CN104701481B - 锂离子电池极耳及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种锂离子电池极耳，包括金属带，金属带上设计有碳层，碳层的厚度为3~7um，碳层的厚度为5um；一种锂离子电池极耳的制备方法，步骤如下（1）清洗处理：先将金属带在100℃的蒸馏水中清洗表面的油污杂质，然后取出冷却，再由无水乙醇清洗干净，在70℃真空条件下干燥；（2）覆盖处理：采用磁控溅射方法将碳粉到清洗后的金属带表面，其工艺参数为：以碳粉为溅射靶，金属带为溅射基材，预抽真空腔体，然后向腔体内通入氩气，控制腔内压强；（3）热处理：将磁控溅射后的金属带放置在有还原性的气体的热处理炉中热处理。

Description

锂离子电池极耳及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池极耳及其制备方法。
背景技术
进入21世纪以来，随着石油、煤等非可再生资源的逐渐减小及其带来的巨大环境污染等原因，新能源领域越来越受到世界各国的重视和投入。能量密度高、体积小、使用寿命长的锂离子电池自问世以来受到了全球各国的高度重视。锂离子电池具有平均输出电压高、输出功率大、自放电小、无污染、安全性能高等优点，因而成为移动电源、照相机、笔记本、电动汽车以及航天领域等领域的首选。
锂离子电池极耳是电池与外界能量的载体，所以在锂离子电池大倍率放电时，极耳与集流体接触的导电性能直接影响电池的充放电性能，鉴于此，有必要提供一种新型极耳以便提高极耳与集流体接触的导电性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够提高极耳与集流体接触的导电性能、改善锂离子电池的倍率循环性能的锂离子电池极耳。
本发明的另一个目的是提供一种能够提高极耳与集流体接触的导电性能、改善锂离子电池的倍率循环性能的锂离子电池极耳锂离子电池极耳的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种锂离子电池极耳，包括金属带，其特征是：金属带上设计有碳层，碳层的厚度为3~7um。
此产品中，碳层的厚度为5um。
一种锂离子电池极耳的制备方法，其特征在于：步骤如下（1）清洗处理：先将金属带在100℃的蒸馏水中清洗表面的油污杂质，然后取出冷却，再由无水乙醇清洗干净，在70℃真空条件下干燥；（2）覆盖处理：采用磁控溅射方法将碳粉到清洗后的金属带表面，其工艺参数为：以碳粉为溅射靶，金属带为溅射基材，预抽真空腔体至4×10-3~ 5×10-3Pa，然后向腔体内通入氩气，控制腔内压强为3~5mTorr并将基材金属带加热到200~300℃，加速电压：400~500V，磁场：150~200G，电流密度：20~25mA/cm ，功率密度：10~20W/cm；（3）热处理：将磁控溅射后的金属带放置在有还原性的气体的热处理炉中热处理。
此方法中，所述热处理的温度为350~500℃，保温时间5~9小时。
此方法中，所述还原性的气体为氢气或一氧化碳中的一种或两种。
此方法中，步骤如下：先将镍带在100℃的蒸馏水中清洗表面的油污等杂质，然后取出冷却，再用无水乙醇清洗干净，在70℃真空条件下干燥；采用磁控溅射方法将碳粉溅射到清洗后的镍带表面，其工艺参数为：以碳粉为溅射靶，镍带为溅射基材，预抽真空腔体至4×10-3Pa，然后向腔体内通入氩气，控制腔内压强为3 mTorr 并将基材镍带加热到200℃，加速电压：400V，磁场：150G，电流密度：20mA/cm ，功率密度：10W/cm ，将磁控溅射后的镍带放置在氢气的热处理炉中，热处理的温度为350℃，保温时间5小时。
