CN102034981A

CN102034981A - 一种锂离子电池负极用集流体

Info

Publication number: CN102034981A
Application number: CN2010105207077A
Authority: CN
Inventors: 李小芳; 赵丰刚; 吴凯; 崔青然; 朱华
Original assignee: Dongguan Amperex Technology Ltd
Current assignee: Dongguan Amperex Technology Ltd
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2011-04-27

Abstract

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池负极用集流体，包括集流体本体，在所述的集流体本体表面覆盖一层处理层，按重量百分比计处理层为，由5～20％的导电碳，79～94％的聚偏氟乙烯和0.5～1.5％的草酸组成，采用该处理层处理负极集流体本体，导电碳可以增强集流体与负极活性物质之间的导电性，使得电池内阻较小，功率性能得到提高；草酸在处理过程中对集流体进行刻蚀，增加集流体表面的粗糙度，进而增加接触面积，减小接触电阻，也可以降低电池的内阻，提高电池的功率；处理的集流体使得循环过程中，负极活性物质与集流体之间的粘结性变好，使得电池的电阻在循环过程中基本保持不变，使得电池的循环寿命得到改善。

Description

一种锂离子电池负极用集流体

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池负极用集流体。

背景技术

锂离子二次电池由于具有高电压、高能量密度的优势，成为应用范围最广的二次电池之一。随着其应用范围的不断扩大，人们对其的性能要求也不断提高。现有的锂离子电池一般包括正极片、负极片、隔离膜和电解液，正极片由正极集流体和涂布在其表面的活性物质组成，正极活性物质有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、镍锰酸锂以及其他三元或者多元的活性物质，负极片由负极集流体和涂布在其表面的负极活性物质组成，负极活性物质有石墨(人工石墨和天然石墨)、石油焦、碳纤维、热解炭、中间相沥青基炭微球(MCMB)、玻璃炭、纳米碳管等。

锂离子电池在循环过程中，容量会随着循环次数的增加而衰减。电池循环衰减的原因一般都认为是电池正负极活性物质的副反应引起的，实际上集流体与极片之间的粘结性在循环过程中也会减弱，从而引起电池循环衰减。负极在嵌锂和脱锂的过程中，体积会发生变化，所以循环过程中负极与集流体之间更加容易脱离，引起电池循环衰减。而目前通过在集流体表面打孔来增加活性物质与集流体之间的粘接性，这种方式会导致活性物质在集流体表面涂布不平整，会降低集流体的强度，以致影响锂离子电池的性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种锂离子电池负极用集流体，其可以增加负极活性物质与集流体的粘接性能，使得电池的电阻在循环过程中基本保持不变，使得电池的循环寿命得到改善。

为了能够实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种锂离子电池负极用集流体，包括集流体本体，在所述的集流体本体表面覆盖一层处理层，所述的处理层为：按重量百分比计，由5～20％的导电碳，79～94％的聚偏氟乙烯和0.5～1.5％的草酸组成。采用处理层的配方组分对负极集流体本体进行处理，导电碳可以增强集流体与负极活性物质之间的导电性，使得电池内阻较小，功率性能得到提高；少量的草酸可以在处理过程中对集流体本体进行刻蚀，增加集流体本体表面的粗糙度，进而增加接触面积，减小接触电阻，也可以降低电池的内阻，提高电池的功率；更重要的是处理集流体有利于保持循环过程中，负极活性物质与集流体之间的粘结性，使得电池的电阻在循环过程中基本保持不变，使得电池的循环寿命得到改善。

其中，更进一步的限定所述的处理层通过涂布方式覆盖在集流体本体表面。

其中，更进一步的限定所述的处理层通过印刷方式覆盖在集流体本体表面，特别是采用凹版印刷机，将处理层印刷上去。

其中，更进一步的限定所述的处理层厚度为小于5um，当处理层厚度大于5um时，会降低电池的放电倍率。

其中，更进一步的优选处理层厚度为3um。

其中，更进一步的优选所述的处理层为按重量百分比计，由8～12％的导电碳，87～91％的聚偏氟乙烯和0.8～1.2％的草酸组成。

其中，更进一步的优选所述的处理层为按重量百分比计，由10％的导电碳，89％的聚偏氟乙烯和1％的草酸组成。

其中，所述的集流体本体为铜箔或者镍箔以及其他可以作为负极集流体的箔片。

一种锂离子电池负极用集流体，所述的处理层的处理方法为：将5～15％的导电碳，84～94％的聚偏氟乙烯和0.5～1.5％的草酸混合，并用水作为溶剂搅拌均匀形成浆料，其中溶剂的重量占总浆料的20％，再将浆料覆盖到集流体本体表面上，然后进行烘干，即得到锂离子电池负极用集流体，不需要通过在集流体表面打孔来增加活性物质与集流体之间的粘接性，避免了由于集流体存在孔洞导致的活性物质在集流体表面涂布的不平整，也不会降低集流体的强度，更不会由此而影响锂离子电池的性能，工艺简单容易实现。

其中，更进一步的限定所述的烘烤温度为80～120℃。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明作进一步的说明：

实施例1：

正极的制作：

使用磷酸铁锂(LiFePO4)作为负极活性物质。调制含有该活性物质的浆料，该浆料的固体成分包含90％的该正极活性物质，5％的PVDF(聚偏氟乙烯)作为粘接剂，5％的导电碳作为电传导助剂。该浆料使用NMP作为溶剂，溶剂的重量占总浆料重量的30％。将该浆料均匀地涂在Al箔两面，随后利用辊压机进行压延处理，得到正极膜片。

