一種鋰離子電池復合極片及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電池制備領域，具體涉及鋰離子電池制備領域。
【背景技術】
[0002]鋰離子電池是近幾年發(fā)展起來的一種新型儲能電池，并以其循環(huán)壽命好、環(huán)境友好、價格合適等優(yōu)點而受到市場的青睞，并廣泛應用于通訊電子、電動汽車等領域。而安全性能又是影響其能否廣泛應用推廣的關鍵所在，目前國內(nèi)主要通過選用功能性電解液、陶瓷隔膜、安全性正負極材料等措施以提高鋰離子電池的安全性能，比如專利(CN201410417508.1)—種高安全性鋰離子電池負極極片、制備方法及其應用，主要通過涂覆隔離層避免活性物質(zhì)與電解液的接觸機率，提高其安全性能，但是其存在穩(wěn)定性差、一致性難以控制及其成本高。為此為滿足市場對鋰離子電池低成本、一致性好的要求，需要尋找出一種在不降低電化學性能及其成本的條件下，提高鋰離子電池的安全性能，顯得非常必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明公開了一種鋰離子電池復合極片及其制備方法，不但解決了目前鋰離子電池安全性能差、一致性難以控制等方面的缺陷，而且制備簡單、一致性好、安全性高的鋰離子復合極片，并應用于鋰離子電池。
[0004]本發(fā)明提供一種鋰離子電池復合極片及其制備方法，所述的復合極片的中間設有集流體層，集流體層的上下兩面各設有底涂層，兩面底涂層的外面各設有活性物質(zhì)層，活性物質(zhì)層的外面各設有噴涂層。
[0005]所述的集流體層是采用網(wǎng)狀銅箔或網(wǎng)狀鋁箔；
[0006]所述的底涂層由粘結(jié)劑30?50%、碳納米管10?40%、石墨烯40?70%組成；
[0007]所述的活性物質(zhì)層是由磷酸鐵鋰30?65%、粘結(jié)劑10?40%、碳黑導電劑25?65%組成；
[0008]所述噴涂層是由偏鋁酸鋰30?60%、粘結(jié)劑20?55%、炭黑導電劑30?65組成；
[0009]所述的粘結(jié)劑為聚丙烯酸酯類三元共聚物乳膠20?45%、聚偏氟乙烯10?20%、Li06離子5?9%、聚乙二醇雙丙烯酸酯8?16%、N-甲基吡咯烷酮20?60%、聚丙烯氰4?9%，由于所用粘結(jié)劑可以避免不同極片層之間的極化效應，提高其極片結(jié)構穩(wěn)定性。
[0010]所述的復合極片制備方法包括以下步驟:
步驟①底涂液、活性物質(zhì)漿料及其安全底涂液的分別配制:先將聚偏氟乙烯10?20%添加到N-甲基吡咯烷酮20?60%之中，之后依次添加聚丙烯酸酯類三元共聚物乳膠20?45%、Li06離子5?9%、聚乙二醇雙丙烯酸酯8?16%、聚丙烯氰4?9%得到粘結(jié)劑；
步驟②取碳納米管10?40%、石墨烯40?70%，組成并添加步驟①粘結(jié)劑，采用超聲分散至30min之后得到底涂液，將底涂液涂到網(wǎng)狀鋁箔的集流體層兩面；
步驟③取磷酸鐵鋰30?65%、碳黑導電劑25?65%，并添加步驟①粘結(jié)劑10?40%，并通過合漿機攪拌后得活性物質(zhì)層，再到均勻底涂液上；
步驟④取偏鋁酸鋰30?60%、炭黑導電劑30?65，并添加步驟①粘結(jié)劑20?55%攪拌后噴在得到活性物質(zhì)層凝固后得到噴涂層。
有益效果；
[0011]所制備底涂層、噴涂層所用設備為凹版印刷或噴涂機，活性物質(zhì)所用設備為涂布機，由于采用凹版印刷或噴涂機可以涂覆面密度更小、厚度更薄的涂層，其精度高、穩(wěn)定性強，而采用涂布機則可以涂覆出面密度大的正負極材料，提高其鋰離子電池的能量密度。
