CN102945946A - 钛酸锂电池负极极片制作方法 - Google Patents

钛酸锂电池负极极片制作方法 Download PDF

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潘瑜
张益明
程传捷
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Shuangdeng Group Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种钛酸锂电池负极极片制作方法，包括集流体制作、浆料配制和涂覆，所述集流体采用刻蚀铝箔，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45%～60%，钛酸锂35%～45%，配制时先对原材料干燥预处理，再先后加入各组分，混合搅拌均匀，涂覆时控制面密度140～250g/㎡。本发明用于制作锂电池负极极片，进而制作钛酸锂电池，能有效提高负极极片的粘结剂和导电性，使锂电池的循环寿命和倍率性能有很大提升，满足动力锂电池的使用要求。

Description

钛酸锂电池负极极片制作方法
技术领域
本发明涉及钛酸锂电池技术领域，具体涉及一种钛酸锂电池负极极片制作方法。
背景技术
目前商用锂离子电池负极材料大多采用各种嵌锂碳、石墨。但是，含碳负极材料也存在一些缺点，如在第一次循环时形成一层表面钝化薄膜，大大消耗正极材料中的锂离子，造成很大的容量损失；碳负极的电位与锂的电位很接近，电池过充时，金属锂可能在碳电极表面析出而引发安全问题；释放能量的速度不够快，不适合需要瞬间强电流的设备等。低电位过渡金属氧化物及复合氧化物作为锂离子电池的负极材料引起了人们的注意，锂钛复合氧化物Li4Ti5O12是一种金属锂和低电位过渡金属钛的复合氧化物，属于A2BX4系列，具有缺陷的尖晶石结构，空间群为Fd3m，具有锂离子的三维扩散通道。理论计算证明，对于尖晶石结构的钛酸锂，经过多次循环之后，其立方单元晶胞的体积收缩小于1%，锂嵌入引起的张力变化基本上为零，所以该材料具有很好的稳定性和循环性，并具有很好的电化学循环性能。
在有机电解液体系的钛酸锂电池中，集流体一般为表面光滑的铝箔，但它与活性材料颗粒之间不易形成相互交叉填隙的“啮合”界面，使两种物相界面之间粘附不牢、接触程度不均匀、导电性差，且容易受到其他工艺，如烘干温度、复压压力等因素的影响，存储时造成活性材料层膨胀，尤其在吸液后，膨胀程度更大，电极界面阻抗增加，导电性降低，甚至引起活性材料粉化或脱落，导致电池的性能下降。使用记得蚀铝箔，能提高铝集流体的界面特性，增加活性材料颗粒与集流体两相界面的结合强度及电极结构的均匀性，提高电极的导电性，以提高钛酸锂电池的性能。
但在实际生产应用过程中，钛酸锂电池负极物料粘结性较差，极片掉粉现象严重，物料一集流体的亲和性较差，使得电池的循环寿命和倍率性能较动力锂电池的要求，存在着很大的差距。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种增强负极极片粘结性，进而提高锂电池循环寿命和倍率性能的钛酸锂电池负极极片制作方法。
本发明的技术方案是：钛酸锂电池负极极片制作方法，包括集流体制作、浆料配制和浆料涂覆，其改进之处是所述集流体采用刻蚀铝箔，所述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45%～60%，钛酸锂35%～45%，浆料配制时操作如下：先对原材料钛酸锂、导电剂和粘结剂分别进行干燥预处理，接着将粘结剂与溶剂混合均匀，再加入导电剂，充分搅拌后加入钛酸锂，搅拌均匀制得浆料。
进一步方案是：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、HSV9000中的一种或几种；所述导电剂为碳纳米管、KS-6；所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮；所述干燥预处理是将原材料在80～160℃温度下、保持真空度为-0.08～-0.1Mpa，干燥24～48小时；所述浆料涂覆时控制双面面密度为140～250g/㎡，烘干即可。
本发明对浆料配制工艺作了重要改进，通过对原材料的干燥预处理，选用特定的油性粘结剂，并且各组分进行优化、充分混合，有效提高了浆料的粘结性和导电性，加之集流体采用刻蚀铝箔，增加活性材料颗粒与集流体两相界面的结合强度和电极结构的均匀性，提高电极的导电性。由本发明制作的负极极片，进而制成钛酸锂电池，其循环寿命和倍率性能得到很大提升，能满足动力锂电池的使用要求。
具体实施方式
下面通过实例进一步说明本发明。
以刻蚀铝箔作为集流体，例一、二、三中，浆料及用量（重量份配比）如表1：
表1：
例一、二、三中，浆料配制所用原材料（表1中除NMP外的各组分）预处理工艺如表2：
表2：
Figure 201210462786X100002DEST_PATH_IMAGE004
表2中真空度为表压值。
各例中，浆料涂覆时双面面密度控制为200～220g/㎡。
本发明中未涉及内容采用现有技术。

Claims (6)

1.一种钛酸锂电池负极极片制作方法，包括集流体制作、浆料配制和浆料涂覆，其特征是所述集流体采用刻蚀铝箔，所述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45%～60%，钛酸锂35%～45%，浆料配制时操作如下：先对原材料钛酸锂、导电剂和粘结剂分别进行干燥预处理，接着将粘结剂与溶剂混合均匀，再加入导电剂，充分搅拌后加入钛酸锂，搅拌均匀制得浆料。
2.根据权利要求1所述的钛酸锂电池负极极片制作方法，其特征在于：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、HSV9000中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的钛酸锂电池负极极片制作方法，其特征在于：所述导电剂为碳纳米管、KS-6。
4.根据权利要求1所述的钛酸锂电池负极极片制作方法，其特征在于：所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
5.根据权利要求1所述的钛酸锂电池负极极片制作方法，其特征在于：所述干燥预处理是将原材料在80～160℃温度下、保持真空度为-0.08～-0.1Mpa，干燥24～48小时。
6.根据权利要求1所述的钛酸锂电池负极极片制作方法，其特征在于：所述浆料涂覆时控制双面面密度为140～250g/㎡，烘干即可。
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CN101685853A (zh) * 2008-09-23 2010-03-31 深圳市比克电池有限公司 一种锂离子电池制备方法
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