攜化的方向發(fā)展，W及油氣等天然能 源的逐漸短缺，化學(xué)電源開始受到人們前所未有的關(guān)注。隨著科技的進(jìn)步，人們迫切需要一 種高能量密度的電池來適應(yīng)各種電器的小型化、超薄化發(fā)展趨勢(shì)。娃是目前所發(fā)現(xiàn)的具有 最高理論儲(chǔ)裡容量的負(fù)極材料（Li22S巧，4200mAh/g)，其比容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前商品化的石 墨負(fù)極材料（約340mAh/g)。娃的電壓平臺(tái)略高于石墨，在充放電時(shí)不會(huì)引起表面沉積裡的 現(xiàn)象，安全性能優(yōu)于石墨負(fù)極材料；但娃負(fù)極材料在首次充電形成SEI膜的過程中，需要消 耗大量的裡，致使電池首次庫(kù)倫效率低下，影響電池的容量發(fā)揮。同時(shí)娃負(fù)極材料存在嚴(yán)重 的體積效應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致材料的結(jié)構(gòu)崩塌和電極材料從集流體剝落，從而造成電極的循環(huán)性能 不穩(wěn)定。目前國(guó)內(nèi)外克服娃基負(fù)極材料的容量衰減、電極粉化都是從娃負(fù)極材料本身入手， 通過娃的金屬合金、娃碳的復(fù)合、納米化特殊結(jié)構(gòu)娃負(fù)極材料，如球形結(jié)構(gòu)、核殼結(jié)構(gòu)、多孔 結(jié)構(gòu)等等方法來提高。
[0003] 中國(guó)專利CN101777641A公開了一種裡電池負(fù)極片及制備方法改善了石墨負(fù)極片 的結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了安全性能，但局限于石墨材料作為負(fù)極，沒有從根本上解決負(fù)極材料的容量 問題。中國(guó)專利CN102315425A公開了一種裡電池負(fù)極片的制作方法，對(duì)石墨負(fù)極進(jìn)行了 不同的排列從而節(jié)約材料，但是依然局限于石墨材料作為負(fù)極，無法解決石墨材料作為負(fù) 極的容量限制問題。文獻(xiàn)《大阪鐵業(yè)科技生產(chǎn)高性能裡電池負(fù)極材料SiO》（無機(jī)鹽工業(yè)， Inorganic化emicalsIn化stry，2013)測(cè)試了娃基負(fù)極材料相對(duì)于石墨負(fù)極材料的性能優(yōu) 化，但是沒有應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，尚處于實(shí)驗(yàn)室理論階段。文獻(xiàn)《裡離子電池娃負(fù)極材料衰退 機(jī)理的研究進(jìn)展》（馬增勝，周益春，劉軍，力學(xué)進(jìn)展，2013)聚焦了娃基負(fù)極材料的性能研 究，從理論上預(yù)測(cè)了娃基負(fù)極材料的退化效益，同時(shí)也肯定了娃基負(fù)極材料的優(yōu)越性，但是 將其運(yùn)用于實(shí)際生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)卻沒有。中國(guó)專利CN101228652A公開了一種裡離子二次電池 用負(fù)極、其制造方法W及使用該負(fù)極的裡離子二次電池，提出了負(fù)極娃基極片在初次充放 電后會(huì)氧化從而導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋，因此采用了層上蒸鍛裡，但是對(duì)于電池容量和循環(huán)性能沒 有太大的改善。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決負(fù)極材料在儲(chǔ)裡容量提高的同時(shí)增強(qiáng)裡電池的充放電性能及安全性能，我 們提出了一種裡離子電池負(fù)極片及其制備方法，改善了電池容量和循環(huán)性能。
[0006] 本發(fā)明是通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：本發(fā)明提供一種裡離子電池負(fù)極片，所述裡 離子電池負(fù)極片，包括集流體和娃基負(fù)極材料。在傳統(tǒng)工藝上增加了一層鍛裡層，在初次充 放電后，通過鍛裡層與負(fù)極材料進(jìn)行反應(yīng)，從而修復(fù)被氧化的娃，保證電池的循環(huán)性能和電 池容量。上述裡離子電池負(fù)極片的集流體為銅鉛，且其厚度為6-20ym。上述裡離子電池娃 基負(fù)極材料由質(zhì)量百分比為70-95%負(fù)極活性物質(zhì)，1-20%導(dǎo)電劑，1-10%粘結(jié)劑和0. 2-5〇/〇 的裡層組成；上述負(fù)極活性物質(zhì)選用娃碳復(fù)合材料；上述導(dǎo)電劑選用導(dǎo)電炭黑、超導(dǎo)碳、導(dǎo) 電石墨、鱗片石墨、碳納米管中的一種或幾種；上述粘結(jié)劑選用駿甲基纖維素軸、下苯橡膠 粘結(jié)劑中的一種或幾種混合物。上述裡離子電池娃基負(fù)極材料克容量達(dá)450mAh/gW上。
