CN107359353B - 一种改性锂电池集流体表面涂布用水性导电浆料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种改性锂电池集流体表面涂布用水性导电浆料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改性锂电池集流体表面涂布用水性导电浆料，包括以下重量百分比的各组分：导电材料0.1～20％，分散剂0.5～15％，纤维素0.2～4％，润湿剂0.1～1％，粘结剂2～20％，物理微球发泡剂0.5～10％，余量为去离子水。本发明还公开了该水性导电浆料的制备方法和应用方法。本发明的水性导电浆料可以有效防止热失控，提高电池安全性；提高正极材料与铝箔和负极材料与铜箔的粘附力，减少正极或负极的粘结剂占比，从而提高电池的能量密度，增加续航里程；同时大幅降低电池内阻，改善电池的动态内阻一致性，延长电池组寿命；增强正极材料与铝箔和负极材料与铜箔的导电性，提升快速充放电能力。

Description

一种改性锂电池集流体表面涂布用水性导电浆料及其制备方 法和应用
技术领域
本发明是涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种改性锂电池集流体表面涂布用水性导电浆料及其制备方法和采用该水性导电浆料制备改性锂电池集流体的方法。
背景技术
锂二次电池由于具有容量大、寿命长、无环境污染、使用安全等优点，已广泛应用于移动电话、笔记本电脑等便携式电器中。随着技术的发展，锂离子电池在未来的电动汽车和储能领域也有着非常好的应用前景。同时，人们对锂电池的续航里程、充放电速度、循环寿命、安全性能也提出了更高的要求。其中，锂电池极片的状态决定了电池80％以上的性能。
在常规的锂二次电池制片工艺中，将活性材料浆料直接涂布于铝箔或铜箔表面，干燥后通过粘结剂实现活性材料与集流体表面的固定。
上述技术存在以下缺陷或不足：：1、对热失控没有预防作用，安全性差；2、刚性的金属集流体与活性材料颗粒间的接触面积有限，界面电阻较大，导致电池内阻上升，对电池性能有负面影响，特别是大电流充放电条件下对电池性能的负面影响更大；3、粘结剂的粘结强度有限，在持续的充放电过程中很容易发生活性材料与集流体间的膨胀脱离，导致电池内阻进一步增大，使得循环寿命和电池的安全性能都受到影响。
发明内容
本发明的目的是针对目前锂电池对热失控没有预防作用，安全性差，刚性金属集流体与活性材料颗粒间的接触面积有限，界面电阻较大，极片材料与集流体附着力差等缺陷，提供一种高安全锂电池集流体表面涂布用水性导电浆料及其制备方法和应用。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。
本发明公开了一种改性锂电池集流体表面涂布用水性导电浆料，由导电材料、分散剂、纤维素、润湿剂、粘结剂、物理微球发泡剂和去离子水制得。
进一步的，包括以下重量百分比的各组分：导电材料0.1～20％，分散剂0.5～15％，纤维素0.2～4％，润湿剂0.1～1％，粘结剂2～20％，物理微球发泡剂0.5～10％，余量为去离子水。
优选的，所述物理微球发泡剂的制备方法为采用原位聚合法以庚烷为囊芯，丙烯酸改性壳聚糖为壁材，制备所得，具体如下：
1)、预聚体的合成：吸取1mL的吐温80于含有100mL去离子水的60℃烧杯中,称取一定质量的丙烯酸改性壳聚糖加入上述的烧杯中，用10％的乙酸溶液溶解配置成溶液，得到预聚体溶液；
2)、乳液的制备：将30g庚烷加热熔融后加入盛有8.0g甲基葡萄糖苷倍半硬脂酸酯和200.0mL去离子水的75℃恒温乳化釜中，在20000rpm下均质乳化30min后，用10wt％柠檬酸调节乳液pH值至4～5，得到庚烷乳液；
3)、物理微球发泡剂悬浮液的制备：将庚烷乳液温度调至80℃，然后将制备的预聚体溶液以0.5mL/min的滴速滴加到庚烷乳液中，待滴加结束后继续反应2h，最后用10wt％LiOH溶液调节pH值为8～9终止反应，得到物理微球发泡剂悬浮液；
4)、将上述物理微球发泡剂悬浮液进行喷雾干燥得到物理微球发泡剂粉体，再将物理微球发泡剂粉末进行气流粉碎分级处理，得到不同粒径的物理微球发泡剂。
