CN104577039A - 钛酸锂负极集流体的制备方法 - Google Patents

钛酸锂负极集流体的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104577039A
CN104577039A CN201410761429.2A CN201410761429A CN104577039A CN 104577039 A CN104577039 A CN 104577039A CN 201410761429 A CN201410761429 A CN 201410761429A CN 104577039 A CN104577039 A CN 104577039A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium titanate
preparation
current collector
negative electrode
slurry
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410761429.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104577039B (zh
Inventor
关成善
宗继月
李涛
单传省
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Goldencell Electronics Technology Co Ltd
Original Assignee
SHANDONG SHENGONG HAITE ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHANDONG SHENGONG HAITE ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical SHANDONG SHENGONG HAITE ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201410761429.2A priority Critical patent/CN104577039B/zh
Publication of CN104577039A publication Critical patent/CN104577039A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104577039B publication Critical patent/CN104577039B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1391—Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1395—Processes of manufacture of electrodes based on metals, Si or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)

Abstract

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种钛酸锂负极集流体的制备方法。本发明通过以下技术方案来实现：选用刻蚀铜箔作为负极集流体，将负极集流体浸泡于改性溶液中，表面进行超声波处理，超声时间为5~30min，温度为20-40℃，超声频率为10-30KHz；待超声处理后进行干燥，干燥后对负极集流体进行涂覆钛酸锂负极浆料，涂覆的双面面密度为180-220g/m2。

