CN105680089A - 双重涂层的锂离子电池正负极极卷 - Google Patents

双重涂层的锂离子电池正负极极卷 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双重涂层的锂离子电池正负极极卷，它包括基材、内涂层和外涂层。所述基材是一种金属箔，基材集流体两面均匀涂覆一层内涂料，两者结合构成常规结构的锂离子电池极卷。本发明为了进一步提高电极极片在高倍率下锂离子嵌入和脱出能力，在已固定的内涂层表面上加涂一层外涂层。外涂层的材质依据待制电极极片极性而定，制作正极极片的外涂层材质为活性碳，活性碳固化后面密度为2～20mg/cm2，厚度为50～200μm；制作负极极片的外涂层材质为硬碳，硬碳固化后面密度为2～16mg/cm2，厚度为40～180μm。配用本发明的锂离子电池倍率性能好，循环使用寿命长，可支持瞬间超高倍率放电，而且具有能量密度高、成本低等优势。

Description

双重涂层的锂离子电池正负极极卷
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池配件，具体地讲，本发明涉及一种锂离子电池正、负极极卷，特别是一种双重涂层的锂离子电池正负极极卷。
背景技术
制作锂离子电池正、负极极卷的基材是金属箔。在定尺的铝箔上涂覆由正极活性物质与导电剂、粘结剂和溶剂组成的浆料，经烘干后形成外置涂层的正极极卷；另外，在定尺的铜箔上涂覆由负极活性物质与导电剂、粘结剂和溶剂组成的浆料，经烘干后形成外置涂层的负极极卷，正、负极极卷是用于制作锂离子电池正、负极极片的原材料。用现有技术制成的正、负极极片质量稳定，能够满足锂离子电池在正常状态下应用要求。但是，现有的正、负极极片安装在锂离子电池中，在高倍率状态下循环使用寿命短。究其原因是锂离子电池在充电过程中，锂离子从正极脱出直至嵌入负极极片表面上，再加上锂离子嵌入过程时间短、阻力大，有部分锂离子沉积在负极极片表面形成锂枝晶，由此加大锂离子电池哀减速度。当今，本行业为了减缓上述问题的发生，有针对性地采用了两个办法，一是降低正负极极片厚度；二是在正、负极卷外置涂层中加大导电剂份量，以提高正、负极极片各点电压的一致性，从而缩短嵌锂离子过程的耗时。此项技术制成的电池能量密度相对较低，而且产生基材金属箔和用于层间绝缘的隔膜耗用大问题。所以说，此项技术改进不能从根本上解决锂离子电池正、负极片在高倍率状态下循环使用寿命短的问题。
发明内容
本发明主要克服现有商品锂离子电池正负极极卷的不足，提出一种通过加层复合材质的双重涂层的锂离子电池正负极极卷，该极卷层叠结构简单、制作容易、涂层物理性质稳定、附着力强。本发明通过加设外置涂层来加大活性物质在高倍率下锂离子嵌入和脱出能力。
本发明通过下述技术方案实现技术目标。
双重涂层的锂离子电池正负极极卷，它包括基材、内涂层和外涂层。所述基材是一种金属箔，基材集流体两面均匀涂覆一层内涂层，此复合结构构成常规锂离子电池极卷。其改进之处在于：在已固化的内涂层表面上加涂一层外涂层。
作为进一步改进方案，外涂层的材质依据待制电极极片极性而定，制作正极极片的外涂层材质为活性碳，活性碳固化后面密度为2～20mg/cm2，制作负极极片的外涂层材质为硬碳，硬碳固化后面密度为2～16mg/cm2。
作为进一步改进方案，正极极卷的外涂层固化后厚度为50～200μm，负极极卷的外涂层固化后厚度为40～180μm。
本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：
1、充放电倍率高