进一步的，所述导电材料为导电炭黑、SP-Li、石墨烯、超导炭黑、石墨、膨胀石墨、碳纳米管、活性炭、无定型炭、中间相炭微球和气相炭纤维中的任意一种或多种。
进一步的，所述纤维素为CMC、HEC和HPMC中的任意一种或多种。
进一步的，所述粘结剂为热塑性丙烯酸树脂、聚氨酯、环氧树脂和丁苯乳液中的任意一种或多种。
一种改性锂电池集流体表面涂布用水性导电浆料的制备方法，包括以下步骤：
1)、搅拌状态下将纤维素分散至去离子水中，高速分散10～60min，待纤维素完全溶解后加入分散剂搅拌均匀；
2)、加入导电材料，高速分散0.5～2h至导电材料表面完全润湿；
3)、在5～12℃的状态下，进行湿法纳米研磨0.5～5h；优选的，研磨转速为900～2600rpm/min；
4)、依次加入润湿剂、粘结剂和物理微球发泡剂，均质处理10～60min，得到水性导电浆料。
用双面凹版涂布或微凹版涂布方式将水性导电浆料转移至集流体上，涂布速度为30～100m/min，经过60～100℃烘干后收卷得到改性集流体。
与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：
本发明的改性锂电池集流体表面涂布用水性导电浆料由导电材料、分散剂、纤维素、润湿剂、粘结剂、物理微球发泡剂和去离子水制得，与现有技术相比：
(1)、有效防止热失控，提高电池安全性；
(2)、提高正极材料与铝箔和负极材料与铜箔的粘附力，减少正极或负极的粘结剂占比，从而提高电池的能量密度，增加续航里程；
(3)、大幅降低电池内阻，改善电池的动态内阻一致性，延长电池组寿命；
(4)、增强正极材料与铝箔和负极材料与铜箔的导电性，提升快速充放电能力。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例各测试样品均制作成型号为PL13181250-60AH的磷酸铁锂体系电芯作为测试对比，铝箔基体集流体厚度为12μm，导电涂层总厚度为0.1～8μm，物理微球发泡剂粒径：0.1～4μm。
实施例1
一种改性锂电池集流体表面涂布用水性导电浆料，包括以下重量百分比的各组分：石墨烯：0.1％，分散剂：0.5％，纤维素CMC：4％，润湿剂：1％，热塑性丙烯酸树脂：2％，粒径为0.1μm物理微球发泡剂：10％，去离子水：余量。
配浆工艺：
1)、搅拌状态下将纤维素CMC分散至去离子水中，高速分散60min，待纤维素完全溶解后加入分散剂搅拌均匀；
2)、加入石墨烯，高速分散0.5h至导电材料表面完全润湿；
3)、在冷却温度为12℃的状态下，进行湿法纳米研磨，研磨转速为2600rpm/min，研磨时间为0.5h；
4)、依次加入润湿剂、粘结剂和物理微球发泡剂，进行时间为10min均质处理，得到水性石墨烯导电浆料。
涂布工艺：利用双面凹版涂布方式将上述水性导电浆料转移至铝箔集流体上，涂布速度为30m/min，经过60℃烘干后，得到涂层厚度为0.1μm的石墨烯改性集流体。
制作成型号为PL13181250-60AH的磷酸铁锂体系电芯进行性能测试，测试结果如下：
实施例2
一种改性锂电池集流体表面涂布用水性导电浆料，包括以下重量百分比的各组分：SP-Li：7.5％，分散剂：1.5％，纤维素HEC：0.5％，润湿剂：0.3％，聚氨酯：9％，粒径为1.0μm物理微球发泡剂：5％，去离子水：余量。
配浆工艺：
1)、搅拌状态下将纤维素HEC分散至去离子水中，高速分散25min，待纤维素完全溶解后加入分散剂搅拌均匀；
2)、加入SP-Li，高速分散1h至导电材料表面完全润湿；
3)、在冷却温度为8℃的状态下，进行湿法纳米研磨，研磨转速为2000rpm/min，研磨时间为1h；
4)、依次加入润湿剂、粘结剂和物理微球发泡剂，进行时间为20min均质处理，得到水性SP-Li导电浆料。
涂布工艺：利用双面凹版涂布方式将上述水性导电浆料转移至铝箔集流体上，涂布速度为45m/min，经过75℃烘干后，得到涂层厚度为2.0μm的SP-Li改性集流体。
制作成型号为PL13181250-60AH的磷酸铁锂体系电芯进行性能测试，测试结果如下：
实施例3
一种改性锂电池集流体表面涂布用水性导电浆料，包括以下重量百分比的各组分：
导电炭黑：15％，分散剂：10％，纤维素HPMC：1.5％，润湿剂：0.6％，环氧树脂：12％，粒径为3.0μm物理微球发泡剂：2％，去离子水：余量。