Description

钛酸锂负极集流体的制备方法
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负极集流体的制备方法。
背景技术：
锂离子动力电池作为当前最有发展前景的绿色二次电池，具有循环寿命长、安全性能好、自放电低、无记忆效应、无污染等优势。但是目前商业化的锂离子电池主要采用石墨为负极，以石墨为负极材料存在一定的缺陷，如：过充时易发生析锂现象，造成电池短路，影响锂电池的安全性能；在形成SEI膜时会造成一定程度上不可逆容量的损失；锂离子在碳层结构间进行脱嵌造成碳层体积发生变化，影响电池的循环性能等。
尖晶石型的钛酸锂完全可以替代碳材料成为新型的锂离子电池负极材料。由于尖晶石型钛酸锂Li4Ti5012 在锂离子脱嵌过程中，晶型不会发生变化，循环性能好。同时其电势比Li+/Li电势高，不会在过充、过放过程中发生锂枝晶等问题，可有效防止电池发生内部短路等安全隐患。但是钛酸锂由于粒径小、比表面积大、易吸水、加工性差等缺点。同时负极集流体通常采用光滑的铜箔，表面张力较大，造成钛酸锂浆料与负极集流体间粘结性差，在极片的制备过程中易出现掉料、漏箔、面密度低等现象，严重影响电池的容量和循环性能。
发明内容：
本发明的目的是改善现有钛酸锂负极浆料与集流体之间亲和性差、粘结性不好等问题，提供一种钛酸锂负极集流体的制备方法。
   为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：
一种钛酸锂负极集流体的制备方法，其特征在于,
选用刻蚀铜箔作为负极集流体，将负极集流体浸泡于改性溶液中，表面进行超声波处理，超声时间为5~30min，温度为20-40℃，超声频率为10-30KHz；
待超声处理后进行干燥，干燥后对负极集流体进行涂覆钛酸锂负极浆料，涂覆的双面面密度为180-220g/m2。
所述的钛酸锂负极集流体的制备方法，其特征在于，所述改性溶液的溶剂为N-甲基吡咯烷酮或丙酮，添加剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铝钛复合偶联剂中的一种或多种，所述添加剂在改性溶液中的质量百分比为：0.3%-7%。
所述的钛酸锂负极集流体的制备方法，其特征在于，所述钛酸锂浆料中各组分及质量配比为：导电剂0.5%-5.5%，粘结剂2%-8.5%，钛酸锂86%-96%，浆料的固含量为50%-80%。
所述的钛酸锂负极集流体的制备方法，其特征在于，所述导电剂为导电炭黑或KS系列、碳纳米管中的一种。
所述的钛酸锂负极集流体的制备方法，其特征在于：所述粘结剂为聚偏氟乙烯（PVDF）系列。
所述的钛酸锂负极集流体的制备方法，其特征在于：所述浆料采用的溶剂为N-甲基吡咯烷酮（NMP）。
本发明在制备钛酸锂负极极片方面具有以下优点：1.将负极集流体在改性溶液中进行超声波处理，可处理掉负极集流体表面的油污、降低表面张力，改善浆料在集流体上的润湿性，提高浆料和集流体间的附着力，增加负极极片的面密度，进而可以提高以钛酸锂为负极的锂电池的容量和循环性能。2. 改性溶液处理集流体的工艺过程采用超声波处理，工艺过程简单，改性溶液中的溶剂为易挥发性液体，干燥时间短；与浆料中的油性溶剂有很好的相容性，不会对浆料的性能造成影响。3.负极集流体采用改性处理后的刻蚀铜箔可以进一步提高铜集流体的界面特性和增加钛酸锂颗粒与集流体之间的结合强度，增加钛酸锂浆料在负极极片上的附着力，提高极片的面密度。
具体实施方式
对本专利进行进一步的说明
钛酸锂负极集流体的制备方法，选用刻蚀铜箔作为负极集流体，将负极集流体浸泡于改性溶液中表面进行超声波处理，超声时间为5~30min，温度为20-40℃，超声频率为10-30KHz；
待超声处理并进行干燥，干燥后对负极集流体进行涂覆钛酸锂负极浆料，涂覆的双面面密度为180-220g/m2。
所述改性溶液的溶剂为N-甲基吡咯烷酮或丙酮，添加剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铝钛复合偶联剂中的一种或多种，所述添加剂在改性溶液中的质量百分比为：0.3%-7%。所述钛酸锂浆料中各组分及质量配比为：导电剂0.5%-5.5%，粘结剂2%-8.5%，钛酸锂86%-96%，浆料的固含量为50%-80%，所述导电剂为导电炭黑或KS系列、碳纳米管中的一种，所述粘结剂为聚偏氟乙烯（PVDF）系列，所述浆料采用的溶剂为N-甲基吡咯烷酮（NMP）。
 实施例1
 本例中钛酸锂浆料中各物质的质量配比为钛酸锂：粘结剂（PVDF-5130）：导电剂（KS-6）=92.5：5：2.5；溶剂为N甲基吡咯烷酮（NMP），固含量为67.5%。各物质在溶剂中充分混合均匀搅拌成糊状，制成钛酸锂负极浆料。
将刻蚀铜箔浸泡于质量分数为0.5%的钛酸酯偶联剂的NMP溶液中进行超声波处理，温度30℃，时间10min，超声频率15KHz。
实施例2
本例中钛酸锂浆料中各物质的质量配比为钛酸锂：粘结剂（PVDF-5130）：导电剂（KS-6）=92.5：5：2.5；溶剂为NMP，固含量为67.5%。各物质在溶剂中充分混合均匀搅拌成糊状，制成钛酸锂负极浆料。
将刻蚀铜箔浸泡于质量分数为1.7%的铝酸酯偶联剂的NMP改性溶液中进行超声波处理，温度30℃，时间15min，超声频率15KHz。
实施例3
本例中钛酸锂浆料中各物质的质量配比为钛酸锂：粘结剂（PVDF-5130）：导电剂（KS-6）=92.5：5：2.5；溶剂为NMP，固含量为67.5%。各物质在溶剂中充分混合均匀搅拌成糊状，制成钛酸锂负极浆料。
将刻蚀铜箔浸泡于质量分数为2.5%的钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂的NMP改性溶液中进行超声波处理，温度35℃，时间15min，超声频率20KHz。
实施例4
本例中钛酸锂浆料中各物质的质量配比为钛酸锂：粘结剂（PVDF-5130）：导电剂（KS-6）=92.5：5：2.5；溶剂为NMP，固含量为67.5%。各物质在溶剂中充分混合均匀搅拌成糊状，制成钛酸锂负极浆料。
将刻蚀铜箔浸泡于质量分数为3.0%铝钛复合酸酯偶联剂的NMP改性溶液中进行超声波处理，温度25℃，时间20min，超声频率15KHz。
实施例5
本例中钛酸锂浆料中各物质的质量配比为钛酸锂：粘结剂（PVDF-5130）：导电剂（KS-6）=92.5：5：2.5；溶剂为NMP，固含量为67.5%。各物质在溶剂中充分混合均匀搅拌成糊状，制成钛酸锂负极浆料。
将刻蚀铜箔浸泡于质量分数为3.4%硼酸酯偶联剂和铝钛复合偶联剂的NMP改性溶液中进行超声波处理，温度25℃，时间25min，超声频率25KHz。
实施例6
本例为对照例，刻蚀铜箔不经过任何处理。
待上述实例中在改性溶液中经超声波处理后的刻蚀铜箔完全干燥后，利用刮刀式涂布机将钛酸酯负极浆料涂覆于其上，双面面密度控制为200±6 g/m2，烘干；并在相同的压实密度（1.9 m2/g）下进行辊压成极片。
对以上按照实施例1-5中制备的钛酸锂负极极片的涂布效果进行观察，涂布效果良好，目测无坑点、掉料、漏箔和浆斑等现象出现；在同样条件下对未经处理的光滑铜箔的钛酸锂负极极片的涂布效果进行观察，目视无明显掉料、漏箔等现象，但是有坑点和浆斑的情况发生。
表一为不同实施例中钛酸锂负极极片的附着力比较
表一
表一为分别采用实施例1-5在改性溶液中经超声波处理的刻蚀铜箔制备的钛酸锂负极极片、实施例6中为未经改性处理的刻蚀铜箔制备的钛酸锂负极极片和按常规工艺通过光滑铜箔制备的钛酸锂负极极片的附着力对比表格。

