CN107768684A - 一种锂电池正极及其制备方法和应用 - Google Patents

一种锂电池正极及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于一种锂电池正极及其制备方法和应用，属于锂电池制造技术领域，一种高性能锂电池正极及其制备方法和应用，克服现有技术的不足，目的是提供一种高性能锂电池正极及其方法及其应用，采用的方案：一种锂电池正极，包括：正极集流体、粘接剂、正极粉末、导电炭黑，其特征在于：所述的极集流体至少一面涂覆有粘接剂、正极粉末和导电炭黑组成的复合层，所述的正极粉末或为三元材料，或为磷酸铁锂，或为钴酸锂；所述的正极集流体为一种微孔铝箔，所述的微孔铝箔每平方厘米上分布有1000—1500个直径为10—50μm的通孔和/或1000—3000直径为10—50μm的盲孔，本发明可用于锂电池中。

Description

一种锂电池正极及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于一种锂电池正极及其制备方法和应用，属于锂电池制造技术领域。
背景技术
新材料和清洁能源都是国家层面的重点发展方向，锂离子电池是目前储能技术中应用最广泛的储能电芯，提高电芯能量存储密度是全世界追求的目标，电芯能量密度的提高主要依赖于其正、负极材料的发展进步，但也与锂离子电池的正负极集流体、正负极粘结剂、电解液和隔膜等材料的进步有关。
锂离子电池的正极采用的集流体一般为铝箔以及涂覆在其上的正极粉料（磷酸铁锂、钴酸锂或三元材料）所组成。传统的集流体材料一般选用表面光滑的铝箔，采用99.7%纯度的铝箔直接涂覆上活性物质，但表面光滑的铝箔与活性材料之间的结合较为松弛，对原料和辅料质量及工艺要求高，在加工及充放电过程中容易发生活性物质脱落或掉粉现象，降低了循环充放电效率及电池寿命，提高了元器件间的接触电阻，导致正极板导电性下降，从而影响了电池的综合性能。严重的影响了锂离子的综合性能。目前人们普遍采用粗化铝箔表面的方法来增加铝箔与正极粉料之间的黏结力，但该工艺并不能达到期望的效果。正极粉料与铝箔在卷绕柱状电池时和循环充放电过程中都会出现分离问题，进而导致产品合格率大副降低、使用寿命大副缩短和电池容量衰减明显，对使用三元材料的电池影响最为严重。
为了改善正极铝箔集流体，与正极浆料之间的粘结状态，日本和台湾的一些企业开发了微孔铜箔和微孔铝箔，这两种正负极集流体箔材每平方厘米上都制备了九个通孔，每个通孔的直径约为1mm。但他们所制备的铝箔和铜箔必须使用特制的电池自动生产线，其原因在于在原有的电池自动生产线上，使用此种通孔直径在1mm的铜箔或铝箔时，会出现背面渗浆现象，影响另一面的涂覆。
韩炜等人在专利CN 103618090A及CN 103617894A中利用酸性、碱性化学试剂，对铝箔进行酸碱刻蚀处理。得到的氧化铝箔接触电阻降低不明显，且在去腐蚀的过程中降低了铝箔的机械强度。其他国家在铝箔上成孔的方法，采用了滚压或激光烧蚀，而本发明的铝箔成孔采用的是盐类化合物腐蚀法，技术路线完全不同，所得到的微孔铝箔也具有特殊的结构与性能。
发明内容
本发明克服现有技术的不足，目的是提供一种高性能锂电池正极及其方法及其应用。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种锂电池正极，包括：正极集流体、粘接剂、正极粉末、导电炭黑，其特征在于：所述的正极集流体至少一面涂覆有粘接剂、正极粉末和导电炭黑组成的复合层，所述的正极粉末或为三元材料，或为磷酸铁锂，或为钴酸锂；
进一步的，所述的正极集流体为一种微孔铝箔，所述的微孔铝箔每平方厘米上分布有1000—1500个直径为10—50μm的通孔和/或1000—3000直径为10—50μm的盲孔。
进一步的，所述的微孔铝箔的上下表面分布着多个刻痕，所述的刻痕是深1—3μm，宽1—5μm。
进一步的，所述的正极集流体双面涂覆有粘接剂、正极粉末和导电炭黑组成的复合层。
进一步的，所述的通孔和/或盲孔中有粘接剂、正极粉末和导电炭黑的复合层。
进一步的，所述的通孔和盲孔为不规则形状，且与微孔铝箔表面交接处为不规则圆弧过渡。
