CN101986444A - 一种锂离子电池正极直接成型的生产方法 - Google Patents

一种锂离子电池正极直接成型的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种锂离子电池正极直接成型的生产方法，其步骤为：1)将重量百分比40-80％的锂离子电池正极活性物质与10-50％的导电纤维、1-10％的粘合剂在反应釜中混合，控制温度20-50℃，搅拌速度60～300转/分钟，混合1～10小时；2)将混合物放入压片机中压片，控制温度70-120℃，压力50～200Mpa，即制得一体成型的锂离子电池正极极片。此发明工艺简单，极片与传统方法生产的比较，具有成型性好，密度低，体积小等优点，可大幅度减小极片重量和体积。此法生产电极极片能有效地降低极片厚度，从而提高锂离子在正极中的扩散系数，提高电池的电容量；活性物质与粘结剂和有机电解质均匀接触，制得高密度电极，减少在充放电过程中发生副反应的电极面积，提高电池寿命和稳定性。

Description

一种锂离子电池正极直接成型的生产方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池正极直接成型的生产方法，尤其涉及一种区别于传统将正极活性物质涂布于集流体材料，而采用一体成型的极片生产方法。
背景技术
锂离子电池是一种新型的化学电源，分别用两个能可逆地嵌入和脱出锂离子的化合物作为正负极而构成。当电池充电时，锂离子从正极中脱嵌出来，在负极中嵌入；放电时锂离子从负极中脱嵌出来，在正极中嵌入。锂离子电池由于具有高能量密度、高电压、无污染，循环寿命高、无记忆效应等优点，广泛应用在笔记本电脑、手机和其他便携式电器中。
锂离子电池电芯由正极片、负极片、隔膜、电解液组成。正极通常由活性物质(如钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂)与导电剂(如石墨、乙炔黑)以及粘合剂(如聚偏氟乙烯和聚四氟乙烯)等混合均匀，搅拌成糊状，均匀的涂覆在铝箔的两侧，涂层厚度15-20um，在氮气流下干燥以除去有机物分散剂，然后用辊压机压制成型，再按要求剪切成规定尺寸的极片。
导电剂的加入可以提高电子在活性物质粒子间的移动速度；铝箔作为集流体，将电池活性物质产生的电流汇集起来以便形成较大的电流对外输出；粘结剂将活性物质与集流体之间以及活性物质之间互相粘合在一起。
这种传统的将活性物质涂覆在集流体上的方法具有一些不可克服的缺点，如涂布不均匀，活性物质容易脱落，电极极片厚度大等，组装成电池后，这些缺点会影响电池的充放电性能，降低电容量和循环寿命，电池的安全性能也存在隐患。
发明内容
本发明正是为了克服传统的将活性物质涂布在集流体上的缺点，提出了一种锂离子电池正极直接成型的生产方法，其步骤为：
1)将重量百分比40-80％的锂离子电池正极活性物质分别与10-50％的导电纤维、1-10％的粘合剂在反应釜中进行混合，控制温度20-50℃，搅拌速度60～300转/分钟，混合1～10小时。
2)将混合物放入压片机中进行压片，控制温度70-120℃，压力50～200Mpa，即得一体成型的锂离子电池正极极片。
所述的锂离子电池正极活性物质为磷酸铁锂，钛酸锂，钴酸锂及钴酸锂的改性物，镍酸锂及镍酸锂的改性物，锰酸锂及镍酸锂的改性物，锰结核，纳米二氧化锰中的一种，粒度为0.03um-25um。
所述的导电纤维直径为1nm-100um。所述的粘合剂为聚乙烯醇，聚四氟乙烯，聚偏二氟乙烯，羧甲基纤维素钠，聚丙烯，聚乙烯，改性SBR橡胶，聚氨酯中的一种。
所述的导电纤维，为RuO2，NiO，TiO2，SnO2，ZrO2，V2O5，MnO2过渡金属氧化物纤维中的一种，或者是聚苯胺，聚吡咯，聚噻吩导电聚合物纤维中的一种，或者是铜，铝，镍，铂，金，钴，锰金属纤维中的一种，或者是聚丙烯腈，纤维素，沥青的碳化纤维中的一种。
此发明工艺简单，电极片与传统方法生产比较，具有成型性好，密度低，体积小的优点，可以大幅度减小极片的重量和体积。
采用此发明生产电极极片可以有效的降低极片厚度，从而提高锂离子在正极中的扩散系数，提高电极的电容量；活性物质与粘结剂和有机电解质均匀接触，制得高密度电极，减少在充放电过程中发生副反应的电极面积，提高电池寿命和稳定性。
具体实施方式
实施例一：
将80g钴酸锂、15g聚苯胺纤维和5g的聚偏氟乙烯在反应釜中进行混合，控制温度为40℃，搅拌速度300转/分钟，混合10小时。
将混合物放入压片机中进行压片，控制温度为120℃，压力100Mpa，即得一体成型的锂离子电池正极极片，电容量为135mAh/g，循环200次后，容量衰减为2％。
实施例二：
将70g镍酸锂，25g镍纤维和5g的聚四氟乙烯在反应釜中进行混合，控制温度为50℃，搅拌速度200转/分钟，混合10小时。
将混合物放入压片机中进行压片，控制温度为100℃，压力120Mpa，即得一体成型的锂离子电池正极极片，电容量为168mAh/g，循环200次后，容量衰减为4％。
实施例三：
将85g钴酸锂、10g碳纤维和5g的羧甲基纤维素钠在反应釜中进行混合，控制温度为40℃，搅拌速度300转/分钟，混合5小时。
将混合物放入压片机中进行压片，控制温度为100℃，压力1O0Mpa，即得一体成型的锂离子电池正极极片，电容量为132mAh/g，循环200次后，容量衰减为2.6％。