Claims (6)

1.一种钛酸锂负极集流体的制备方法，其特征在于,
选用刻蚀铜箔作为负极集流体，将负极集流体浸泡于改性溶液中，表面进行超声波处理，超声时间为5~30min，温度为20-40℃，超声频率为10-30KHz；
待超声处理后进行干燥，干燥后对负极集流体进行涂覆钛酸锂负极浆料，涂覆的双面面密度为180-220g/m2 。
2.根据权利要求1所述的钛酸锂负极集流体的制备方法，其特征在于，所述改性溶液的溶剂为N-甲基吡咯烷酮或丙酮，添加剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铝钛复合偶联剂中的一种或多种，所述添加剂在改性溶液中的质量百分比为：0.3%-7%。
3.根据权利要求1所述的钛酸锂负极集流体的制备方法，其特征在于，所述钛酸锂浆料中各组分及质量配比为：导电剂0.5%-5.5%，粘结剂2%-8.5%，钛酸锂86%-96%，浆料的固含量为50%-80%。
4.根据权利要求3所述的钛酸锂负极集流体的制备方法，其特征在于，所述导电剂为导电炭黑或KS系列、碳纳米管中的一种。
5.根据权利要求3所述的钛酸锂负极集流体的制备方法，其特征在于：所述粘结剂为聚偏氟乙烯。
6.根据权利要求3所述的钛酸锂负极集流体的制备方法，其特征在于：所述浆料采用的溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
CN201410761429.2A 2014-12-13 2014-12-13 钛酸锂负极集流体的制备方法 Active CN104577039B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410761429.2A CN104577039B (zh) 2014-12-13 2014-12-13 钛酸锂负极集流体的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410761429.2A CN104577039B (zh) 2014-12-13 2014-12-13 钛酸锂负极集流体的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104577039A true CN104577039A (zh) 2015-04-29
CN104577039B CN104577039B (zh) 2016-11-16

Family

ID=53092619

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410761429.2A Active CN104577039B (zh) 2014-12-13 2014-12-13 钛酸锂负极集流体的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104577039B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108039449A (zh) * 2017-12-07 2018-05-15 福建荣华科技有限公司 锂离子电池的制备方法及锂离子电池
CN109638221A (zh) * 2018-12-19 2019-04-16 深圳先进技术研究院 负极材料、负极及其制备方法与负极浆料、二次电池和用电设备
CN114551899A (zh) * 2022-02-25 2022-05-27 河北师范大学 一种提高锂电池负极材料钛酸锂电化学性能的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101093750A (zh) * 2007-07-13 2007-12-26 厦门大学 铝电极箔表面的改性方法
CN102884660A (zh) * 2010-03-01 2013-01-16 古河电气工业株式会社 铜箔的表面处理方法、表面处理铜箔及锂离子充电电池的负极集电体用铜箔
CN103688394A (zh) * 2011-08-04 2014-03-26 三井金属矿业株式会社 锂离子二次电池负极材料的制造方法及锂离子二次电池用负极材料