进一步的，一种制备锂电池正极的方法采用化学液腐蚀的方法，包括采用化学液腐蚀的方法制备正极集流体的步骤。
进一步的，一种锂电池正极在锂离子电池上的应用。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：
1、一种锂电池正极，包括：正极集流体、粘接剂、正极粉末、导电炭黑，其特征在于：所述的极集流体至少一面涂覆有粘接剂、正极粉末和导电炭黑组成的复合层，所述的正极粉末或为三元材料，或为磷酸铁锂，或为钴酸锂；所述的正极集流体为一种微孔铝箔，所述的正极集流体为一种微孔铝箔，所述的微孔铝箔每平方厘米上分布有1000—1500个直径为10—50μm的通孔和/或1000—3000直径为10—50μm的盲孔；所述的通孔和/或盲孔中涂覆有正极粉末与粘接剂的混合物。使得金属箔片两个表面既没有完全透过也没有完全隔离，能有效的通过直径较小10—50μm以下的离子和或者粒子，如锂离子通过，而阻止大直径的离子或粒子通过，同时不影响材料的性能，例如：平均电阻率增加1—3%，平均抗拉强度提升0—2%，平均断裂总延伸率提升0—21%。正极集流体还可以双面涂覆有正极粉末与粘接剂的混合物。
2、进一步的，在所述微孔铝箔的上下表面分布着刻痕，刻痕为深1—3μm，宽1—5μm，所述的通孔和盲孔为不规则形状和不规则分布，且与微孔铝箔表面交接处为不规则圆弧过渡。所述的通孔和盲孔为不规则形状，且与铝箔表面交接处为不规则圆弧过渡，孔径尺寸在一定范围内变化，每个孔洞的直径在不同方向上也有所变化。能够提升微孔铝箔两面进行涂覆时，提升涂覆的附着力，通孔和盲孔与材料本体圆弧过渡，减少应力集中，增强力学性能，不会减弱电学性能。
微孔铝箔作为锂电池正极集流体，在其每平方厘米上有1000—1500个直径在10—50μm的通孔和1000—3000个直径在10—50μm的盲孔，使微孔铝箔内外两个表面既没有完全透过也没有完全隔离，能通过锂粒子，而阻止其他粒子或粒子通过，锂离子通过正极集流体后，可以在整个锂电池中游动，提高锂离子活性，提高电池容量，涂覆在上面的正极材料与铝箔成一整体，其黏附力明显提高，在通孔和盲孔处不会生长锂枝晶。
3、一种制备锂电池正极的方法，包括采用化学液腐蚀的方法制备正极集流体的步骤。其他与现有制备锂电池正极的方法相同或类似，一种制备正极集流体材料的方法，采用化学液腐蚀铝箔的方法，可以采用常规的酸溶液腐蚀，也可以用常规的碱溶液腐蚀，还可以使用纯盐溶液，减少环境污染。
本发明采用是与一般的酸碱液腐蚀液不同，本发明腐蚀方法中还可采用氯盐类化合物作为腐蚀液，在腐蚀的过程中反应程度更温和，铝箔放进处理液中时，在氯离子的保护下，铜离子或铁离子与铝表面发生反应，使铝表面形成微孔的结构，处理液中的钙离子、钠离子以及钡离子进入多孔膜中可在后续过程中被固定住，对铝表面性能起着改善的作用。
本发明一种制备锂电池正极的方法制备出来的微孔铝箔孔洞的尺寸远小于现有技术所制备的微孔铝箔的孔径，同时又避免了孔洞过小所带来的正极材料在铝箔内外表无法穿透的问题，本发明的微孔铝箔由于特定大小的孔洞及刻痕，使微孔铝箔表面光滑度更高，没有飞边、毛刺，且孔洞与铝箔表面交接处为不规则圆弧过渡，不存在90°直角，可以有效防止充放电过程中锂枝晶的出现，延长电池的使用寿命；此外，微孔形状也有所不同，化学腐蚀法所得的微孔铝箔上的孔洞呈不规则形状，孔径尺寸在10—50μm范围内变化，每个孔洞的直径在不同方向上也有所变化，这种不规则形状的孔洞更有利于提高铝箔与正极浆料之间的粘结力。且不需改变现有生产工艺，易于推广，它既适用于单面涂覆也适用于双面涂覆。
与原电池铝箔相比，微孔铝箔的抗拉强度与原铝箔的抗拉强度相近；微孔铝箔的电阻率仅增加了不到3%，可使锂离子电池的容量提高8—10%。当正极材料使用三元材料时，由于微孔铝箔使铝箔两面的正极材料连接为一个整体，会使电池的容量和充放电特征等性能的均匀性明显得到改善，电池生产成品率提高15—20%。
附图说明
图1是本发明一种锂电池正极中正极集流体的微观图像。
图2是本发明一种锂电池正极中正极集流体的拉伸曲线图。
图3为本发明一种锂电池正极的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