配浆工艺：
1)、搅拌状态下将纤维素HPMC分散至去离子水中，高速分散40min，待纤维素完全溶解后加入分散剂搅拌均匀；
2)、加入导电炭黑，高速分散2h至导电材料表面完全润湿；
3)、在冷却温度为5℃的状态下，进行湿法纳米研磨，研磨转速为1200rpm/min，研磨时间为3h；
4)、依次加入润湿剂、粘结剂和物理微球发泡剂，进行时间为45min均质处理，得到水性导电炭黑导电浆料。
涂布工艺：利用双面微凹版涂布方式将上述水性导电浆料转移至铝箔集流体上，涂布速度为60m/min，经过90℃烘干后，得到涂层厚度为6.0μm的导电炭黑改性集流体。
制作成型号为PL13181250-60AH的磷酸铁锂体系电芯进行性能测试，测试结果如下：
实施例4
一种改性锂电池集流体表面涂布用水性导电浆料，包括以下重量百分比的各组分：超导炭黑20％，分散剂：15％，纤维素CMC：2％，润湿剂0.6％，热塑性丙烯酸树脂：20％，粒径为4.0μm物理微球发泡剂：0.5％，去离子水：余量。
配浆工艺：
1)、搅拌状态下将纤维素CMC分散至去离子水中，高速分散60min，待纤维素完全溶解后加入分散剂搅拌均匀；
2)、加入超导炭黑，高速分散2h至导电材料表面完全润湿；
3)、在冷却温度为5℃的状态下，进行湿法纳米研磨，研磨转速为900rpm/min，研磨时间为5h；
4)、依次加入润湿剂、粘结剂和物理微球发泡剂，进行时间为60min均质处理，得到水性超导炭黑导电浆料。
涂布工艺：利用双面微凹版涂布方式将上述水性导电浆料转移至铝箔集流体上，涂布速度为60m/min，经过90℃烘干后，得到涂层厚度为8.0μm的导电炭黑改性集流体。
制作成型号为PL13181250-60AH的磷酸铁锂体系电芯进行性能测试，测试结果如下：
实施例5
一种改性锂电池集流体表面涂布用水性导电浆料，包括以下重量百分比的各组分：石墨：18％，分散剂：1％，纤维素CMC：1.8％，润湿剂：1％，丁苯乳液：20％，粒径为4μm物理微球发泡剂：3％，去离子水：余量。
配浆工艺：
1)、搅拌状态下将纤维素分散至去离子水中，高速分散40min，待纤维素完全溶解后加入分散剂搅拌均匀；
2)、加入石墨，高速分散0.5h至导电材料表面完全润湿；
3)、在冷却温度为10℃的状态下，进行湿法纳米研磨，研磨转速为1800rpm/min，研磨时间为3h；
4)、依次加入润湿剂、粘结剂和物理微球发泡剂，进行时间为35min均质处理，得到水性石墨导电浆料。
涂布工艺：利用双面微凹版涂布方式将上述水性导电浆料转移至铝箔集流体上，涂布速度为30m/min，经过90℃烘干后，得到涂层厚度为8.0μm的石墨改性集流体。
制作成型号为PL13181250-60AH的磷酸铁锂体系电芯进行性能测试，测试结果如下：
实施例6
一种改性锂电池集流体表面涂布用水性导电浆料，包括以下重量百分比的各组分：碳纳米管：0.5％，分散剂：0.8％，纤维素HEC：3.5％，润湿剂：0.8％，聚氨酯：4％，粒径为0.6μm物理微球发泡剂：10％，去离子水：余量。
配浆工艺：
1)、搅拌状态下将纤维素HEC分散至去离子水中，高速分散10min，待纤维素完全溶解后加入分散剂搅拌均匀；
2)、加入碳纳米管，高速分散0.5h至导电材料表面完全润湿；
3)、在冷却温度为7℃的状态下，进行湿法纳米研磨，研磨转速为2600rpm/min，研磨时间为0.5h；
4)、依次加入润湿剂、粘结剂和物理微球发泡剂，进行时间为100min均质处理，得到水性碳纳米管导电浆料。
涂布工艺：利用双面凹版涂布方式将上述水性导电浆料转移至铝箔集流体上，涂布速度为50m/min，经过70℃烘干后，得到涂层厚度为0.6μm的碳纳米管改性集流体。
制作成型号为PL13181250-60AH的磷酸铁锂体系电芯进行性能测试，测试结果如下：
实施例7
一种改性锂电池集流体表面涂布用水性导电浆料，包括以下重量百分比的各组分：无定型炭：10％，分散剂：7％，纤维素HPMC：3％，润湿剂：0.6％，热塑性丙烯酸树脂：6％，粒径为1.5μm物理微球发泡剂：8％，去离子水：余量。
配浆工艺：
1)、搅拌状态下将纤维素HPMC分散至去离子水中，高速分散60min，待纤维素完全溶解后加入分散剂搅拌均匀；