[0012]采用在集流體表面涂覆底涂液，可以起到保護集流體降低電解液對其表面的腐蝕，提高鋰離子電池的循環(huán)壽命，同時又可以增大活性物質(zhì)與底涂層之間的粘附力，提高其倍率性能。
[0013]在活性物質(zhì)表面涂覆一層噴涂層，可以將鋰離子電池在過充過放過程中產(chǎn)生的局部熱量及時排向其它方向，優(yōu)化極片的熱量分布，提高其電池的倍率性能。
[0014]同時由于底涂層、活性物質(zhì)層及其噴涂層三者之間產(chǎn)生了協(xié)同效應，即底涂層中的納米導電劑具有高的導電率和大的比表面積，可以提高活性物質(zhì)層中鋰離子的傳輸速率，同時噴涂層的含有偏鋁酸鋰，既可以提高鋰離子的傳輸速率，又可以提高電子的傳輸速率，并從而提高活性物質(zhì)層的發(fā)揮效，不但解決了目前鋰離子電池安全性能差、一致性難以控制等方面的缺陷，而且制備簡單、一致性好、安全性高的鋰離子復合極片，并應用于鋰離子電池。
【具體實施方式】
[0015]—種鋰離子電池復合極片及其制備方法，所述的復合極片的中間設有集流體層，集流體層的上下兩面各設有底涂層，兩面底涂層的外面各設有活性物質(zhì)層，活性物質(zhì)層的外面各設有噴涂層。
[0016]所述的集流體層是采用網(wǎng)狀銅箔或網(wǎng)狀鋁箔；
[0017]所述的底涂層由粘結(jié)劑35%、碳納米管25%、石墨烯40%組成；
[0018]所述的活性物質(zhì)層是由磷酸鐵鋰35%、粘結(jié)劑18%、碳黑導電劑47%組成；
[0019]所述噴涂層是由偏鋁酸鋰38%、粘結(jié)劑22%、炭黑導電劑40%組成；
[0020]所述的粘結(jié)劑為聚丙烯酸酯類三元共聚物乳膠22%、聚偏氟乙烯ll%、Li06離子6%、聚乙二醇雙丙烯酸酯9%、N-甲基吡咯烷酮46%、聚丙烯氰6%，由于所用粘結(jié)劑可以避免不同極片層之間的極化效應，提高其極片結(jié)構穩(wěn)定性。
[0021]所述的復合極片制備方法包括以下步驟:
步驟①底涂液、活性物質(zhì)漿料及其安全底涂液的分別配制:先將聚偏氟乙烯11%添加到N-甲基吡咯烷酮46%之中，之后依次添加聚丙烯酸酯類三元共聚物乳膠22%、Li06離子6%、聚乙二醇雙丙烯酸酯9%、聚丙烯氰9%得到粘結(jié)劑；
步驟②取碳納米管25%、石墨烯40%，組成并添加步驟①的粘結(jié)劑35%，采用超聲分散至30min之后得到底涂液，將底涂液涂到網(wǎng)狀鋁箔的集流體層兩面；
所述噴涂層是由偏鋁酸鋰38%、粘結(jié)劑22%、炭黑導電劑40%組成步驟③取磷酸鐵鋰35%、碳黑導電劑47%，并添加步驟①粘結(jié)劑18%，并通過合漿機攪拌后得活性物質(zhì)層，再到均勻底涂液上； 步驟④取偏鋁酸鋰38%、炭黑導電劑40%，并添加步驟①粘結(jié)劑22%攪拌后噴在得到活性物質(zhì)層凝固后得到噴涂層。
有益效果；
[0022]所制備底涂層、噴涂層所用設備為凹版印刷或噴涂機，活性物質(zhì)所用設備為涂布機，由于采用凹版印刷或噴涂機可以涂覆面密度更小、厚度更薄的涂層，其精度高、穩(wěn)定性強，而采用涂布機則可以涂覆出面密度大的正負極材料，提高其鋰離子電池的能量密度。
采用在集流體表面涂覆底涂液，可以起到保護集流體降低電解液對其表面的腐蝕，提高鋰離子電池的循環(huán)壽命，同時又可以增大活性物質(zhì)與底涂層之間的粘附力，提高其倍率性能。
在活性物質(zhì)表面涂覆一層噴涂層，可以將鋰離子電池在過充過放過程中產(chǎn)生的局部熱量及時排向其它方向，優(yōu)化極片的熱量分布，提高其電池的倍率性能。