一种锂电池正极，包括：正极集流体1、粘接剂、正极粉末、导电炭黑，所述的极集流体至少一面涂覆有粘接剂、正极粉末和导电炭黑组成的复合层2，所述的正极粉末或为三元材料，或为磷酸铁锂，或为钴酸锂；所述的通孔3和/或盲孔4中有粘接剂、正极粉末和导电炭黑组成的复合层，该复合层与现有技术的复合层相同。
所述的正极集流体为一种微孔铝箔，所述的微孔铝箔每平方厘米上分布有1000—1500个直径为10—50μm的通孔和/或1000—3000直径为10—50μm的盲孔；所述的通孔和/或盲孔中涂覆有正极粉末与粘接剂的混合物，所述的微孔铝箔的上下表面分布着多个刻痕，所述的刻痕是深1—3μm，宽1—5μm，长100-1000μm，所述的通孔和盲孔为不规则形状，且与微孔铝箔表面交接处为不规则圆弧过渡。
按照以下步骤进行：
一种制备锂电池正极的方法，其中微孔铝箔采用化学液腐蚀方法制成的步骤如下，其他步骤与现有技术相同或类似，在此，不在赘述。
1）对轧制后的电池铝箔进行表面清洗祛除润滑剂：第一清洗液的组成是5g/L 的NaOH、70g/L的 Na2CO3、40g/L的 Na3PO4，将轧制后的铝箔通过第一清洗液，在第一清洗液中保持的时间是6s。
2）将清洗过的铝箔压入化学腐蚀液：化学腐蚀液的组成是：0.5mol/L的NaCl、0.1mol/L的 BaCl2、0.1mol/L的CaCl2、0.1mol/L的NH4Cl、0.1mol/L的CuCl2、0.1mol/L的FeCl3，铝箔在该腐蚀剂中的停留时间在20s，在此阶段，确保铝箔上下表面同时浸泡在腐蚀液中，而且使腐蚀液以循环的流动方式在铝箔上下表面流动，以达到使上下表面腐蚀均匀。
3）对腐蚀后的铝箔进行清洗：第二清洗液的组成是取0.4—0.8g/LNa2SO4、0.5—1g/LCaSO4、0.1—0.3g/L柠檬酸，在铝箔上下表面均使用喷头喷洒第二清洗液进行清洗。
4）光亮化处理：亮化液的组成是2g/L的CrO3、1g/L的Na2Cr2O7•2H2O、0.1g/L的NaF，对清洗后的铝箔进行表面亮化处理。
5）对亮化后的铝箔进行再次清洗：使用第二清洗液对亮化后的铝箔再次清洗。
6）烘干处理：对再次清洗的铝箔进行烘干，温度为200℃。
7）成品收卷。
图1是本发明一种锂电池正极中正极集流体的微观图像，正极集流体的材料为电池微孔铝箔，从图1 中可以看出，微孔铝箔内外两个表面既没有完全透过也没有完全隔离，涂覆在上面的正极材料与铝箔成一整体，其黏附力明显提高。
图2是本发明一种锂电池正极中正极集流体的拉伸曲线图，正极集流体的材料为电池微孔铝箔，图中曲线1为原电池铝箔的拉伸曲线，曲线2为电池微孔铝箔的拉伸曲线，经过化学腐蚀后的电池微孔铝箔，其拉伸性能较原电池铝箔并没有降低，反而相近或有所提高。
图3为本发明一种锂电池正极的结构示意图，两面涂覆有粘接剂、正极粉末和导电炭黑组成的复合层2，粘接剂、正极粉末和导电炭黑均能进入正极集流体1的通孔3或/和盲孔4中。
将本实施例组装成锂离子电池：称取8.5g 磷酸铁锂、1.0g 乙炔黑和0.5g PVDF，并加入20g NMP，充分搅拌使之成为混合均匀的浆料。然后将其刮涂于经本发明实施例1处理好的微孔铝箔集流体上，在0.01MPa 的真空下80℃干燥至恒重，并于10—15MPa 压力下辊压制成磷酸铁锂电极，并切成正极圆片。同样，称取4.25g 石墨、0.5g 乙炔黑和0.25g 丁苯橡胶粘结剂，并加入10g NMP，充分搅拌使之成为混合均匀的浆料，然后将其刮涂于经乙醇清洗过的普通铜箔上，压制成负极片。将正极片、celgard2400 聚丙烯多孔膜隔膜、负极片按照顺序叠片组装成电芯，再用电池壳体密封电芯，往电池壳体里注入1mol/L 的LiBF4/碳酸二乙酯电解液，充满后密封注液口，得到锂离子电池。
在60℃温度下，2.5—4.2V 的电压范围内利用充放电测试仪对本实施例中组装好的锂离子电池进行1C 充放电测试，第3 次的放电比容量为179mAh/g，进行300 次充放电循环后，容量保持率为95.6%。
为进一步说明本发明一种锂电池正极的有益效果，特设置如下对比实施例：