2)、加入无定型炭，高速分散1h至导电材料表面完全润湿；
3)、在冷却温度为6℃的状态下，进行湿法纳米研磨，研磨转速为1500rpm/min，研磨时间为2h；
4)、依次加入润湿剂、粘结剂和物理微球发泡剂，进行时间为40min均质处理，得到水性无定型炭导电浆料。
涂布工艺：利用双面凹版涂布方式将上述水性导电浆料转移至铝箔集流体上，涂布速度为45m/min，经过75℃烘干后，得到涂层厚度为3.0μm的无定型炭改性集流体。
制作成型号为PL13181250-60AH的磷酸铁锂体系电芯进行性能测试，测试结果如下：
实施例8
一种改性锂电池集流体表面涂布用水性导电浆料，包括以下重量百分比的各组分：中间相炭微球：5％，分散剂：4％，纤维素HEC：3％，润湿剂：0.3％，环氧树脂：10％，粒径为1.0μm物理微球发泡剂：5％，去离子水：余量。
配浆工艺：
1)、搅拌状态下将纤维素HEC分散至去离子水中，高速分散25min，待纤维素完全溶解后加入分散剂搅拌均匀；
2)、加入中间相炭微球，高速分散1h至导电材料表面完全润湿；
3)、在冷却温度为8℃的状态下，进行湿法纳米研磨，研磨转速为2000rpm/min，研磨时间为1h；
4)、依次加入润湿剂、粘结剂和物理微球发泡剂，进行时间为20min均质处理，得到水性中间相炭微球导电浆料。
涂布工艺：利用双面凹版涂布方式将上述水性导电浆料转移至铝箔集流体上，涂布速度为45m/min，经过75℃烘干后，得到涂层厚度为2.0μm的中间相炭微球改性集流体。
制作成型号为PL13181250-60AH的磷酸铁锂体系电芯进行性能测试，测试结果如下：
实施例9
一种改性锂电池集流体表面涂布用水性导电浆料，包括以下重量百分比的各组分：气相炭纤维：2％，分散剂：1.5％，纤维素HEC：1.5％，润湿剂：0.8％，聚氨酯：8％，粒径为0.6μm物理微球发泡剂：10％，去离子水：余量。
配浆工艺：
1)、搅拌状态下将纤维素HEC分散至去离子水中，高速分散10min，待纤维素完全溶解后加入分散剂搅拌均匀；
2)、加入气相炭纤维，高速分散0.5h至导电材料表面完全润湿；
3)、在冷却温度为7℃的状态下，进行湿法纳米研磨，研磨转速为2600rpm/min，研磨时间为0.5h；
4)、依次加入润湿剂、粘结剂和物理微球发泡剂，进行时间为100min均质处理，得到水性气相炭纤维导电浆料。
涂布工艺：利用双面凹版涂布方式将上述水性导电浆料转移至铝箔集流体上，涂布速度为50m/min，经过70℃烘干后，得到涂层厚度为0.6μm的气相炭纤维改性集流体。
制作成型号为PL13181250-60AH的磷酸铁锂体系电芯进行性能测试，测试结果如下：
对比例1
利用无经任何改性的铝箔制作成型号为PL13181250-60AH的磷酸铁锂体系电芯作为测试对比，铝箔基体集流体厚度为12μm，正极、电解液、负极和隔膜等电池材料均与实施例相同，测试数据如下：
结论：与正极材料的剥离强度低，内阻偏高，且一致性差，电芯安全性差。
对比例2
一种水性导电浆料，包括以下重量百分比的各组分：SP-Li：7.5％，分散剂：1.5％，纤维素HEC：0.5％，润湿剂：0.3％，聚氨酯：9％，去离子水：余量。
配浆工艺：
1)、搅拌状态下将纤维素HEC分散至去离子水中，高速分散25min，待纤维素完全溶解后加入分散剂搅拌均匀；
2)、加入SP-Li，高速分散1h至导电材料表面完全润湿；
3)、在冷却温度为8℃的状态下，进行湿法纳米研磨，研磨转速为2000rpm/min，研磨时间为1h；
4)、依次加入润湿剂、粘结剂，进行时间为20min均质处理，得到水性SP-Li导电浆料。
涂布工艺：利用双面凹版涂布方式将上述水性导电浆料转移至铝箔集流体上，涂布速度为45m/min，经过75℃烘干后，得到涂层厚度为2.0μm的SP-Li改性集流体。
制作成型号为PL13181250-60AH的磷酸铁锂体系电芯进行性能测试，铝箔基体集流体厚度为12μm，正极、电解液、负极和隔膜等电池材料均与实施例相同，测试结果如下：
结论：无添加物理微球发泡剂的涂层电芯安全性差。
对比例3：
一种水性导电浆料，包括以下重量百分比的各组分：分散剂：1.5％，纤维素HEC：0.5％，润湿剂：0.3％，聚氨酯：9％，粒径为1.0μm物理微球发泡剂：5％，去离子水：余量。
