CN100580979C - 二次锂离子电池及其负极极片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种二次锂离子电池及其负极极片的制备方法,将含有不同负极活性物质的浆料或者不同配比的浆料,分别按照一定顺序分层次地涂布在负极集流体的两面,形成多层负极膜片层,各膜片层可采用不同的厚度。通过控制不同的活性物质、配比方案和涂布厚度,以控制各层孔隙率和电阻的变化,使表层膜片层的孔隙率大于内层膜片层的孔隙率,从而改善电解质在电芯内部的渗透,提高电芯的性能,并通过调整表层膜片层的电阻大小,加大表层接触电阻,起到保护内层膜片层的作用,再经过冷压、分条、焊接端子等工序制成负极极片,由此制成包含该负极极片的二次锂离子电池。
Description
技术领域:
本发明涉及锂离子电池技术领域,特别是涉及一种二次锂离子电池及其负极极片的制备方法。
背景技术:
随着现代社会的发展,移动设备如摄像机,笔记本电脑,移动DVD及数码相机等得到了越来越广泛的应用,从而形成了对高能电池的大量需求,同时由于现代电子设备的微型化发展,对高能电池的安全性和性能提出了很高的要求。作为一种高能电池,二次锂离子电池的电芯一般包括正、负极极片以及隔离在其中的隔离膜,这三层材料以卷绕方式或叠片方式制得电芯。
目前锂离子电池负极极片的制备方法中,按照事先测定的数据在负极极片的集流体两面分别涂布上一层一定质量的浆料,负极极片上对应的活性物质分布应当保持平衡。然而从负极极片的纵解剖面上,可以清晰地看到涂料在负极极片膜片层的表层和内层中分布不均匀,容易造成表层的孔隙率小于内层的孔隙率,严重影响电解质由膜片的外层向内层渗透,同时由于采用同一种浆料物质,表层的电阻和内层的电阻没有明显变化,表层的接触电阻起不到很好地保护内层的作用。
发明内容:
本发明的目的在于克服目前锂离子电池产品中,由于负极极片膜片层的涂料分布不均匀容易造成表层的孔隙率小于内层的孔隙率的问题,以及解决负极极片表层接触电阻起不到很好地保护内层的作用的问题。
为了实现上述目的,本发明所采用的技术方案是:提供一种二次锂离子电池及其负极极片的制备方法,其二次锂离子电池包括负极极片,正极极片,隔离膜,电解质,所述负极极片由含有不同活性物质或不同配比的浆料,分别按照一定顺序分层次地涂布在负极集流体的两面,形成多层负极膜片层而制成,各膜片层可采用不同的厚度,表层膜片层的孔隙率大于内层膜片层的孔隙率,表层膜片层的电阻大于或小于内层膜片层的电阻,表层膜片层的电阻保护内层膜片层。
作为其中一种二次锂离子电池,所述负极极片设有两层膜片层,第一层膜片层采用人造石墨为活性物质,以及人造石墨∶导电碳∶羧甲基纤维素纳∶丁苯橡胶=94.5∶1.5∶1.5∶2.5的配比,第二层膜片层采用中间相碳微球石墨为活性物质,以及中间相碳微球石墨∶氧化铝∶羧甲基纤维素纳∶丁苯橡胶=90.5∶5.5∶1.5∶2.5的配比。
作为另一种二次锂离子电池,所述负极极片设有三层膜片层,第一层膜片层采用人造石墨为活性物质,以及人造石墨∶导电碳∶羧甲基纤维素纳∶丁苯橡胶=94.5∶1.5∶1.5∶2.5的配比,第二层膜片层采用中间相碳微球石墨为活性物质,以及中间相碳微球石墨∶氧化铝∶羧甲基纤维素纳∶丁苯橡胶=90.5∶5.5∶1.5∶2.5的配比,第三层膜片层采用人造石墨为活性物质,以及人造石墨∶氧化铝∶羧甲基纤维素纳∶丁苯橡胶=81.5∶14∶1.5∶3.0的配比。
该种二次锂离子电池负极极片的制备方法包括冷压、分条、焊接端子,该方法将含有不同负极活性物质的浆料或者不同配比的浆料,分别按照一定顺序分层次地涂布在负极集流体的两面,形成多层负极膜片层,各膜片层可采用不同的厚度,既可以由表层向内层逐渐增厚,也可以是由表层向内层逐渐减薄,或采用其他的厚度变化方式,通过控制不同的活性物质、配比方案和涂布厚度,以控制各层孔隙率和电阻的变化,使表层膜片层的孔隙率大于内层涂布层的孔隙率,使表层膜片层的电阻大于或小于内层膜片层的电阻,从而可以改善电解质在电芯内部的渗透,提高电芯的性能,也可以通过调整表层膜片层的电阻大小,加大表层接触电阻,起到保护内层膜片层的作用。
