CN101197439A - 一种磷酸铁锂电池正极片的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磷酸铁锂电池正极片的制造方法，包括混合磷酸铁锂浆料的步骤以及将混合好的磷酸铁锂浆料涂布于集流体的步骤，涂布之前先用碱溶液处理集流体，所述处理是指将碱溶液喷洒于集流体表面或者将集流体浸泡在碱溶液中。本发明的方法能有效提高涂布效率，使浆料更容易的附着在集流体上，从而使极片在进行卷绕等操作时不会出现掉料的情况，有利于磷酸铁锂电池的推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及磷酸铁锂电池正极片的制造方法。
背景技术
锂离子电池自商品化以来，层状氧化物LiCoO2正极材料，容量较高，循环寿命长，但是钴资源匮乏、价格昂贵且具有毒性，因此寻求价格优廉、性能可靠、环境友好的正极材料成为锂离子电池的重要研究方向。LiNiO2、LiNixCo1-xO2等层状氧化物和以LiMn2O4为代表的尖晶石型正极材料在过去十年中得到广泛研究，但是由于其各自存在的缺陷，制约了它们的发展前景。
上世纪90年代末期以来，橄榄石型LiFePO4正极材料的研究引起广大研究者的关注。LiFePO4正极材料具有原料丰富、价廉、无毒、环境友好、理论容量较高、热稳定性和循环性能好等特点，有望成为新一代锂离子电池正极材料。但是，这种LiFePO4正极材料的离子和电子导电性能不佳，导致充放电倍率性能不佳。这个缺点极大影响了LiFePO4取代LiCoO2成为新一代锂离子电池正极材料。
研究者进一步发现，LiFePO4正极材料的这一缺陷可以通过制备超细颗粒来克服。通过增大材料比表面积，促进颗粒之间的相互接触或者包覆导电炭能够提高LiFePO4正极材料的导电性能。但随之而来又出现新问题。随着比表面积的增加，涂布所需的粘接剂和溶剂的量也大大增加，给极片的涂布带来了很大的困难，并且将极片制备成电芯或电池后，很容易出现掉料现象。目前，磷酸铁锂材料普遍存在涂布困难问题。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的以上问题，提供一种能够改善磷酸铁锂材料涂布效果的磷酸铁锂电池正极片的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
本发明公开了一种磷酸铁锂电池正极片的制造方法，包括混合磷酸铁锂浆料的步骤以及将混合好的磷酸铁锂浆料涂布于集流体的步骤，涂布之前先用碱溶液处理集流体，所述处理是指将碱溶液喷洒于集流体表面或者将集流体浸泡在碱溶液中。
优选的，所述集流体为铝箔。
所述碱溶液选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化锂溶液中的一种或几种的混合。
优选的，所述碱溶液为氢氧化锂溶液。
所述碱溶液的浓度为0.01～5mol/L。
优选的，所述碱溶液的浓度为0.2～1mol/L。
所述用碱溶液处理集流体的时间为5～60秒。
由于采用了以上的方案，使本发明具备的有益效果在于：
本发明的方法通过在涂布前先用碱溶液处理集流体，能有效的去掉集流体表面的油污，并且能轻微的腐蚀集流体，提高集流体表面的粗糙程度，使浆料更容易的附着在集流体上，从而使极片在进行卷绕等操作时不会出现掉料的情况。另一方面，由于浆料与集流体的粘接力加强，使得极片的面密度可以更高，有利于磷酸铁锂电池的推广应用。
具体实施方式
本发明提供一种磷酸铁锂电池正极片的制造方法，包括混料的步骤以及涂布的步骤。混料是指将磷酸铁锂、增稠剂、导电剂、水以及粘结剂等进行混合制成磷酸铁锂浆料，该步骤可以采用现有技术中本领域技术人员熟知的方法。涂布是指将混合好的磷酸铁锂浆料均匀地涂覆于集流体上。本发明的方法中，在涂布之前先用碱溶液对集流体进行处理，即将碱溶液喷洒于集流体表面或者将集流体浸泡在碱溶液中。正极片的集流体通常为铝箔。所用的碱溶液可以是氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化锂溶液中的一种或几种的混合。优选氢氧化锂溶液。只所以优选氢氧化锂，是因为使用氢氧化锂腐蚀铝箔时不会带来别的金属离子。本发明的方法中，处理集流体的碱溶液的浓度通常为0.01～5mol/L，优选0.2～1mol/L。碱溶液浓度太高，会提高腐蚀程度，破坏集流体；碱溶液浓度太低，起不到腐蚀作用或腐蚀的时间太长。之所以选择处理时间为5～60秒也是基于腐蚀程度方面的考虑。