Claims (8)

1.一种锂离子电池正极直接成型的生产方法，其步骤为：
1)将重量百分比40-80％的锂离子电池正极活性物质与10-50％的导电纤维、1-10％的粘合剂在反应釜中进行混合，控制温度20-50℃，搅拌速度60～300转/分钟，混合1～10小时。
2)将混合物放入压片机中进行压片，控制温度70-120℃，压力50～200Mpa，即得一体成型的锂离子电池正极极片。
2.如权利要求1所述的一种锂离子电池正极直接成型的生产方法，其特征在于，所述的锂离子电池正极活性物质为磷酸铁锂，钛酸锂，钴酸锂及钴酸锂的改性物，镍酸锂及镍酸锂的改性物，锰酸锂及镍酸锂的改性物，锰结核，纳米二氧化锰中的一种，粒度为0.03um-25um。
3.如权利要求1所述的一种锂离子电池正极直接成型的生产方法，其特征在于，所述的导电纤维直径为1nm-100um。
4.如权利要求1所述的一种锂离子电池正极直接成型的生产方法，其特征在于，所述的粘合剂为聚乙烯醇，聚四氟乙烯，聚偏二氟乙烯，羧甲基纤维素钠，聚丙烯，聚乙烯，改性SBR橡胶，聚氨酯中的一种。
5.如权利要求3所述的一种锂离子电池正极直接成型的生产方法，其特征在于，所述导电纤维为RuO2，NiO，TiO2，SnO2，ZrO2，V2O5，MnO2过渡金属氧化物纤维中的一种。
6.如权利要求3所述的一种锂离子电池正极直接成型的生产方法，其特征在于，所述导电纤维为聚苯胺，聚吡咯，聚噻吩导电聚合物纤维中的一种。
7.如权利要求3所述的一种锂离子电池正极直接成型的生产方法，其特征在于，所述导电纤维为铜，铝，镍，铂，金，钴，锰金属纤维中的一种。
8.如权利要求3所述的一种锂离子电池正极直接成型的生产方法，其特征在于，所述导电纤维为聚丙烯腈，纤维素，沥青的碳化纤维中的一种。
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