作为其中一种负极极片的制备方法,所述负极极片设有两层膜片层,第一层膜片层的活性物质为人造石墨FSNC,配比为94.5∶1.5∶1.5∶2.5,第二层膜片层的活性物质为中间相碳微球石墨MCMB,配比为90.5∶5.5∶1.5∶2.5。
作为另一种负极极片的制备方法,所述负极极片设有三层膜片层,第一层膜片层的活性物质为人造石墨FSNC,配比为94.5∶1.5∶1.5∶2.5,第二层膜片层的活性物质为中间相碳微球石墨MCMB,配比为90.5∶5.5∶1.5∶2.5,第三层膜片层的活性物质为人造石墨MAGD,配比为81.5∶14∶1.5∶3.0。
采用该种二次锂离子电池及其负极极片的制备方法,既可以改善电解质在电芯内部的渗透,提高电芯的性能,还可以使表层的接触电阻起不到很好地保护内层的作用,增加锂离子电池的使用安全性。
附图说明:
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明双层膜片层的结构示意图;
图2是本发明三层膜片层的结构示意图;
图中:1、负极集流体,2、第一膜片层,3、第二膜片层,4、第三膜片层
具体实施方式:
参照图1,将人造石墨FSNC、导电碳Super-P、羧甲基纤维素纳CMC(一种增稠剂)、丁苯橡胶SBR(一种增粘剂),按照配比A即94.5∶1.5∶1.5∶2.5与去离子水混合且搅拌均匀得到负极涂布浆料a,在搅拌过程中通过去离子水调节粘度,然后将浆料a涂布在负极集流体(铜箔)1的两面,形成第一膜片层2(即内层膜片层),经过简单冷压后,再将一种中间相碳微球石墨MCMB、氧化铝Al2O3、羧甲基纤维素纳CMC(一种增稠剂)、丁苯橡胶SBR(一种增粘剂),按照配比B即90.5∶5.5∶1.5∶2.5与去离子水混合且搅拌均匀得到负极涂布浆料b,在搅拌过程中通过去离子水调节粘度。然后将浆料b涂布在第一膜片层2之上,形成第二膜片层3(即外层膜片层)。由于配比A和配比B的不同,再通过调整第一膜片层2和第二膜片层3的厚度,形成不同厚度,即可形成第一膜片层2的孔隙率大过第二膜片层3的孔隙率,改善电解质在电芯内部的渗透,也可形成第一膜片层2的电阻大于或小于第二膜片层3,通过调整第二膜片层3的电阻大小,加大表层接触电阻,从而起到更好地保护第一膜片层2的作用。最后经过冷压、分条、焊接等工序后制成具有双层膜片层的负极极片。
参照图2将人造石墨FSNC、导电碳Super-P、羧甲基纤维素纳CMC(一种增稠剂)、丁苯橡胶SBR(一种增粘剂),按照配比A即94.5∶1.5∶1.5∶2.5与去离子水混合且搅拌均匀得到负极涂布浆料a,在搅拌过程中通过去离子水调节粘度,然后将浆料a涂布在负极集流体(铜箔)1的两面,形成第一膜片层2(即内层膜片层),经过简单冷压后,再将一种中间相碳微球石墨MCMB、氧化铝Al2O3、羧甲基纤维素纳CMC(一种增稠剂)、丁苯橡胶SBR(一种增粘剂),按照配比B即90.5∶5.5∶1.5∶2.5与去离子水混合且搅拌均匀得到负极涂布浆料b,在搅拌过程中通过去离子水调节粘度。然后将浆料b涂布在第一膜片层2之上,形成第二膜片层3(即另一内层膜片层)。再经过简单冷压后,可将人造石墨MAGD、氧化铝Al2O3、羧甲基纤维素纳CMC(一种增稠剂)、丁苯橡胶SBR(一种增粘剂),按照配比81.5∶14∶1.5∶3.0与去离子水混合且搅拌均匀得到负极涂布浆料c,在搅拌过程中通过去离子水调节粘度,将浆料c涂布在第二膜片层3上,形成第三膜片成4(即表层膜片层)。由于配比A、配比B以及配比C的不同,再通过调整第一膜片层2、第二膜片层3和第三膜片层4的厚度,形成不同厚度,即可形成第三膜片层4的孔隙率大过第一膜片层2和第二膜片层3的孔隙率,改善电解质在电芯内部的渗透,也可形成第三膜片层4的电阻大于或小于第一膜片层2和第二膜片层3,通过调整第三膜片层4的电阻大小,加大表层接触电阻,从而起到更好地保护第一膜片层2和第二膜片层3的作用。最后经过冷压、分条、焊接等工序后制成具有三层膜片层的负极极片。