配浆工艺：
1)、搅拌状态下将纤维素HEC分散至去离子水中，高速分散25min，待纤维素完全溶解后加入分散剂搅拌均匀；
2)、在冷却温度为8℃的状态下，进行湿法纳米研磨，研磨转速为2000rpm/min，研磨时间为1h；
3)、依次加入润湿剂、粘结剂和物理微球发泡剂，进行时间为20min均质处理，得到无导电剂的物理微球发泡剂水性浆料。
涂布工艺：利用双面凹版涂布方式将上述无导电剂的物理微球发泡剂水性浆料转移至铝箔集流体上，涂布速度为45m/min，经过75℃烘干后，得到涂层厚度为2.0μm的物理微球发泡剂改性集流体。
制作成型号为PL13181250-60AH的磷酸铁锂体系电芯作为测试对比，铝箔基体集流体厚度为12μm，正极、电解液、负极和隔膜等电池材料均与实施例相同，测试数据如下：
结论：无添加导电剂的物理微球发泡剂涂层电芯容量偏低，对正极材料剥离强度有改善，内阻偏高，电芯安全性提高，约128℃具有断路效果。
专利总体结论：电芯容量，内阻跟导电材料种类和添加量有关；断路温度跟物理微球发泡剂的粒径和添加量有关；与电极材料的剥离强度与涂层厚度和涂层结构有关，导电剂添加对剥离强度贡献更大。本发明相比现有技术相比具有如下优点：(1)提高正极材料与铝箔和负极材料与铜箔的粘附力，减少正极或负极的粘结剂占比，从而提高电池的能量密度，增加续航里程；(2)很大程度降低电池内阻，改善电池的动态内阻一致性，从而延长电池组寿命；(3)增强正极材料与铝箔和负极材料与铜箔的导电性，提升快速充放电能力；(4)有效防止热失控，提高电池安全性。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种改性锂电池集流体表面涂布用水性导电浆料，其特征在于，包括以下重量百分比的各组分：导电材料0.1～20％，分散剂0.5～15％，纤维素0.2～4％，润湿剂0.1～1％，粘结剂2～20％，物理微球发泡剂0.5～10％，余量为去离子水；
所述物理微球发泡剂的制备方法为采用原位聚合法以庚烷为囊芯，丙烯酸改性壳聚糖为壁材，制备所得，具体如下：
1)、预聚体的合成：吸取1mL的吐温80于含有100mL去离子水的60℃烧杯中,称取一定质量的丙烯酸改性壳聚糖加入上述的烧杯中，用10％的乙酸溶液溶解配置成溶液，得到预聚体溶液；
2)、乳液的制备：将30g庚烷加热熔融后加入盛有8.0g甲基葡萄糖苷倍半硬脂酸酯和200.0mL去离子水的75℃恒温乳化釜中，在20000rpm下均质乳化30min后，用10wt％柠檬酸调节乳液pH值至4～5，得到庚烷乳液；
3)、物理微球发泡剂悬浮液的制备：将庚烷乳液温度调至80℃，然后将制备的预聚体溶液以0.5mL/min的滴速滴加到庚烷乳液中，待滴加结束后继续反应2h，最后用10wt％LiOH溶液调节pH值为8～9终止反应，得到物理微球发泡剂悬浮液；
4)、将上述物理微球发泡剂悬浮液进行喷雾干燥得到物理微球发泡剂粉体，再将物理微球发泡剂粉末进行气流粉碎分级处理，得到不同粒径的物理微球发泡剂。
2.根据权利要求1所述的水性导电浆料，其特征在于，所述导电材料为导电炭黑、SP-Li、石墨烯、超导炭黑、石墨、膨胀石墨、碳纳米管、活性炭、无定型炭、中间相炭微球和气相炭纤维中的任意一种或多种。
3.根据权利要求1所述的水性导电浆料，其特征在于，所述纤维素为CMC、HEC和HPMC中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述的水性导电浆料，其特征在于，所述粘结剂为热塑性丙烯酸树脂、聚氨酯、环氧树脂和丁苯乳液中的任意一种或多种。
5.一种权利要求1-4任一项所述的改性锂电池集流体表面涂布用水性导电浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、搅拌状态下将纤维素分散至去离子水中，高速分散10～60min，待纤维素完全溶解后加入分散剂搅拌均匀；
2)、加入导电材料，高速分散0.5～2h至导电材料表面完全润湿；
3)、在5～12℃的状态下，进行湿法纳米研磨0.5～5h，研磨转速为900～2600rpm/min；
4)、依次加入润湿剂、粘结剂和物理微球发泡剂，均质处理10～60min，得到水性导电浆料。