称取8.5g 磷酸铁锂、1.0g 乙炔黑和0.5g PVDF，并加入20g NMP，充分搅拌使之成为混合均匀的浆料。然后将其刮涂于经乙醇清洗过的普通铝箔上，在0.01MPa 的真空下80℃干燥至恒重，并于10—15MPa 压力下辊压制成磷酸铁锂电极，并切成正极圆片。同样，称取4.25g 石墨、0.5g 乙炔黑和0.25g 丁苯橡胶粘结剂，并加入10g NMP，充分搅拌使之成为混合均匀的浆料，然后将其刮涂于经乙醇清洗过的普通铜箔上，压制成负极片。将正极片、celgard2400 聚丙烯多孔膜隔膜、负极片按照顺序叠片组装成电芯，再用电池壳体密封电芯，往电池壳体里注入1mol/L 的LiBF4/ 碳酸二乙酯电解液，注满后密封注液口，得到锂离子电池。
经检测，该对比实施例所得锂离子电池经过300 次充放电循环后，容量保持率为82.5%。由此可见，本实施例制得的微孔铝箔集流体，由于其上这种不规则形状的孔洞更有利于提高铝箔与正极浆料之间的粘结力，能够避免正极材料的脱落，从而提高锂离子电池的循环稳定性与寿命。
本发明一种锂电池正极的微孔铝箔由于特定的10—50μm大小的孔洞及刻痕，能通过锂离子，而其他无作用的粒子或离子不能通过，增加了锂电池容量，使微孔铝箔表面光滑度更高，没有飞边、毛刺，且孔洞与铝箔表面交接处为不规则圆弧过渡，不存在90°直角，可以有效防止充放电过程中锂枝晶的出现，延长电池的使用寿命；此外，微孔形状也有所不同，化学腐蚀法所得的微孔铝箔上的孔洞呈不规则形状，孔径尺寸在一定范围内变化，每个孔洞的直径在不同方向上也有所变化，这种不规则形状的孔洞更有利于提高铝箔与正极浆料之间的粘结力。且不需改变现有生产工艺，易于推广，它既适用于单面涂覆也适用于双面涂覆。
与原电池铝箔相比，微孔铝箔的抗拉强度与原铝箔的抗拉强度相近；微孔铝箔的电阻率仅增加了不到3%，可使锂离子电池的容量提高8—10%。当正极材料使用三元材料时，由于微孔铝箔使铝箔两面的正极材料连接为一个整体，会使电池的容量和充放电特征等性能的均匀性明显得到改善，电池生产成品率提高15—20%。
实施例2
一种锂电池正极，包括：正极集流体、粘接剂、正极粉末、导电炭黑，所述的极集流体至少一面涂覆有粘接剂、正极粉末和导电炭黑的复合层，所述的正极粉末或为三元材料，或为磷酸铁锂，或为钴酸锂；所述的通孔和/或盲孔中有粘接剂、正极粉末和导电炭黑的复合层。
所述的正极集流体为一种微孔铝箔，其材料为电池铝箔，该电池微孔铝箔每平方厘米上有1000—1500个直径在10—15μm大小不均的通孔和1000—3000个直径在10—50μm大小不均的盲孔，每个通孔和盲孔为不规则形状，每个孔洞与铝箔表面交接处为不规则圆弧过渡，且不同方向上的直径不同；铝箔的上下表面同时分布着多个长短深浅不一的刻痕，刻痕深1—3μm，宽1—5μm，长100—1000μm不等，电池铝箔的厚度为15μm，还可选用10μm、12μm、16μm、20μm等。
微孔铝箔采用化学液腐蚀方法制成，按照以下步骤进行：
1）对轧制后的电池铝箔进行表面清洗祛除润滑剂：第一清洗液的组成是30g/L 的NaOH、70g/L的 Na2CO3、40g/L的 Na3PO4，将轧制后的铝箔通过第一清洗液，在第一清洗液中保持的时间10s。
2）将清洗过的铝箔压入化学腐蚀液：化学腐蚀液的组成是：1.5mol/L的NaCl、0.3mol/L 的BaCl2、0.5mol/L的 CaCl2、0.5mol/L的NH4Cl、0.8mol/L的CuCl2、1mol/L的FeCl3，铝箔在该腐蚀剂中的停留时间在120s，在此阶段，确保铝箔上下表面同时浸泡在腐蚀液中，而且使腐蚀液以循环的流动方式在铝箔上下表面流动，以达到使上下表面腐蚀均匀。
3）对腐蚀后的铝箔进行清洗：第二清洗液的组成是取0.4—0.8g/LNa2SO4、0.5—1g/LCaSO4、0.1—0.3g/L柠檬酸，在铝箔上下表面均使用喷头喷洒第二清洗液进行清洗。
4）光亮化处理：亮化液的组成是5g/L CrO3、7g/L Na2Cr2O7•2H2O、1.5g/L NaF，对清洗后的铝箔进行表面亮化处理。
5）对亮化后的铝箔进行再次清洗：使用第二清洗液对亮化后的铝箔再次清洗。
6）烘干处理：对再次清洗的铝箔进行烘干，温度为300℃。
7）成品收卷。
实施例3