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101093750A (zh) * 2007-07-13 2007-12-26 厦门大学 铝电极箔表面的改性方法
CN102884660A (zh) * 2010-03-01 2013-01-16 古河电气工业株式会社 铜箔的表面处理方法、表面处理铜箔及锂离子充电电池的负极集电体用铜箔
CN103688394A (zh) * 2011-08-04 2014-03-26 三井金属矿业株式会社 锂离子二次电池负极材料的制造方法及锂离子二次电池用负极材料

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108039449A (zh) * 2017-12-07 2018-05-15 福建荣华科技有限公司 锂离子电池的制备方法及锂离子电池
CN108039449B (zh) * 2017-12-07 2020-02-11 福建荣华科技有限公司 锂离子电池的制备方法及锂离子电池
CN109638221A (zh) * 2018-12-19 2019-04-16 深圳先进技术研究院 负极材料、负极及其制备方法与负极浆料、二次电池和用电设备
CN114551899A (zh) * 2022-02-25 2022-05-27 河北师范大学 一种提高锂电池负极材料钛酸锂电化学性能的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104577039B (zh) 2016-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105261760B (zh) 锂离子电池水性正极复合集流体、正极片及其制备方法、锂离子电池
WO2017031884A1 (zh) 一种锂电池正极浆料的制备方法
CN103259046B (zh) 可快速充电的高倍率磷酸铁锂电池的制备方法
CN103326027A (zh) 一种锂离子电池负极及锂离子电池
CN101969114A (zh) 锂离子二次电池及其极片的制备方法
CN104795541A (zh) 一种锂离子电池负极浆料制备方法
CN106992299B (zh) 一种水系粘结剂和包含该粘结剂的锂电池
Sun et al. Effect of poly (acrylic acid)/poly (vinyl alcohol) blending binder on electrochemical performance for lithium iron phosphate cathodes
CN104241696A (zh) 一种高能量密度的锂离子电池及其制备方法
CN103117414A (zh) 一种负极钛酸锂电池用电解液、锂离子电池及其制备方法
CN102340027B (zh) 一种高能量密度的锂离子电池
KR102311711B1 (ko) 전기 화학 소자 전극용 도전성 접착제 조성물의 제조 방법
CN104134815A (zh) 一种混合正极材料及应用
JP2015072793A (ja) 非水電解液二次電池の製造方法
CN111554937A (zh) 负极浆料、负极片及其制备方法
CN105591105A (zh) 一种在极片表面涂覆固体电解质复合液的制备方法
CN106299353A (zh) 镍钴铝酸锂复合材料及其制备方法和应用
CN103606703A (zh) 一种电流密度均匀且稳定的锂离子电池
CN104577039A (zh) 钛酸锂负极集流体的制备方法
CN106299245A (zh) 硅基负电极及其制备方法和锂离子电池
CN112736247A (zh) 水系复合粘结剂、负极浆料及其制备方法、负极片、锂离子电芯、锂离子电池包及其应用
JP2015005474A (ja) 結着剤、電極材スラリー、電極及びその製造方法並びに二次電池
WO2017056984A1 (ja) リチウムイオン二次電池用負極の製造方法
CN102786048B (zh) 一种用于锂离子电池的导电剂的制备方法
CN102290566B (zh) 锂电池负极制备方法及其锂电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20160912

Address after: High tech Zone 277800 Shandong city of Zaozhuang province Zaozhuang city road five, Thailand Industrial Park, Fuyuan Electronics Group.

Applicant after: Shandong Seiko Electronic Technology Co.,Ltd.

Address before: High tech Zone 277800 Shandong city of Zaozhuang province Zaozhuang city road five, Thailand Industrial Park, Fuyuan Electronics Group.

Applicant before: SHANDONG SHENGONGHAITE ELECTRONIC TECHNOLOGY LTD.

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address

Address after: 277800 No. x6699, Guangming Road, high tech Zone, Zaozhuang City, Shandong Province (north of the junction of Guangming Road and Huaxin Road)

Patentee after: Shandong Jinggong Electronic Technology Co.,Ltd.

Address before: 277800 Haite Electronics Group, Fuyuan 5th Road, Thailand Industrial Park, High tech Zone, Zaozhuang City, Shandong Province

Patentee before: Shandong Seiko Electronic Technology Co.,Ltd.

CP03 Change of name, title or address