CN102420315A

CN102420315A - 钛酸锂电池负极制作方法

Info

Publication number: CN102420315A
Application number: CN2011103888730A
Authority: CN
Inventors: 陈冰花; 丁同臣; 杨宝峰; 曹殿学; 莫英华; 胡华冲
Original assignee: Shuangdeng Science & Technology Development Academy Co Ltd Nanjing City
Current assignee: Shuangdeng Science & Technology Development Academy Co Ltd Nanjing City
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2012-04-18

Abstract

本发明提供了一种钛酸锂电池负极制作方法，在集流体上先涂覆导电层浆料，再涂覆以钛酸锂为主材料的活性层浆料，并对导电层浆料和活性层浆料的组分及配比作了改进和优化。本发明用于制作钛酸锂电池负极，明显改善了电池负极物料与集流体的粘结效果，有效降低了负极掉粉现象的发生，提升了电极导电性能，促进了电极综合性能的发挥，所制备的钛酸锂电池的电化学性能得到了提高。

Description

钛酸锂电池负极制作方法

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种钛酸锂电池负极制作方法。

背景技术

钛酸锂是一种由金属锂和低电位过渡金属钛组成的复合氧化物，作为锂离子电池负极活性材料，其最大的特点就是“零应变性”。所谓“零应变性”是指钛酸锂晶体在嵌入和脱出锂离子时晶格常数与其体积变化都很小（＜1%）。在充放电循环中，这种“零应变性”能够避免由于电极材料的来回伸缩导致的结构破坏，从而提高电极的循环性能和使用寿命，减少循环带来的电池比容量衰减，具有非常好的耐过充、过放特征。再者，钛酸锂材料的对锂电位约为1.55V，远高于析锂电位，在电池应用上不会出现析锂导致的安全问题。且钛酸锂材料具有比碳负极材料更高的锂离子扩散系数（2 ×10^-8cm²/s），更适合于高倍率充放使用。

但实际生产应用过程中，钛酸锂电池负极物料粘结效果不好，电极掉粉现象严重，物料与集流体的亲和性较差，加之钛酸锂材料本身导电性能差，材料的固有电子电导率仅为10^-9S/cm，按现有锂电池负极制作方法，活性浆料直接涂覆在集流体上，使得钛酸锂电池特征性能的发挥受到严重影响，尤其是高倍率快速充放的性能。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种物料与集流体附着力强、粘结效果好、导电能力强的钛酸锂电池负极制作方法，从而有效提高钛酸锂电池的综合性能。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

钛酸锂电池负极制作方法，包括集流体制作、浆料配制和浆料涂覆，其改进之处是在集流体上先涂覆导电层浆料，再涂覆活性层浆料；所述导电层浆料按下列组分及重量百分比配制：导电剂2～10%，粘结剂3～10%，溶剂80～92%，配制时先将粘结剂与溶剂混合均匀，再加入导电剂，充分分散；所述活性层浆料按下列组分及重量百分比配制：钛酸锂25～35%，导电剂0～3%，粘结剂1～6%，溶剂60～70%，配制时先将粘结剂与溶剂混合均匀，再加入钛酸锂或添加导电剂的钛酸锂，充分分散。

进一步方案是：所述导电剂为石墨、导电碳黑、硬碳、碳纤维、碳纳米管、乙炔黑中的一种或任意比例的几种；所述粘结剂为聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、水系粘结剂LA132、LA133、LA135中的一种或任意比例的几种；所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、无水乙醇、碳酸丙烯酯、去离子水中的一种或任意比例的几种。

与现有方法相比，本发明对钛酸锂电池负极的制作工艺进行了调整，对电极制作方法进行了创新，在集流体与活性层之间先涂覆导电层，并对导电层浆料和活性层浆料的组分及配比作了改进和优化，从而改善了电池负极物料与集流体的粘结效果，有效降低了负极掉粉现象的发生，提升了电极导电性能，促进了电极综合性能的发挥，所制备的钛酸锂电池的电化学性能特别是高倍率快速充放性能得到较大提高。