[0023]同時由于底涂層、活性物質(zhì)層及其噴涂層三者之間產(chǎn)生了協(xié)同效應，即底涂層中的納米導電劑具有高的導電率和大的比表面積，可以提高活性物質(zhì)層中鋰離子的傳輸速率，同時噴涂層的含有偏鋁酸鋰，既可以提高鋰離子的傳輸速率，又可以提高電子的傳輸速率，并從而提高活性物質(zhì)層的發(fā)揮效，不但解決了目前鋰離子電池安全性能差、一致性難以控制等方面的缺陷，而且制備簡單、一致性好、安全性高的鋰離子復合極片，并應用于鋰離子電池。
[0024]最后應說明的是:顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。
【主權項】
1.一種鋰離子電池復合極片及其制備方法，其特征在于:復合極片的中間設有集流體層，集流體層的上下兩面各設有底涂層，兩面底涂層的外面各設有活性物質(zhì)層，活性物質(zhì)層的外面各設有噴涂層。2.如權利要求1所述的一種鋰離子電池復合極片及其制備方法，其特征在于:所述的集流體層是采用網(wǎng)狀銅箔或網(wǎng)狀鋁箔； 所述的底涂層由粘結(jié)劑30?50%、碳納米管10?40%、石墨烯40?70%組成； 所述的活性物質(zhì)層是由磷酸鐵鋰30?65%、粘結(jié)劑10?40%、碳黑導電劑25?65%組成； 所述噴涂層是由偏鋁酸鋰30?60%、粘結(jié)劑20?55%、炭黑導電劑30?65組成； 所述的粘結(jié)劑為聚丙烯酸酯類三元共聚物乳膠20?45%、聚偏氟乙烯10?20%、Li06離子5?9%、聚乙二醇雙丙烯酸酯8?16%、N-甲基吡咯烷酮20?60%、聚丙烯氰4?9%，由于所用粘結(jié)劑可以避免不同極片層之間的極化效應，提高其極片結(jié)構穩(wěn)定性。3.如權利要求1所述的一種鋰離子電池復合極片及其制備方法，其特征在于:所述的復合極片正制備方法包括以下步驟: 步驟①底涂液、活性物質(zhì)漿料及其安全底涂液的分別配制:先將聚偏氟乙烯10?20%添加到N-甲基吡咯烷酮20?60%之中，之后依次添加聚丙烯酸酯類三元共聚物乳膠20?45%、Li06離子5?9%、聚乙二醇雙丙烯酸酯8?16%、聚丙烯氰4?9%得到粘結(jié)劑； 步驟②取碳納米管10?40%、石墨烯40?70%，組成并添加步驟①粘結(jié)劑，采用超聲分散至30min之后得到底涂液，將底涂液涂到網(wǎng)狀鋁箔的集流體層兩面； 步驟③取磷酸鐵鋰30?65%、碳黑導電劑25?65%，并添加步驟①粘結(jié)劑10?40%，并通過合漿機攪拌后得活性物質(zhì)層，再到均勻底涂液上； 步驟④取偏鋁酸鋰30?60%、炭黑導電劑30?65，并添加步驟①粘結(jié)劑20?55%攪拌后噴在得到活性物質(zhì)層凝固后得到噴涂層。
【專利摘要】本發(fā)明一種鋰離子電池復合極片及其制備方法，電池制備領域，具體涉及鋰離子電池制備領域，其特征在于：復合極片的中間設有集流體層，集流體層的上下兩面各設有底涂層,兩面底涂層的外面各設有活性物質(zhì)層，活性物質(zhì)層的外面各設有噴涂層，本發(fā)明不但解決了目前鋰離子電池安全性能差、一致性難以控制等方面的缺陷，而且制備簡單、一致性好、安全性高的鋰離子復合極片，并應用于鋰離子電池。
【IPC分類】H01M4/04, H01M10/0525, H01M4/13
【公開號】CN105633340
【申請?zhí)枴緾N201510948771
【發(fā)明人】薛永, 謝志懋
【申請人】佛山市南海區(qū)欣源電子有限公司, 廣東欣源智能電子有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年12月17日