CN102054971A - 一种提高锂离子电池安全性和循环性的化学方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高锂离子电池安全性和循环性的化学方法，应用在正极、负极极片表面涂膜的方法处理工序中，方法中采用包括乙酸甲酯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、二氧化硅、碳酸二乙酯、正丁醇、二甲基亚砜混合制得的浆料涂抹在极片表面；涂膜工艺如下：将浆料放入涂膜机上，对已辊压过的极片涂膜，在40～60℃水蒸汽环境下保持2～5分钟，再在120～150℃下烘烤3～5分钟。本发明对正极涂膜，可以在一定程度上抑制正极容量的衰减。对负极进行涂膜，负极在进行循环的过程中得到了有效的保护，提高了锂离子电池的安全性和循环性能。该方法简单易行、操作方便，对环境友好，能够在常温状态下得到厚度均匀的薄膜，并方便用于商业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是提供了一种提高锂离子电池安全性和循环性的化学方法。
背景技术
由于能源和环境的双重压力，研究开发环境友好的清洁能源已是迫在眉睫。锂离子电池因其在无污染性、高功率密度，高电压以及无记忆效应等方面的优势而备受各国研发人员和政府的青睐。各国政府相继投巨资来研究锂离子电池产业化的各个环节因素，并取得了丰硕的成果，使得锂离子电池的应用范围得到进一步扩大。目前，电动车用锂离子电池的研发仍牵动着各国政府及研发机构的神经，其存在的问题还需进一步的解决。
其中，安全性和寿命问题是锂离子电池要普遍使用化所必须解决的两个主要问题，它们的解决将极大的增强人们对锂电池的信赖，降低电池的成本，从而使电动汽车的广泛使用成为可能。
目前，在锂离子电池安全性和寿命方面所作的工作主要有：正、负极新型材料的研究、功能型电解液的开发、活化工艺的优化以及电池结构的改进等等。另外，对电池极片进行涂膜处理也吸引了研发人员的深入探讨，如发明专利CN1838468A采用延流法在负极极片上涂一层无机粒子混合膜，制得电池的首次充放电容量可以达到142mAh/g(正极材料为LiCoO2)，容量衰减率为0.4‰；戈明亮等人(合成材料老化与应用，2007，36(7)：31-36)详细说明了最近聚合物电解质膜的发展以及趋势。
然而，目前给锂离子电池极片涂膜工艺还存在很多有待解决的问题，如设备的适应性、涂膜的厚度及孔隙的控制、易用性等，产业化应用的工艺目前还没有。
发明内容
针对上述涂膜工艺所存在的问题，本发明提供一种通过在极片上涂膜来提高锂离子电池安全性和循环性的化学方法。
本发明提高锂离子电池安全性和循环性的化学方法，其通过在正极或者负极或者双电极表面涂膜来实现，其中涂膜所采用的浆料由以下成分混合制得：乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正丁醇、二甲基亚砜。
通过对负极进行涂膜，使得在循环过程中负极活性物质——石墨不至于结构塌陷，而且有利于负极表面SEI膜的稳定，这种方法大大提高了锂离子电池的安全性和循环性能。该方法操作方便，对环境友好，能够在常温状态下得到厚度均匀的薄膜，并方便用于商业化生产。
通过对正极涂膜，可以在一定程度上抑制正极容量的衰减。
构成上述浆料的各种物质所占质量份数可以为：乙酸甲酯60～70％、二氧化硅1～2％、二乙基碳酸酯10～15％、正丁醇7～10％、二甲基亚砜3～10％，聚偏氟乙烯一六氟丙烯为3％-19％。
上述涂膜可以通过如下工艺来实施：将浆料放入涂膜机上，对已辊压过的负极极片进行涂膜，然后在40～60℃水蒸汽环境下保持2～5分钟，随后在120～150℃下烘烤3～5分钟。
本发明的有益效果是：涂膜的介电常数在8.4以上、孔隙大小在0.03～0.12μm左右，并且孔隙率在45％左右，可以保证良好的锂离子穿透性，通过对正极涂膜，可以在一定程度上抑制正极容量的衰减。通过对负极进行涂膜，使得在循环过程中负极活性物质——石墨不至于结构塌陷，而且有利于负极表面SEI膜的稳定，负极在进行循环的过程中得到了有效的保护，提高了锂离子电池的安全性和循环性能。该方法简单易行、操作方便，对环境友好，能够在常温状态下得到厚度均匀的薄膜，并方便用于商业化生产。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
实施例一：
1)配料：按乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正丁醇、二甲基亚砜各原料所占质量份数为：乙酸甲酯60％、二氧化硅1.5％、二乙基碳酸酯12％、正丁醇7％、二甲基亚砜3％，选取乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正丁醇、二甲基亚砜，将乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正丁醇、二甲基亚砜分散混合，得到混合浆料；