一种锂电池正极，包括：正极集流体、粘接剂、正极粉末、导电炭黑，所述的极集流体至少一面涂覆有粘接剂、正极粉末和导电炭黑的复合层，所述的正极粉末或为三元材料，或为磷酸铁锂，或为钴酸锂；所述的通孔和/或盲孔中有粘接剂、正极粉末和导电炭黑的复合层。
所述的正极集流体为一种微孔铝箔，其材料为电池微孔铝箔，电池微孔铝箔每平方厘米上有1000—1500个直径在10—15μm大小不均的通孔和1000—3000个直径在10—50μm大小不均的盲孔，每个通孔和盲孔为不规则形状，每个孔洞与铝箔表面交接处为不规则圆弧过渡，且不同方向上的直径不同；铝箔的上下表面同时分布着多个长短深浅不一的刻痕，刻痕深1—3μm，宽1—5μm，长100—1000μm不等，电池铝箔的厚度为15μm，还可选用10μm、12μm、16μm、20μm等。
电池微孔铝箔采用化学液热腐蚀方法制成，按照以下步骤进行：
1）对轧制后的电池铝箔进行表面清洗祛除润滑剂：第一清洗液的组成是17g/L 的NaOH、40g/L的 Na2CO3、25g/L的 Na3PO4，第一清洗液的温度保持在45±2℃。将轧制后的铝箔通过第一清洗液，在第一清洗液中保持的时间15s。
2）将清洗过的铝箔压入化学腐蚀液：化学腐蚀液的组成是：1mol/L NaCl、0.2mol/L BaCl2、0.3mol/L CaCl2、0.3mol/L NH4Cl、0.45mol/LCuCl2、0.55mol/LFeCl3，腐蚀液的温度保持在45±2℃，铝箔在该腐蚀剂中的停留时间在70s，在此阶段，确保铝箔上下表面同时浸泡在腐蚀液中，而且使腐蚀液以循环的流动方式在铝箔上下表面流动，以达到使上下表面腐蚀均匀。
3）对腐蚀后的铝箔进行清洗：第二清洗液的组成是取0.4—0.8g/LNa2SO4、0.5—1g/LCaSO4、0.1—0.3g/L柠檬酸，第二清洗液的温度保持在45±2℃。在铝箔上下表面均使用喷头喷洒第二清洗液进行清洗。
4）光亮化处理：亮化液的组成是3.5g/L CrO3、4g/L Na2Cr2O7•2H2O、0.8g/L NaF，对清洗后的铝箔进行表面亮化处理，光亮液的温度保持在45±2℃。
5）对亮化后的铝箔进行再次清洗：使用第二清洗液对亮化后的铝箔再次清洗，第二清洗液的温度保持在45±2℃,。
6）烘干处理：对再次清洗的铝箔进行烘干，温度为60℃。
7）成品收卷。
实施例4
一种锂电池正极，包括：正极集流体、粘接剂、正极粉末、导电炭黑，所述的极集流体至少一面涂覆有粘接剂、正极粉末和导电炭黑的复合层，所述的正极粉末或为三元材料，或为磷酸铁锂，或为钴酸锂；所述的通孔和/或盲孔中有粘接剂、正极粉末和导电炭黑的复合层。
所述的正极集流体为一种微孔铝箔，其材料为电池微孔铝箔，电池微孔铝箔每平方厘米上有1000—1500个直径在10—15μm大小不均的通孔和1000—3000个直径在10—50μm大小不均的盲孔，每个通孔和盲孔为不规则形状，每个孔洞与铝箔表面交接处为不规则圆弧过渡，且不同方向上的直径不同；铝箔的上下表面同时分布着多个长短深浅不一的刻痕，刻痕深1—3μm，宽1—5μm，长100—1000μm不等，电池铝箔的厚度为15μm，还可选用10μm、12μm、16μm、20μm等。
电池微孔铝箔采用化学液热腐蚀方法制成，按照以下步骤进行：
1）对轧制后的电池铝箔进行表面清洗祛除润滑剂：第一清洗液的组成是30g/L 的NaOH、70g/L的 Na2CO3、40g/L的 Na3PO4，第一清洗液的温度保持在45±2℃。将轧制后的铝箔通过第一清洗液，在第一清洗液中保持的时间10s。
2）将清洗过的铝箔压入化学腐蚀液：化学腐蚀液的组成是：1.5mol/L的NaCl、0.3mol/L 的BaCl2、0.5mol/L的CaCl2、0.5mol/L的NH4Cl、0.8mol/L的CuCl2、1mol/L的FeCl3，腐蚀液的温度保持在45±2℃。铝箔在该腐蚀剂中的停留时间在120s，在此阶段，确保铝箔上下表面同时浸泡在腐蚀液中，而且使腐蚀液以循环的流动方式在铝箔上下表面流动，以达到使上下表面腐蚀均匀。
3）对腐蚀后的铝箔进行清洗：第二清洗液的组成是取0.4—0.8g/L的Na2SO4、0.5—1g/L的CaSO4、0.1—0.3g/L的柠檬酸，第二清洗液的温度保持在45±2℃。在铝箔上下表面均使用喷头喷洒第二清洗液进行清洗。