硬碳具有相互交错的层状结构，锂离子可以从各个角度嵌入和脱出。在锂离子电池负极极片表面复合一层硬碳，硬碳可以瞬间嵌入或脱出高倍率充放电析出的锂离子。锂离子电池正极极片表面复合一层活性碳，活性碳是一种多孔结构的材料，由于自身比表面积大，可以物理吸附大量的锂离子。由于活性碳和硬碳的共同作用，在高倍率下锂离子嵌入和脱出能力加强，从而实现提高高倍率放电能力的目的。
2、高倍率循环使用寿命长
因锂离子电池的正、负极片上分别复合一层活性碳、硬碳，一方面提高了快速接受锂离子能力，另一方面避免产生锂枝晶，最重要的是直接提高了能量密度，所以配用本发明的锂离子电池在高倍率下循环使用寿命长。
附图说明
图1是本发明结构剖面放大示意图。
具体实施方式
下面根据附图并结合实施例，对本发明作进一步说明。
图1所示双重涂层的锂离子电池正负极极卷，是用于制作锂离子电池正、负极极片的原材料，该材料是一种包括基材1、内涂层2和外涂层3的多层叠合板材。所述基材1是一种金属箔，具体材质依据待制作的锂离子电池极片的极性而定，正极极片选用铝箔，负极极片选用铜箔。首先在基材1集流体两面均匀涂覆一层内涂层2，内涂层2是本行业常规组分，它由三元材料与导电剂、粘结剂和溶剂调和而成，待内涂层2固化后构成常规结构的锂离子电池正负极极卷。本发明为了进一步提高电极极片在高倍率下锂离子嵌入和脱出能力，在已固化的内涂层2表面上加涂一层外涂层3。外涂层3的材质依据待制电极极片极性而定，制作正极极片的外涂层3材质为活性碳，活性碳固化后面密度为2～20mg/cm2，厚度为端50～200μm；制作负极极片的外涂层3材质为硬碳，硬碳固化后面密度为2～16mg/cm2，厚度为40～180μm。
实施例1
按照上述技术方案制成的双重涂层的锂离子电池正负极极卷仍属于一种坯料，该坯料经分切后，依据配套电池的设计尺寸和极性分别冲切成正、负极片。本实施例配套容量为10Ah锂离子电池，所用正极极卷的外涂层3固化后面密度取值为20mg/cm2，厚度为50μm。所述负极极卷的外涂层3固化后面密度取值为16mg/cm2，厚度为40μm。为了验证本发明技术效果，现将应用本发明而组装的成品电池与现有技术同规格电池在同一台架上作性能对比试验，具体试验项目见下表一：
表一性能对比试验表
实施例2
本实施例配套容量为20Ah锂离子电池，所用正极极卷的外涂层3固化后密度取值为2.0mg/cm2，厚度为200μm。所述负极极卷的外涂层3固化后面密度取值为2mg/cm2，厚度为180μm。其它要素同实施例1相同，故不再重复叙述。本实施例的具体试验项目见下表二：
表二性能对比试验表
从上述两件实施例的性能对比试验表可知，应用本发明配套的锂离子电池性能远比现有技术同规格电池好，特别是电池循环使用寿命提高10倍以上，以及支持瞬间超高倍率放电指标都获得倍增。

Claims (3)

1.一种双重涂层的锂离子电池正负极极卷，它包括基材（1）、内涂层（2）和外涂层（3）；所述基材（1）是一种金属箔，基材（1）集流体两面均匀涂覆一层内涂层（2），此复合结构构成常规锂离子电池极卷；其特征在于：在已固化的内涂层（2）表面上加涂一层外涂层（3）。
2.根据权利要求1所述的双重涂层的锂离子电池正负极极卷，其特征在于：所述外涂层（3）的材质依据待制电极极片极性而定，制作正极极片的外涂层（3）材质为活性碳，活性碳固化后面密度为2.0～20mg/cm2，制作负极极片的外涂层（3）材质为硬碳，硬碳固化后面密度为2.0～16mg/cm2。
3.根据权利要求1所述的双重涂层的锂离子电池正负极极卷，其特征在于：正极极卷的外涂层（3）固化后厚度为50～200μm，负极极卷的外涂层（3）固化后厚度为40～180μm。
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