[0007] 上述裡離子電池鍛裡層選用高純裡祀材，純度大于99. 95%。高純度裡更易和氧化 娃反應(yīng)修復(fù)負(fù)極片。
[0008] 本發(fā)明的一種裡離子電池負(fù)極片的制備方法包括如下步驟： (1) 選用所述集流體和所述娃基負(fù)極材料制作的娃基基體極片作為基片； 集流體上涂布一層娃基負(fù)極材料，上述娃基負(fù)極材料的制備方法是，將1-10重量份的 駿甲基纖維素軸加入80-100重量份的去離子水中，攬拌2-24小時(shí)后加入1-20重量份的 導(dǎo)電劑，攬拌1-3小時(shí)，然后分兩次等量共加入70-96重量份的娃基負(fù)極活性物質(zhì)進(jìn)行攬 拌，兩次加入操作間隔30min，攬拌2-4小時(shí)后再加入1-10重量份的下苯橡膠溶液，漿料 粘度調(diào)整在800-6000CPS之間，得娃基負(fù)極材料漿料。上述在集流體上涂布娃基負(fù)極材料 的方法是，預(yù)留極耳位置，將制得的娃基負(fù)極材料漿料均勻涂覆在集流體上，涂布面密度為 60-300g/m2,涂布烘烤溫度為60-ll(TC，壓實(shí)密度為；1.0-2.2g/cm3,碼壓后極片進(jìn)行沖片， 極片于60-12(TC的烘箱中烘烤6-15小時(shí)，分切后作為基片； (2) 在所述基片上沉積鍛裡層，做成裡離子電池負(fù)極片。在電池首次充放電過程中，鍛 裡層的存在能修復(fù)負(fù)極片上娃的損耗，從而保證了電池容量。
[0009] 上述沉積鍛裡層使用磁控姍射法。傳統(tǒng)鍛裡層有兩種方法，一種是層上蒸，一種是 磁控姍射，作為優(yōu)選，磁控姍射鍛裡可W節(jié)省材料同時(shí)更高的提升電池性能。磁控姍射法的 工作方式是：先將裡祀材裝入磁控姍射腔體內(nèi)，然后往腔體內(nèi)充入惰性氣體，在娃基基體極 片上沉積薄膜裡層，裡離子電池負(fù)極片。
[0010] 作為優(yōu)選，工作條件為；本底真空度為1. 0X10-5至1. 0X10-3化；姍射時(shí)工作氣 壓為0. 1-1.OPa;氮?dú)釧r的流量為40-60sccm;姍射功率為l-40W/cm2〇
[0011] 上述磁控姍射鍛裡薄膜層的制備方法中裡薄膜厚度在10-2000nm之間。且厚度大 于2000nm之后在消耗材料較多的情況下不再對(duì)電池性能有改善。
[0012] 上述磁控姍射鍛裡薄膜層及電芯制作均在手套箱中完成，手套箱內(nèi)水含量及氧含 量均小于lOppm。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于： (1)提高裡離子嵌入娃負(fù)極片時(shí)的首次充庫(kù)倫效率，降低不可逆容量，保證了娃負(fù)極材 料的容量發(fā)揮，提高了電池能量密度，提高電池的整體容量，同時(shí)提高電池的循環(huán)性能。
[0014] (2)節(jié)約高純度裡的消耗，降低電池成本。
[0015] (3)不需要進(jìn)行大的工藝流程變更，在已有工藝基礎(chǔ)上補(bǔ)充一步就可完成。
【附圖說明】
[0016] 圖1為實(shí)施例與對(duì)比例進(jìn)行的循環(huán)性能比較。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合實(shí)施例，更具體地說明本發(fā)明的內(nèi)容。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施并不局限 于下面的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明所做的任何形式上的變通或改變都落入本發(fā)明保護(hù)范圍；且下 述實(shí)施例中的方法，如無特別說明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
[001引 實(shí)施例1 將32. 6g的駿甲基纖維素軸加入2141g的去離子水中，攬拌4小時(shí)后得到固含量為 1. 5%的膠液，加入87g的導(dǎo)電劑，攬拌2小時(shí)，細(xì)度在10??mW下。然后分兩次等量共加入 2000g的娃基