4）光亮化处理：亮化液的组成是5g/L CrO3、7g/L Na2Cr2O7•2H2O、1.5g/L NaF，光亮液1的温度保持在45±2℃。对清洗后的铝箔进行表面亮化处理。
5）对亮化后的铝箔进行再次清洗：使用第二清洗液对亮化后的铝箔再次清洗，第二清洗液的温度保持在45±2℃。
6）烘干处理：对再次清洗的铝箔进行烘干，温度为300℃。
7）成品收卷。
实施例5
一种锂电池正极，包括：正极集流体、粘接剂、正极粉末、导电炭黑，所述的极集流体至少一面涂覆有粘接剂、正极粉末和导电炭黑的复合层，所述的正极粉末或为三元材料，或为磷酸铁锂，或为钴酸锂；所述的通孔和/或盲孔中有粘接剂、正极粉末和导电炭黑的复合层。
所述的正极集流体为一种微孔铝箔，其材料为电池微孔铝箔，电池微孔铝箔每平方厘米上有1000—1500个直径在10—15μm大小不均的通孔和1000—3000个直径在10—50μm大小不均的盲孔，每个通孔和盲孔为不规则形状，每个孔洞与铝箔表面交接处为不规则圆弧过渡，且不同方向上的直径不同；铝箔的上下表面同时分布着多个长短深浅不一的刻痕，刻痕深1—3μm，宽1—5μm，长100—1000μm不等，电池铝箔的厚度为15μm，还可选用10μm、12μm、16μm、20μm等。
电池微孔铝箔采用化学液腐蚀方法制成，按照以下步骤进行：
1）对轧制后的电池铝箔进行表面清洗祛除润滑剂：第一清洗液的组成是17g/L 的NaOH、40g/L的 Na2CO3、25g/L的 Na3PO4，将轧制后的铝箔通过第一清洗液，在第一清洗液中保持的时间15s。
2）将清洗过的铝箔压入化学腐蚀液：化学腐蚀液的组成是：1mol/L的NaCl、0.2mol/L的BaCl2、0.3mol/L的CaCl2、0.3mol/L的NH4Cl、0.45mol/L的CuCl2、0.55mol/L的FeCl3，铝箔在该腐蚀剂中的停留时间在70s，在此阶段，确保铝箔上下表面同时浸泡在腐蚀液中，而且使腐蚀液以循环的流动方式在铝箔上下表面流动，以达到使上下表面腐蚀均匀。
3）对腐蚀后的铝箔进行清洗：第二清洗液的组成是取0.4—0.8g/L的Na2SO4、0.5—1g/L的CaSO4、0.1—0.3g/L的柠檬酸，在铝箔上下表面均使用喷头喷洒第二清洗液进行清洗。
4）光亮化处理：亮化液的组成是3.5g/L CrO3、4g/L Na2Cr2O7•2H2O、0.8g/L NaF，对清洗后的铝箔进行表面亮化处理。
5）对亮化后的铝箔进行再次清洗：使用第二清洗液对亮化后的铝箔再次清洗。
6）烘干处理：对再次清洗的铝箔进行烘干，温度为250℃。
7）成品收卷。
实施例6
一种锂电池正极，包括：正极集流体、粘接剂、正极粉末、导电炭黑，所述的极集流体至少一面涂覆有粘接剂、正极粉末和导电炭黑的复合层，所述的正极粉末或为三元材料，或为磷酸铁锂，或为钴酸锂；所述的通孔和/或盲孔中有粘接剂、正极粉末和导电炭黑的复合层。
所述的正极集流体为一种微孔铝箔，其材料为电池微孔铝箔，电池微孔铝箔每平方厘米上有1000—1500个直径在10—15μm大小不均的通孔和1000—3000个直径在10—50μm大小不均的盲孔，每个通孔和盲孔为不规则形状，每个孔洞与铝箔表面交接处为不规则圆弧过渡，且不同方向上的直径不同；铝箔的上下表面同时分布着多个长短深浅不一的刻痕，刻痕深1—3μm，宽1—5μm，长100—1000μm不等，电池铝箔的厚度为15μm，还可选用10μm、12μm、16μm、20μm等。
电池微孔铝箔采用电化学液腐蚀方法制成，按照以下步骤进行：
1）对轧制后的电池铝箔进行表面清洗祛除润滑剂：第一清洗液的组成是17g/L 的NaOH、40g/L的 Na2CO3、25g/L的 Na3PO4，将轧制后的铝箔通过第一清洗液，在第一清洗液中保持的时间15s。
2）将清洗过的铝箔压入化学腐蚀液：化学腐蚀液的组成是：1mol/L的 NaCl、0.2mol/L 的BaCl2、0.3mol/L的CaCl2、0.3mol/L的NH4Cl、0.45mol/L的CuCl2、0.55mol/L的FeCl3，把腐蚀槽作为阴极，铝箔作为阳极，外加24V直流电进行腐蚀。铝箔在该腐蚀剂中的停留时间在70s，在此阶段，确保铝箔上下表面同时浸泡在腐蚀液中，而且使腐蚀液以循环的流动方式在铝箔上下表面流动，以达到使上下表面腐蚀均匀。