负极集流体处理：

采用铜箔作为负极集流体本体，处理层为：按重量百分比计，由10％D50为100um的导电碳，89％的聚偏氟乙烯和1％的草酸组成。将处理层混合，并用水作为溶剂搅拌均匀形成浆料，其中溶剂的重量占总浆料的20％，用凹版印刷机均匀地印刷在Cu箔两表面，在印刷过程中，草酸在铜箔表面上进行化学刻蚀，使得铜箔表面粗糙度增加，同时导电碳和聚偏氟乙烯均匀印刷在铜箔表面，这种通过化学反应和物理作用的结合使用，使得这种物理粘接更均匀和牢固，待浆料通过烘箱在80～120℃下烘干，得到单面印刷层厚度为3um的处理铜箔。保证了使用该集流体制备的电池的内阻的稳定性，稳定的内阻增加了电池循环寿命。

负极的制作：

使用人造石墨作为负极活性物质。调制含有该活性物质的浆料，该浆料的固体成分包含90％的该负极活性物质，5％的PVDF(聚偏氟乙烯)作为粘接剂，5％的导电碳作为电传导助剂。该浆料使用NMP(N-甲基吡咯烷酮)作为溶剂，溶剂的重量占总浆料重量的40％。将该浆料均匀地涂在处理后的集流体铜箔两面，随后利用辊压机进行压延处理，得到负极极片。

电池的组装：

在正极和负极极片上焊接导电极耳，使正极和负极中间夹有20um的PP/PE复合隔离膜而重叠，将其卷绕成螺旋状后装入壁厚为0.18um的圆柱型钢壳中，注入非水电解液，电池的电解液为1mol/L的LiPF6溶液，主要溶剂由EC、PC、DMC混合而成，封口后对电池进行化成和容量，得到18650电池。

实施例2

与实施例1不同之处在于：处理层为：按重量百分比计，由5％D50为100um的导电碳，94％的聚偏氟乙烯和1％的草酸组成。除此之外，其它与实施例1相同，这里不再赘述。

实施例3

与实施例1不同之处在于：处理层为：按重量百分比计，由20％D50为100um的导电碳，79％的聚偏氟乙烯和1％的草酸组成。印刷厚度为4nm，除此之外，其它与实施例1相同，这里不再赘述。

实施例4

与实施例1不同之处在于：处理层为：按重量百分比计，由9％D50为100um的导电碳，90％的聚偏氟乙烯和1％的草酸组成。除此之外，其它与实施例1相同，这里不再赘述。

实施例5

与实施例1不同之处在于：处理层为：按重量百分比计，由12％D50为100um的导电碳，87.5％的聚偏氟乙烯和0.5％的草酸组成，采用涂布方式将处理层涂布在集流体本体上。除此之外，其它与实施例1相同，这里不再赘述。

实施例6

与实施例5不同之处在于：处理层为：按重量百分比计，由9％D50为100um的导电碳，89.5％的聚偏氟乙烯和1.5％的草酸组成。除此之外，其它与实施例1相同，这里不再赘述。

实施例7

与实施例1不同之处在于：采用镍箔为集流体本体，除此之外，其它与实施例1相同，这里不再赘述。

对比例1

与实施例1不同之处在于：没有进行集流体处理，其它与实施例1相同，这里不再赘述。

测试：

将上述实施例所作的电池进行性能测试(见下表)：

从上表的测试结果可以看出电池的内阻较小，功率性能得到提高；使得电池的电阻在循环过程中基本保持不变，使得电池的循环寿命得到改善。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims

1.一种锂离子电池负极用集流体，包括集流体本体，其特征在于：在所述的集流体本体表面覆盖一层处理层，所述的处理层为：按重量百分比计，由5～20％的导电碳，79～94％的聚偏氟乙烯和0.5～1.5％的草酸组成。

2.如权利要求1所述的一种锂离子电池负极用集流体，其特征在于：所述的处理层通过涂布方式覆盖在集流体本体表面。

3.如权利要求1所述的一种锂离子电池负极用集流体，其特征在于：所述的处理层通过印刷方式覆盖在集流体本体表面。

4.如权利要求1所述的一种锂离子电池负极用集流体，其特征在于：所述的处理层厚度为小于5um。

5.如权利要求1所述的一种锂离子电池负极用集流体，其特征在于：所述处理层厚度为3um。

6.如权利要求1所述的一种锂离子电池负极用集流体，其特征在于：所述的处理层为按重量百分比计，由8～12％的导电碳，87～91％的聚偏氟乙烯和0.8～1.2％的草酸组成。

7.如权利要求1所述的一种锂离子电池负极用集流体，其特征在于：所述的处理层为按重量百分比计，由10％的导电碳，89％的聚偏氟乙烯和1％的草酸组成。

8.如权利要求1所述的一种锂离子电池负极用集流体，其特征在于：所述的集流体本体为铜箔或者镍箔。

9.如权利要求1所述的一种锂离子电池负极用集流体，其特征在于：所述的处理层的处理方法为：将5～15％的导电碳，84～94％的聚偏氟乙烯和0.5～1.5％的草酸混合，并用水作为溶剂搅拌均匀形成浆料，其中溶剂的重量占总浆料的20％，再将浆料覆盖到集流体本体表面上，然后进行烘干，即得到锂离子电池负极用集流体。

10.如权利要求9所述的一种锂离子电池负极用集流体，其特征在于：所述的烘烤温度为80～120℃。