CN103178269A - 一种锂离子电池正极集流体铝箔的改性处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于锂离子电池领域，涉及一种锂离子电池正极集流体铝箔的改性处理方法。是以18～25微米厚的铝箔为集流体，先用砂纸打磨铝箔表面，去除氧化层；再用酒精棉擦拭铝箔表面，使其清洁，干燥后裁剪到适合超级电容器大小的尺寸；采用电火花放电技术，以石墨棒为电火花工作机电极B，铝箔作为电火花工作机电极A，石墨棒在铝箔表面密集放电，使铝箔表面的嵌碳面积比率为50%～85%，完成后用毛刷清扫改性铝箔表面的没有固定的碳颗粒，从而实现对锂离子电池正极集流体铝箔的改性处理。相比之下，嵌碳电池的循环性能要优于普通的锂离子电池，循环使用次数也会多于普通锂离子电池。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池正极集流体铝箔的改性处理方法。
背景技术
自从1970年第一个锂电池采用硫化钛作为正极材料，到1991年索尼公司以钴酸锂作为正极材料，锂离子电池商业化，并且革新了消费电子产品的面貌。
锂离子电池因为锂金属元素是密度最小的金属拥有高能量密度，工作电压高达3.7-3.8V，循环放电次数多，自放电小，所以锂离子电池得到了广泛的应用。锂离子电池在结构上主要分为5个部分：电解质、电极、集流体、隔膜和引线；其中电极与集流体组成一体（电极活性材料涂覆在集流体上，如图1，电池正极1，负极2，隔膜和电解液3，正极4，电池负极5），正极材料一般采用嵌锂过渡金属氧化物，正极集流体采用铝箔，锂离子在正极中脱嵌，集流体起到收集电荷作用，从而增大电池的放电电流，所以要求集流体有很好的导电性。
一般我们买到的铝箔的表面附有一层氧化膜，若是使用这种铝箔做集流体，就会严重影响集流体的工作特性，同时增加了电池的内阻。所以需要解决掉这个问题。
发明内容
本发明主要是为了处理锂离子电池的正极集流体表面的氧化层、增加集流体的导电性、减小电池的内阻、增加电池的使用寿命而提供了一种处理集流体表面的方法。
本发明所述的一种锂离子电池正极集流体铝箔的改性处理方法，其步骤如下：
1）以18～25微米厚的铝箔为集流体，先用砂纸打磨铝箔表面，去除氧化层；再用酒精棉擦拭铝箔表面，使其清洁，干燥后裁剪到适合超级电容器大小的尺寸；
2）采用电火花放电技术，以石墨棒为工作机电极B（电极规格
），铝箔作为工作机电极A，使用电火花工作机（型号D9120M）；使用交流电，工作电源130～150V，工作电流1～2.5A，频率50Hz，工作功率在80W～120W，振动频率为200～600Hz，电极移动速度为0.008～0.05米/秒；将石墨移镀到铝箔表面后，石墨棒在铝箔表面密集放电，使铝箔表面的嵌碳面积比率为50%～85%，完成后用毛刷清扫改性铝箔表面的没有固定的碳颗粒，从而实现对锂离子电池正极集流体铝箔的改性处理。
本发明的特点是：
（1）本发明是将石墨移镀到铝箔表面，正极集流体是用超薄铝箔（18～25微米）制作而成，铝箔表面渗碳，不仅提高了集流体的导电性，还提高金属箔表面的硬度，耐蚀性，耐磨性。
（2）本发明制备的铝箔更能促进铝箔在锂离子电池电极处的收集电子特性，降低了锂离子电池的内阻，表面变得粗糙，增加了集流体表面面积，碳层表面拥有许多凸起可以充分与正极材料结合在一起。
（3）本发明所采用的处理方法相比其他方法操作要更简单，操作所需要的条件更少，成本低廉，工作环境比较随意，制备过程无危险性，对人体无害，对环境无污染。
附图说明
图1：锂离子电池结构示意图；
图2：锂离子电池的循环电容量下降率对比测试；
曲线1：未改性铝箔的超级电容器，曲线2：改性铝箔的超级电容器；
图3：锂离子电池的内阻对比测试结果；
曲线1：未改性铝箔的超级电容器，曲线2：改性铝箔的超级电容器。
具体实施方式
实施例1
喷涂碳层之前用砂纸打磨，然后用酒精棉擦拭铝箔表面，去除表面污渍，再干燥处理。
在实验室里，用平均为23μm厚的铝箔作为电极B，用石墨棒作为导电电极A，将其装在电火花工作机的振动器上，然后将干燥处理后的铝箔铺在金属导电板上，保持表面平整，工作机工作电流为1A，将导电电极轻压在铝箔上，缓慢移动，移动速度为0.008米/秒，用塑料直尺密集移镀。得到碳层平均厚度为18μm的改性后的铝箔，单位面积的铝箔表面的嵌碳面积比率为76%，用毛刷清扫多余的没固定住的碳颗粒，用吹风机轻吹表面。
使用此铝箔和普通铝箔作为集流体制备钮扣式锂离子电池。完成后检测其循环容量下降比率性能（将锂离子电池循环充放电1000次，测量其最大容量的下降比率）。
如图2所示：用嵌碳铝箔制作的锂离子电池的循环容量下降比率要明显小于普通的锂离子电池的。所以相比之下嵌碳电池的循环性能要优于普通的锂离子电池，循环使用次数也会多于普通锂离子电池。