3）对腐蚀后的铝箔进行清洗：第二清洗液的组成是取0.4—0.8g/LNa2SO4、0.5—1g/LCaSO4、0.1—0.3g/L柠檬酸，在铝箔上下表面均使用喷头喷洒第二清洗液进行清洗。
4）光亮化处理：亮化液的组成是3.5g/L的CrO3、4g/L的Na2Cr2O7•2H2O、0.8g/L的NaF，对清洗后的铝箔进行表面亮化处理。
5）对亮化后的铝箔进行再次清洗：使用第二清洗液对亮化后的铝箔再次清洗。
6）烘干处理：对再次清洗的铝箔进行烘干，温度为250℃。
7）成品收卷。
实施例7
一种锂电池正极，包括：正极集流体、粘接剂、正极粉末、导电炭黑，所述的极集流体至少一面涂覆有粘接剂、正极粉末和导电炭黑的复合层，所述的正极粉末或为三元材料，或为磷酸铁锂，或为钴酸锂；所述的通孔和/或盲孔中有粘接剂、正极粉末和导电炭黑的复合层。
所述的正极集流体为一种微孔铝箔，其材料为电池微孔铝箔，电池微孔铝箔每平方厘米上有1000—1500个直径在10—15μm大小不均的通孔和1000—3000个直径在10—50μm大小不均的盲孔，每个通孔和盲孔为不规则形状，每个孔洞与铝箔表面交接处为不规则圆弧过渡，且不同方向上的直径不同；铝箔的上下表面同时分布着多个长短深浅不一的刻痕，刻痕深1—3μm，宽1—5μm，长100—1000μm不等，电池铝箔的厚度为15μm，还可选用10μm、12μm、16μm、20μm等。
微孔铝箔采用电化学液热腐蚀方法制成，按照以下步骤进行：
1）对轧制后的电池铝箔进行表面清洗祛除润滑剂：第一清洗液的组成是30g/L 的NaOH、70g/L的 Na2CO3、40g/L的 Na3PO4，第一清洗液的温度保持在45±2℃。将轧制后的铝箔通过第一清洗液，在第一清洗液中保持的时间10s。
2）将清洗过的铝箔压入化学腐蚀液：化学腐蚀液的组成是：1.5mol/L NaCl、0.3mol/L BaCl2、0.5mol/L CaCl2、0.5mol/L NH4Cl、0.8mol/L CuCl2、1mol/L FeCl3，把腐蚀槽作为阴极，铝箔作为阳极，外加24V直流电进行腐蚀。腐蚀液的温度保持在45±2℃。铝箔在该腐蚀剂中的停留时间在120s，在此阶段，确保铝箔上下表面同时浸泡在腐蚀液中，而且使腐蚀液以循环的流动方式在铝箔上下表面流动，以达到使上下表面腐蚀均匀。
3）对腐蚀后的铝箔进行清洗：第二清洗液的组成是取0.4—0.8g/L的Na2SO4、0.5—1g/L的CaSO4、0.1—0.3g/L的柠檬酸，第二清洗液的温度保持在45±2℃。在铝箔上下表面均使用喷头喷洒第二清洗液进行清洗。
4）光亮化处理：亮化液的组成是5g/L的CrO3、7g/L的Na2Cr2O7•2H2O、1.5g/L的NaF，光亮液的温度保持在45±2℃。对清洗后的铝箔进行表面亮化处理。
5）对亮化后的铝箔进行再次清洗：使用第二清洗液对亮化后的铝箔再次清洗，第二清洗液的温度保持在45±2℃。
6）烘干处理：对再次清洗的铝箔进行烘干，温度为300℃。
7）成品收卷。
实施例1-7中，一种锂电池正极，包括：正极集流体、粘接剂、正极粉末、导电炭黑，所述的极集流体至少一面涂覆有粘接剂、正极粉末和导电炭黑的复合层，所述的正极粉末或为三元材料，或为磷酸铁锂，或为钴酸锂；所述的通孔和/或盲孔中有粘接剂、正极粉末和导电炭黑的复合层。
所述的正极集流体为一种微孔铝箔，材料为电池铝箔，电池铝箔采用化学液腐蚀方法制成，与一般的酸碱液腐蚀液不同，本发明腐蚀方法中还可采用氯盐类化合物作为腐蚀液，在腐蚀的过程中反应程度更温和，铝箔放进处理液中时，在氯离子的保护下，铜离子或铁离子与铝表面发生反应，使铝表面形成微孔的结构，处理液中的钙离子、钠离子以及钡离子进入多孔膜中可在后续过程中被固定住，对铝表面性能起着改善的作用。也可以采用常规的酸性溶液和碱性溶液进行腐蚀。其他方法和步骤与现有技术相同或类似，就不在赘述。
以下是微孔铝箔的电阻率和力学性能数据表：
表1为本发明制作的微孔电池铝箔与原铝箔电阻率的比较如下：