此方法中，步骤如下：先将镍带在100℃的蒸馏水中清洗表面的油污等杂质，然后取出冷却，再用无水乙醇清洗干净，在70℃真空条件下干燥；采用磁控溅射方法将碳粉溅射到清洗后的镍带表面，其工艺参数为：以碳粉为溅射靶，镍带为溅射基材，预抽真空腔体至4.5×10-3Pa，然后向腔体内通入氩气，控制腔内压强为4mTorr 并将基材镍带加热到250℃，加速电压：450V，磁场：175G，电流密度：23mA/cm ，功率密度：15W/cm ，将磁控溅射后的镍带放置在一氧化碳的热处理炉中，热处理的温度为400℃，保温时间7小时。
此方法中，步骤如下：先将镍带在100℃的蒸馏水中清洗表面的油污等杂质，然后取出冷却，再用无水乙醇清洗干净，在70℃真空条件下干燥；采用磁控溅射方法将碳粉溅射到清洗后的镍带表面，其工艺参数为：以碳粉为溅射靶，镍带为溅射基材，预抽真空腔体至5×10-3Pa，然后向腔体内通入氩气，控制腔内压强为5mTorr 并将基材镍带加热到300℃，加速电压：500V，磁场：200G，电流密度：25mA/cm ，功率密度：20W/cm，将磁控溅射后的镍带放置在氢气和一氧化碳的混合气体的热处理炉中，热处理的温度为500℃，保温时间9小时。
本发明的优点效果在于：由于本发明的这种结构和制备方法，覆着有碳层的锂离子电池极耳，所以提高锂离子电池极耳与箔材焊接后的导电性能，在高倍率放电过程中，有效的减小电池的极化，改善电池的倍率放电性能，从而进一步提高锂离子电池的倍率循环性能。
附图说明
图1为本发明中极耳的结构示意图；
图2：锂离子电池内阻对比图；
图3：锂离子电池12C循环容量保持率对比图；
图4：锂离子电池20C循环容量保持率对比图。
附图中：1、金属带； 2、碳层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
本发明如图1、2、3、4所示，一种锂离子电池极耳，包括金属带1，其特征是：金属带1上设计有碳层2，碳层2的厚度为3~7um。在本实施例中，碳层2的厚度为5um。在本实施例中，（1）清洗处理：先将金属带在100℃的蒸馏水中清洗表面的油污杂质，然后取出冷却，再由无水乙醇清洗干净，在70℃真空条件下干燥；（2）覆盖处理：采用磁控溅射方法将碳粉到清洗后的金属带表面，其工艺参数为：以碳粉为溅射靶，金属带为溅射基材，预抽真空腔体至4×10-3~ 5×10-3Pa，然后向腔体内通入氩气，控制腔内压强为3~5mTorr并将基材金属带加热到200~300℃，加速电压：400~500V，磁场：150~200G，电流密度：20~25mA/cm ，功率密度：10~20W/cm；（3）热处理：将磁控溅射后的金属带放置在有还原性的气体的热处理炉中热处理。在本实施例中，所述热处理的温度为350~500℃，保温时间5~9小时。在本实施例中，所述还原性的气体为氢气或一氧化碳中的一种或两种。
所述金属带的材料可以为铝、镍、铜等导电性能良好的金属或金属混合物，本发明实施例中的金属带为镍带。该锂离子电池的极耳可以为正极极耳或负极极耳，根据实际要求正、负极极耳的金属带的材料不同。例如，当该锂离子电池极耳为正极极耳时，该金属带可为铝带；当该锂离子电池极耳为负极极耳时，该金属带可为镍带。
实施例1