实施例2
在干燥实验室内，用平均厚度为20μm的铝箔作为电极B，用石墨棒作为导电电极A，将其装在电火花工作机的振动器上，然后将铝箔铺在金属导电板上，保持表面平整，工作机工作电流为1.8A，将电极轻压在铝箔上，缓慢移动，移动速度为0.02米/秒，用塑料直尺密集移镀。得到碳层平均厚度为21μm的改性后的铝箔，单位面积的铝箔表面的嵌碳面积比率为62%，用酒精棉轻轻擦拭铝箔表面，去除多余碳颗粒，之后放到干燥箱内烘干。
使用此铝箔和普通铝箔作为集流体制备钮扣式锂离子电池。完成后检测其导电性能。
发现（查看附图2可得）：用嵌碳铝箔制作的锂离子电池内阻明显比普通的锂离子电池的要小。所以相比之下嵌碳电池的导电性要优于普通的锂离子电池，这样大大提高了锂离子电池的能量使用率，减少了耗能。
实施例3
在干燥实验室内，用平均厚度为21μm的铝箔作为电极B，用石墨棒作为导电电极A，将其装在电火花工作机的振动器上，然后将铝箔铺在金属导电板上，保持表面平整，工作机工作电流为2.5A，将电极轻压在铝箔上，缓慢移动，移动速度为0.04米/秒，用塑料直尺密集移镀。得到碳层平均厚度为20μm的改性后的铝箔，单位面积的铝箔表面的嵌碳面积比率为59%，用酒精棉轻轻擦拭铝箔表面，去除多余碳颗粒，之后放到干燥箱内烘干。
使用此铝箔和普通铝箔来充当正极集流体制作钮扣式锂离子电池，测量其性能来验证实施例1的结论，所得结论一样。
实施例4
在干燥实验室内，用平均厚度为22μm的铝箔作为电极B，用石墨棒作为导电电极A，将其装在电火花工作机的振动器上，然后将铝箔铺在金属导电板上，保持表面平整，工作机工作电流为2.5A，将电极轻压在铝箔上，缓慢移动，移动速度为0.025米/秒，用塑料直尺密集移镀。得到碳层平均厚度为23μm的改性后的铝箔，单位面积的铝箔表面的嵌碳面积比率为66%，用酒精棉轻轻擦拭铝箔表面，去除多余碳颗粒，之后放到干燥箱内烘干。
使用此铝箔和普通铝箔来充当正极集流体制作钮扣式锂离子电池，测量其性能来验证实施例1的结论，所得结论一样。
实施例5
在干燥实验室内，用平均厚度为20μm的铝箔作为电极B，用石墨棒作为导电电极A，将其装在电火花工作机的振动器上，然后将铝箔铺在金属导电板上，保持表面平整，工作机工作电流为2.5A，将电极轻压在铝箔上，缓慢移动，移动速度为0.22米/秒，用塑料直尺密集移镀。得到碳层平均厚度为25μm的改性后的铝箔，单位面积的铝箔表面的嵌碳面积比率为71%，用酒精棉轻轻擦拭铝箔表面，去除多余碳颗粒，之后放到干燥箱内烘干。
使用此铝箔和普通铝箔来充当正极集流体制作锂离子电池，测量其性能来验证实施例1的结论，所得结论一样。
Claims (2)
1.一种锂离子电池正极集流体铝箔的改性处理方法，其步骤如下：
1）以18～25微米厚的铝箔为集流体，先用砂纸打磨铝箔表面，去除氧化层；再用酒精棉擦拭铝箔表面，使其清洁，干燥后裁剪到适合超级电容器大小的尺寸；
2）采用电火花放电技术，以石墨棒为电火花工作机电极B，铝箔作为电火花工作机电极A，石墨棒在铝箔表面密集放电，使铝箔表面的嵌碳面积比率为50%～85%，完成后用毛刷清扫改性铝箔表面的没有固定的碳颗粒，从而实现对锂离子电池正极集流体铝箔的改性处理。
2.如权利要求1所述的一种锂离子电池正极集流体铝箔的改性处理方法，其特征在于：电火花工作机工作电源130～150V，工作电流1～2.5A，频率50Hz，工作功率在80W～120W，振动频率为200～600Hz，电极移动速度为0.008～0.05米/秒。
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| CN2013100715635A CN103178269A (zh) | 2013-03-06 | 2013-03-06 | 一种锂离子电池正极集流体铝箔的改性处理方法 |
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| CN2013100715635A Pending CN103178269A (zh) | 2013-03-06 | 2013-03-06 | 一种锂离子电池正极集流体铝箔的改性处理方法 |
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2013
- 2013-03-06 CN CN2013100715635A patent/CN103178269A/zh active Pending
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