表2为本发明制作的微孔电池铝箔与原铝箔力学性能的对比如下：
由表1和表2可以看出：金属材料腐蚀后较腐蚀前的：平均电阻率增加1—3%，平均抗拉强度提升0—2%，平均断裂总延伸率提升0—21%。
将本发明一种锂电池正极的实施例1-7任意一项，其材料为电池铝箔，做成铝箔集流体组装成锂离子电池，微孔铝箔的抗拉强度与原铝箔的抗拉强度相近；微孔铝箔的电阻率仅增加了不到3%，可使锂离子电池的容量提高8—10%。当正极材料使用三元材料时，由于微孔铝箔使铝箔两面的正极材料连接为一个整体，会使电池的容量和充放电特征等性能的均匀性明显得到改善，电池生产成品率提高15—20%。
一种锂电池正极的制备方法，包括采用化学液腐蚀金属材料的方法制备正极集流体，可参照实施例1-7所述的方法，腐蚀液体均为盐，不含酸性或碱性溶液；也可以采用常规的酸性溶液或碱性溶液进行腐蚀，金属材料腐蚀后较腐蚀前的：平均电阻率增加1—3%，平均抗拉强度提升0—2%，平均断裂总延伸率提升0—21%。
另外，采用本发明一种锂电池正极作为锂离子电池的使用，由于微孔铝箔具有特定大小10—50μm的通孔和/或盲孔及刻痕，能使锂离子实现在铝箔间穿越，提升锂电池容量；使微孔铝箔表面光滑度更高，没有飞边、毛刺，且孔洞与铝箔表面交接处为不规则圆弧过渡，不存在90°直角，可以有效防止充放电过程中锂枝晶的出现，延长电池的使用寿命；此外，微孔形状也有所不同，化学腐蚀法所得的微孔铝箔上的孔洞呈不规则形状，孔径尺寸在一定范围内变化，每个孔洞的直径在不同方向上也有所变化，这种不规则形状的孔洞更有利于提高铝箔与正极浆料之间的粘结力。且不需改变现有生产工艺，易于推广，它既适用于单面涂覆也适用于双面涂覆。
与原电池铝箔相比，微孔铝箔的抗拉强度与原铝箔的抗拉强度相近；微孔铝箔的电阻率仅增加了不到3%，可使锂离子电池的容量提高8—10%。当正极材料使用三元材料时，由于微孔铝箔使铝箔两面的正极材料连接为一个整体，会使电池的容量和充放电特征等性能的均匀性明显得到改善，电池生产成品率提高15—20%。
采用本发明一种锂电池正极还可以作为电容电极使用，由于其每平方厘米上分布有1000—1500个直径为10—50μm的通孔，厚度为8—20μm，微孔金属材料每平方厘米上分布有1000—3000个直径为10—50μm的盲孔，上下表面分布着刻痕，刻痕为深1—3μm，宽1—5μm，微孔金属材料具有大量微孔存在，能提升电容电极的储电量，材料可以选用金属铜箔，或者金属合金，或为电池铜箔等。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (7)

1.一种锂电池正极，包括：正极集流体、粘接剂、正极粉末、导电炭黑，其特征在于：所述的正极集流体至少一面涂覆有粘接剂、正极粉末和导电炭黑组成的复合层，所述的正极粉末或为三元材料，或为磷酸铁锂，或为钴酸锂；
所述的正极集流体为一种微孔铝箔，所述的微孔铝箔每平方厘米上分布有1000—1500个直径为10—50μm的通孔和/或1000—3000直径为10—50μm的盲孔。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池正极，其特征在于：所述的微孔铝箔的上下表面分布着多个刻痕，所述的刻痕是深1—3μm，宽1—5μm。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池正极，其特征在于：所述的正极集流体双面涂覆有粘接剂、正极粉末和导电炭黑组成的复合层。
4.根据权利要求1所述的一种锂电池正极，其特征在于：所述的通孔和/或盲孔中有粘接剂、正极粉末和导电炭黑的复合层。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种锂电池正极，其特征在于所述的通孔和盲孔为不规则形状，且与微孔铝箔表面交接处为不规则圆弧过渡。
6.一种制备如权利要求1-4任意一项所述的锂电池正极的方法，其特征在于：包括采用化学液腐蚀的方法制备正极集流体的步骤。
7.如权利要求1-4任意一项所述的一种锂电池正极在锂离子电池上的应用。
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