6.根据权利要求1-4任一项所述的改性锂电池集流体表面涂布用水性导电浆料的应用，其特征在于，用双面凹版涂布或微凹版涂布方式将水性导电浆料转移至集流体上，涂布速度为30～100m/min，经过60～100℃烘干后收卷得到改性集流体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108183223B (zh) * 2017-12-29 2020-08-04 青岛昊鑫新能源科技有限公司 一种碳纳米管、石墨烯和导电炭黑复配的导电浆料及其制备方法
CN111224057A (zh) * 2018-11-23 2020-06-02 广州汽车集团股份有限公司 硅基负极用集流体及其制备方法和硅基负极极片
CN110098389B (zh) * 2019-04-17 2021-06-11 浙江衡远新能源科技有限公司 一种锂离子电池SiOx/C复合负极材料电极的制备方法
CN110165322B (zh) * 2019-05-22 2021-04-20 江苏集萃华科智能装备科技有限公司 一种在锂离子电池内部引入定量气体的方法及其应用
CN111081998B (zh) * 2019-11-25 2021-04-06 成都工业职业技术学院 一种新能源汽车动力电池正极材料及制备方法
CN114213902B (zh) * 2021-12-14 2023-03-10 湖南金阳烯碳新材料股份有限公司 一种用于电池的水性石墨烯导电油墨及其制备方法与应用
CN114464791B (zh) * 2022-01-26 2023-10-31 广东羚光新材料股份有限公司 一种水系磷酸铁锂正极浆料及其制备方法和应用
CN114875450B (zh) * 2022-05-27 2023-11-03 湖南世纪垠天新材料有限责任公司 一种三元动力电池材料的综合回收处理方法
JP2024052081A (ja) * 2022-09-30 2024-04-11 第一工業製薬株式会社 非水電解質二次電池用負極、及び非水電解質二次電池

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102916197A (zh) * 2012-10-29 2013-02-06 清华大学深圳研究生院 一种集流体及其制备方法以及锂离子电池电极片、电池
CN105336917A (zh) * 2014-08-14 2016-02-17 东莞新能源科技有限公司 锂离子电池及其负极片的制备方法
CN105375035A (zh) * 2015-12-21 2016-03-02 东莞新能源科技有限公司 一种集流体，其制备方法以及含有该集流体的锂离子电池
CN106025290A (zh) * 2016-05-29 2016-10-12 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种碳-陶瓷涂覆铝箔集流体及制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016058343A (ja) * 2014-09-12 2016-04-21 凸版印刷株式会社 二次電池用電極

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102916197A (zh) * 2012-10-29 2013-02-06 清华大学深圳研究生院 一种集流体及其制备方法以及锂离子电池电极片、电池
CN105336917A (zh) * 2014-08-14 2016-02-17 东莞新能源科技有限公司 锂离子电池及其负极片的制备方法
CN105375035A (zh) * 2015-12-21 2016-03-02 东莞新能源科技有限公司 一种集流体，其制备方法以及含有该集流体的锂离子电池
CN106025290A (zh) * 2016-05-29 2016-10-12 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种碳-陶瓷涂覆铝箔集流体及制备方法

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