具体实施方式

下面通过实施例，进一步说明本发明，实施例中所用材料及用量比见附表。

实施例1：

依附表中例1，将PVDF与NMP混合均匀后，加入导电碳黑，充分搅拌制成导电层浆料；再将PVDF与NMP充分混合均匀后，加入钛酸锂材料，充分搅匀制成活性层浆料；将导电层浆料均匀涂覆于光毛复合铝箔表面，待表面微干无明显流体时，将活性层浆料涂覆其上，双面面密度控制在150～240g/m²，烘干即可。

实施例2：

依附表中例2，将PVDF与NMP混合均匀后，加入乙炔黑和VGCF，充分搅拌制成导电层浆料；再将PVDF与NMP充分混合均匀后，加入预先混合均匀的VGCF和钛酸锂混合材料，充分搅匀制成活性层浆料；将导电层浆料均匀涂覆于光面铝箔表面，待表面微干无明显流体时，将活性层浆料涂覆其上，双面面面密度控制在150～240g/m²，烘干即可。

实施例3：

依附表中例3，将LA132与H₂O混合均匀后，加入VGCF，充分搅拌制成导电层浆料；再将LA132与H₂O充分混合均匀后，加入钛酸锂材料，充分搅匀制成活性层浆料；将导电层浆料均匀涂覆于光面铝箔表面，待表面微干无明显流体时，将活性层浆料涂覆其上，双面面密度控制在150～240g/m²，烘干即可。

实施例4：

依附表中例4，将LA133与H₂O混合均匀后，加入硬碳和VGCF，充分搅拌制成导电层浆料；再将LA133、LA135与H₂O充分混合均匀后，加入预先混合均匀的碳纳米管和钛酸锂混合材料，充分搅匀制成活性层浆料；将导电层浆料均匀涂覆于蚀刻铝箔表面，待表面微干无明显流体时，将活性层浆料涂覆其上，双面面面密度控制在150～240g/m²，烘干即可。

实施例5：

依附表中例5，将PTFE、CMC与H₂O混合均匀后，加入导电碳黑和碳纳米管，充分搅拌制成导电层浆料；再将PTFE、CMC与H₂O充分混合均匀后，加入预先混合均匀的碳纳米管和钛酸锂混合材料，充分搅匀制成活性层浆料；将导电层浆料均匀涂覆于蚀刻铝箔表面，待表面微干无明显流体时，将活性层浆料涂覆其上，双面面面密度控制在150～240g/m²，烘干即可。

附表：

注：PVDF-聚偏氟乙烯，CMC-羧甲基纤维素钠，PTFE-聚四氟乙烯，NMP-N-甲基吡咯烷酮，VGCF-气相生长碳纤维，LA132、LA133、LA135-水性粘结剂（成都茵地乐电源科技有限公司生产）。

Claims

1.一种钛酸锂电池负极制作方法，包括集流体制作、浆料配制和浆料涂覆，其特征是在集流体上先涂覆导电层浆料，再涂覆活性层浆料；所述导电层浆料按下列组分及重量百分比配制：导电剂2～10%，粘结剂3～10%，溶剂80～92%，配制时先将粘结剂与溶剂混合均匀，再加入导电剂，充分分散；所述活性层浆料按下列组分及重量百分比配制：钛酸锂25～35%，导电剂0～3%，粘结剂1～6%，溶剂60～70%，配制时先将粘结剂与溶剂混合均匀，再加入钛酸锂或添加导电剂的钛酸锂，充分分散。

2.按权利要求1所述的钛酸锂电池负极制作方法，其特征是所述导电剂为石墨、导电碳黑、硬碳、碳纤维、碳纳米管、乙炔黑中的一种或任意比例的几种。

3.按权利要求1所述的钛酸锂电池负极制作方法，其特征是所述粘结剂为聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、水系粘结剂LA132、LA133、LA135中的一种或任意比例的几种。

4. 按权利要求1所述的钛酸锂电池负极制作方法，其特征是所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、无水乙醇、碳酸丙烯酯、去离子水中的一种或任意比例的几种。