下面通过具体的实施例对本发明做进一步详细的描述。
实施例1
混料
首先将4克增稠剂CMC用140克水打胶1小时，然后加入SP导电剂打导电胶2小时，同时磷酸铁锂和导电剂SFG-6干混2小时，然后在加入40克水湿混2小时；将上述打好的导电胶30％加入到湿料磷酸铁锂中搅拌2小时，然后再加入剩余导电胶70％搅拌3小时；在搅拌好的浆料中加入4克SBR，搅拌1.5小时；再加入20克水调节浆料粘度，然后进行筛料，完成浆料制备。
涂布
将铝箔放置于0.01mol/L的NaOH溶液中，或将NaOH溶液均匀喷洒在铝箔的正反面，使之腐蚀60秒钟，然后烘干。再将混合好的浆料均匀涂覆在铝箔上，烘干，完成涂布。
实施例2
该实施例与实施例1基本相同，只是腐蚀铝箔的溶液为5mol/L的LiOH溶液，处理时间为5秒种。
实施例3
该实施例与实施例1基本相同，只是腐蚀铝箔的溶液为0.2mol/L的LiOH溶液，处理时间为30秒种。
实施例4
该实施例与实施例1基本相同，只是腐蚀铝箔的溶液为1mol/L的KOH溶液，处理时间为20秒种。
实施例5
该实施例与实施例1基本相同，只是腐蚀铝箔的溶液为0.4mol/L的LiOH溶液，处理时间为30秒种。
实施例6
该实施例与实施例1基本相同，只是腐蚀铝箔的溶液为0.6mol/L的LiOH溶液，处理时间为20秒种。
对比例
混料
首先将4克CMC用140克水打胶1小时，然后加入SP导电剂打导电胶2小时，同时磷酸铁锂和导电剂SFG-6干混2小时，然后在加入40克水湿混2小时；将上述打好的导电胶30％加入到湿料磷酸铁锂中搅拌2小时，然后再加入剩余导电胶70％搅拌3小时；在搅拌好的浆料中加入4克SBR，搅拌1.5小时；再加入20克水调节浆料粘度，然后进行筛料，完成浆料制备。
涂布
将混合好的浆料均匀涂覆在铝箔上，烘干，完成涂布。
将上述各例制造的极片，按照18650型号的电池工艺要求裁切成所需的宽度，然后将该正极片与隔膜及负极片卷饶成电芯卷饶体。经检测，各例中不良率(主要是极片掉料率)如下表所示：
| 实施例 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 对比例 |
| 不良率 | 2％ | 1.9％ | 1.0％ | 1.1％ | 0.8％ | 0.7％ | 10.2％ |
该检测结果证实，采用本发明提供的方法能有效的解决磷酸铁锂电池掉料的问题。
Claims (8)
1.一种磷酸铁锂电池正极片的制造方法，包括混合磷酸铁锂浆料的步骤以及将混合好的磷酸铁锂浆料涂布于集流体的步骤，其特征在于：涂布之前先用碱溶液处理集流体，所述处理是指将碱溶液喷洒于集流体表面或者将集流体浸泡在碱溶液中。
2.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池正极片的制造方法，其特征在于：所述集流体为铝箔。
3.根据权利要求2所述的一种磷酸铁锂电池正极片的制造方法，其特征在于：所述碱溶液选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化锂溶液中的一种或几种的混合。
4.根据权利要求3所述的一种磷酸铁锂电池正极片的制造方法，其特征在于：所述碱溶液为氢氧化锂溶液。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种磷酸铁锂电池正极片的制造方法，其特征在于：所述碱溶液的浓度为0.01～5mol/L。
6.根据权利要求5所述的一种磷酸铁锂电池正极片的制造方法，其特征在于：所述碱溶液的浓度为0.2～1mol/L。
7.根据权利要求1～4和6中任意一项所述的一种磷酸铁锂电池正极片的制造方法，其特征在于：所述用碱溶液处理集流体的时间为5～60秒。
8.根据权利要求5所述的一种磷酸铁锂电池正极片的制造方法，其特征在于：所述用碱溶液处理集流体的时间为5～60秒。
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