2)将混合浆料放入涂膜机上，对以进行辊压过的负极进行涂膜。先进行40℃水蒸气环境下2分钟，随后在125℃烘烤5分钟，得到涂膜处理过的负极极片。
3)将负极极片高温烘箱内，搁置24小时以上，随后分切，得到成品。
实施例二：
1)配料：按乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正丁醇、二甲基亚砜各原料所占质量份数为：乙酸甲酯70％、二氧化硅2％、二乙基碳酸酯10％、正丁醇10％、二甲基亚砜4％，选取乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正丁醇、二甲基亚砜，将乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正丁醇、二甲基亚砜分散混合，得到混合浆料；
2)将混合浆料放入涂膜机上，对以进行辊压过的负极进行涂膜。先进行45℃水蒸气环境下3分钟，随后在120℃烘烤4分钟，得到涂膜处理过的负极极片。
3)将负极极片高温烘箱内，搁置24小时以上，随后分切，得到成品。
实施例三：
1)配料：按乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正丁醇、二甲基亚砜各原料所占质量份数为：乙酸甲酯68％、二氧化硅2.5％、二乙基碳酸酯15％、正丁醇8％、二甲基亚砜5％，选取乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正丁醇、二甲基亚砜，将乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正丁醇、二甲基亚砜分散混合，得到混合浆料；
2)将混合浆料放入涂膜机上，对以进行辊压过的负极进行涂膜。先进行55℃水蒸气环境下3分钟，随后在140℃烘烤3分钟，得到涂膜处理过的负极极片。
3)将负极极片高温烘箱内，搁置24小时以上，随后分切，得到成品。
实施例四：
1)配料：按乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正丁醇、二甲基亚砜各原料所占质量份数为：乙酸甲酯68％、二氧化硅2％、二乙基碳酸酯12％、正丁醇9％、二甲基亚砜4.5％，选取乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正丁醇、二甲基亚砜，将乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正丁醇、二甲基亚砜分散混合，得到混合浆料；
2)将混合浆料放入涂膜机上，对以进行辊压过的负极进行涂膜。先进行60℃水蒸气环境下2分钟，随后在150℃烘烤3分钟，得到涂膜处理过的负极极片。
3)将负极极片高温烘箱内，搁置24小时以上，随后分切，得到成品。
其结果表明：在经过960圈的常温循环后，电池的容量剩余80.3％，容量衰减率为0.205‰。
本发明各原料的上下限、区间取值，以及工艺参数(如温度、时间等)的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
Claims (3)
1.一种提高锂离子电池安全性和循环性的化学方法，应用在正极、负极极片表面涂膜的方法处理工序中，其特征在于：所述方法中采用包括乙酸甲酯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正丁醇、二甲基亚砜混合制得的涂抹在极片表面。
2.根据权利要求1所述的提高锂离子电池安全性和循环性的化学方法，其特征在于：所述浆料的各种物质所占质量比例为：乙酸甲酯60～70％、二氧化硅1～2％、二乙基碳酸酯10～15％、正丁醇7～10％、二甲基亚砜3～10％，聚偏氟乙烯一六氟丙烯为3％-19％。
3.根据权利要求2所述的提高锂离子电池安全性和循环性的化学方法，其特征在于：所述涂膜可以通过如下工艺来实施：将浆料放入涂膜机上，对已辊压过的负极极片进行涂膜，然后在40～60℃水蒸汽环境下保持2～5分钟，随后在120～150℃下烘烤3～5分钟。
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Citations (2)
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| CN1964102A (zh) * | 2004-11-10 | 2007-05-16 | 索尼株式会社 | 阳极和电池 |
| CN101436655A (zh) * | 2007-11-12 | 2009-05-20 | 中信国安盟固利新能源科技有限公司 | 一种锂离子二次电池负极极片及其制备方法 |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 《电源技术》 20090831 安富强等 负极涂膜对锂离子电池性能的影响 655-657 1-3 第33卷, 第8期 * |
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