以上是本发明的两种实施例子,此外还可根据需要,按照上述方法再增加若干层膜片层,制成具有多层膜片层的负极极片,以及包含这些负极极片的二次锂离子电池。只要是采用本发明所述负极极片的制备方法及用此方法制成的二次锂离子电池,均落在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种二次锂离子电池,包括负极极片、正极极片、隔离膜及电解质,所述负极极片由含有不同活性物质或不同配比的浆料、分别按照一定顺序分层次地涂布在负极集流体的两面、在负极集流体的两面分别形成两层膜片层、或在负极集流体的两面分别形成三层膜片层而制成,从内层往表层的各层依次称作第一膜片层、第二膜片层、第三膜片层,各膜片层采用不同的厚度,表层膜片层的孔隙率大于内层膜片层的孔隙率,表层膜片层的电阻大于或小于内层膜片层的电阻,表层膜片层电阻保护内层膜片层;其特征是:在负极集流体的两面分别涂布两层膜片层的所述负极极片,其第一层膜片层采用人造石墨为活性物质,以及人造石墨∶导电碳∶羧甲基纤维素钠∶丁苯橡胶=94.5∶1.5∶1.5∶2.5的配比,第二层膜片层采用中间相碳微球石墨为活性物质,以及中间相碳微球石墨∶氧化铝∶羧甲基纤维素钠∶丁苯橡胶=90.5∶5.5∶1.5∶2.5的配比;或者,在负极集流体的两面分别涂布三层膜片层的所述负极极片,其第一层膜片层采用人造石墨为活性物质,以及人造石墨∶导电碳∶羧甲基纤维素钠∶丁苯橡胶=94.5∶1.5∶1.5∶2.5的配比,第二层膜片层采用中间相碳微球石墨为活性物质,以及中间相碳微球石墨∶氧化铝∶羧甲基纤维素钠∶丁苯橡胶=90.5∶5.5∶1.5∶2.5的配比,第三层膜片层采用人造石墨为活性物质,以及人造石墨∶氧化铝∶羧甲基纤维素钠∶丁苯橡胶=81.5∶14∶1.5∶3.0的配比。
2.一种二次锂离子电池负极极片的制备方法,包括冷压、分条、及焊接端子,将含有不同负极活性物质的浆料或者不同配比的浆料,分别按照一定顺序分层次地涂布在负极集流体的两面,在负极集流体的两面分别形成两层膜片层、或在负极集流体的两面分别形成三层膜片层,从内层往表层的各层依次称作第一膜片层、第二膜片层、第三膜片层,各膜片层采用不同的厚度,通过控制不同的活性物质、配比方案和涂布厚度,以控制各层孔隙率和电阻的变化,使表层膜片层的孔隙率大于内层膜片层的孔隙率,使表层膜片层的电阻大于或小于内层膜片层的电阻,并通过调整表层膜片层的电阻大小加大表层接触电阻,保护内层膜片层;其特征是:
当所述负极极片为在负极集流体的两面分别涂布两层膜片层时,其第一层膜片层的活性物质为人造石墨,配比为人造石墨∶导电碳∶羧甲基纤维素钠∶丁苯橡胶=94.5∶1.5∶1.5∶2.5,第二层膜片层的活性物质为中间相碳微球石墨,配比为中间相碳微球石墨∶氧化铝∶羧甲基纤维素钠∶丁苯橡胶=90.5∶5.5∶1.5∶2.5;
当所述负极极片为在负极集流体的两面分别涂布三层膜片层时,第一层膜片层的活性物质为人造石墨,配比为人造石墨∶导电碳∶羧甲基纤维素钠∶丁苯橡胶=94.5∶1.5∶1.5∶2.5,第二层膜片层的活性物质为中间相碳微球石墨,配比为中间相碳微球石墨∶氧化铝∶羧甲基纤维素钠∶丁苯橡胶=90.5∶5.5∶1.5∶2.5,第三层膜片层的活性物质为人造石墨,配比为人造石墨∶氧化铝∶羧甲基纤维素钠∶丁苯橡胶=81.5∶14∶1.5∶3.0。
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