先将镍带在100℃的蒸馏水中清洗表面的油污等杂质，然后取出冷却，再用无水乙醇清洗干净，在70℃真空条件下干燥；采用磁控溅射方法将碳粉溅射到清洗后的镍带表面，其工艺参数为：以碳粉为溅射靶，镍带为溅射基材，预抽真空腔体至4×10-3Pa，然后向腔体内通入氩气，控制腔内压强为3 mTorr 并将基材镍带加热到200℃，加速电压：400V，磁场约：150G，电流密度：20mA/cm ，功率密度：10W/cm ，将磁控溅射后的镍带放置在氢气的热处理炉中，热处理的温度为350℃，保温时间5小时。
采用上述方法制作的表面覆着碳层的镍带，其碳层的厚度为3um；分别用本实施例制作的覆着碳层的镍带和普通镍带作为锂离子电池的极耳，其它工艺相同，制备锂离子电池。在相同的条件下，分别测试两种电池的内阻，结果见附图2。
如图1所示，采用本实施例的覆着碳层的镍带做极耳的锂离子电池，其内阻明显低于普通镍带作为极耳的锂离子电池的内阻，反映了该种电池的内阻较小。
实施例2
先将镍带在100℃的蒸馏水中清洗镍带表面的油污等杂质，然后取出冷却，再用无水乙醇清洗干净，在70℃真空条件下干燥；采用磁控溅射方法将碳粉溅射到清洗后的镍带表面，其工艺参数为：以碳粉为溅射靶，镍带为溅射基材，预抽真空腔体至4.5×10-3Pa，然后向腔体内通入氩气，控制腔内压强为4mTorr 并将基材镍带加热到250℃，加速电压：450V，磁场约：175G，电流密度：23mA/cm ，功率密度：15W/cm 。将磁控溅射后的镍带放置在一氧化碳的热处理炉中，热处理的温度为400℃，保温时间7小时。
采用上述方法制作的表面覆着碳层的镍带，其碳层的厚度为5um。分别用本实施例的覆着碳层的镍带和普通镍带作为锂离子电池的极耳，其它工艺相同，制备锂离子电池。在相同的条件下，分别测试两种电池的12C循环性能，结果见附图3。
如图3所示，采用本实施例的覆着碳层的镍带作极耳的锂离子电池，其容量保持率明显高于普通镍带作为极耳的锂离子电池的容量保持率，反映了该种电池的12C倍率寿命较长。
实施例3
先将镍带在100℃的蒸馏水中清洗镍带表面的油污等杂质，然后取出冷却，再用无水乙醇清洗干净，在70℃真空条件下干燥；采用磁控溅射方法将碳粉溅射到清洗后的镍带表面，其工艺参数为：以碳粉为溅射靶，镍带为溅射基材，预抽真空腔体至5×10-3Pa，然后向腔体内通入氩气，控制腔内压强为5mTorr 并将基材镍带加热到300℃，加速电压：500V，磁场约：200G，电流密度：25mA/cm ，功率密度：20W/cm 。将磁控溅射后的镍带放置在氢气和一氧化碳的混合气体的热处理炉中，热处理的温度为500℃，保温时间9小时。
采用上述方法制作的表面覆着碳层的镍带，其碳层的厚度为7um。分别用本实施例的覆着碳层的镍带和普通镍带作为锂离子电池的极耳，其它工艺相同，制备锂离子电池。在相同的条件下，分别测试两种电池的20C循环性能，结果见附图4。
如图4所示，采用本实施例的覆着碳层的镍带作极耳的锂离子电池，其容量保持率明显高于普通镍带作为极耳的锂离子电池的容量保持率，反映了该种电池的20C倍率寿命较长。

Claims (1)

1.一种锂离子电池极耳的制备方法，其特征在于：步骤如下：先将镍带在100℃的蒸馏水中清洗表面的油污杂质，然后取出冷却，再用无水乙醇清洗干净，在70℃真空条件下干燥；采用磁控溅射方法将碳粉溅射到清洗后的镍带表面，其工艺参数为：以碳粉为溅射靶，镍带为溅射基材，预抽真空腔体至4×10-3 Pa，然后向腔体内通入氩气，控制腔内压强为3mTorr 并将基材镍带加热到200℃，加速电压：400V，磁场：150G，电流密度：20mA/c㎡，功率密度：10W/ c㎡，将磁控溅射后的镍带放置在氢气的热处理炉中，热处理的温度为350℃，保温时间5小时。
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