CN108054386A - 一种锂离子电池正极片及制作方法和锂离子电池 - Google Patents

一种锂离子电池正极片及制作方法和锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN108054386A
CN108054386A CN201711230527.3A CN201711230527A CN108054386A CN 108054386 A CN108054386 A CN 108054386A CN 201711230527 A CN201711230527 A CN 201711230527A CN 108054386 A CN108054386 A CN 108054386A
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
ion battery
lithium
positive electrode
collector
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.)
Pending
Application number
CN201711230527.3A
Other languages
English (en)
Inventor
汤依伟
吴理觉
文定强
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.)
Qingyuan New Materials Research Institute Co Ltd
Guangdong Jiana Energy Technology Co Ltd
Original Assignee
Qingyuan New Materials Research Institute Co Ltd
Guangdong Jiana Energy 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 Qingyuan New Materials Research Institute Co Ltd, Guangdong Jiana Energy Technology Co Ltd filed Critical Qingyuan New Materials Research Institute Co Ltd
Priority to CN201711230527.3A priority Critical patent/CN108054386A/zh
Publication of CN108054386A publication Critical patent/CN108054386A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • 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
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • 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)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

一种锂离子电池正极片，包括集流体和正极活性材料层，正极活性材料均匀的涂覆在集流体表面形成正极活性材料层，集流体包括本体和均匀涂覆在本体表面的连接层，按质量分数连接层材料包括5‑15份连接粘结剂和10‑18份石墨烯或碳纳米管，本体为铜箔或者铝箔；正极活性材料层的材料包括80‑85份正极活性材料、10‑15份石墨烯或碳纳米管、5‑10份正极粘结剂、8‑15份交联剂和0.5‑2份热引发剂；连接粘结剂为丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯的一种；热引发剂包括过氧化氢、过硫酸盐和氢过氧化物的一种或多种。本实施例中由于正极片的内阻极小，从而有效的降低了锂离子电池的内阻。

Description

一种锂离子电池正极片及制作方法和锂离子电池
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池，尤其涉及一种锂离子电池正极片及制作方法和锂离子电池。
背景技术
随着传统资源和能源日益紧缺、环境问题日趋严重，可持续发展成为人类社会发展的新理念，开发新的能源储存及转换技术已经成为各国的能源战略重点。其中在二次电源技术中，锂离子电池由于能量密度高，工作电压高，循环寿命长，自放电小等诸多优点成为新时期最具发展潜力的技术。目前锂离子电池的电极集流体材料，负极一般采用金属铜箔，正极采用金属铝箔，但是铝箔在空气中易被氧化，在表面形成一层氧化钝化膜。如果将活性浆料直接涂布在铝箔集流体上，会造成界面阻抗增大，导致电极极片的电子导电性和离子导电性均较差，另外铝集流体与电极活性材料层的粘附性也变差，充放电过程中铝集流体表面出现腐蚀时，都会使电池内阻增加，导致容量损失和放电效率降低。
目前，现有技术中采用向集流体表面上涂覆一层导电材料或者导电涂料形成导电涂层。制备该导电涂层的导电涂料一般由粘结剂、溶剂、碳材料导电剂组成。现在常用的导电涂料一般为油性体系，其以PVDF、丁苯橡胶、丁腈橡胶等作为粘结剂，采用NMP、甲苯等有机溶剂，对环境和人体毒害较大。采用该类导电材料或导电涂层的电池的内阻仍较高、循环性能差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种内阻小的锂离子电池正极片及锂离子电池。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种锂离子电池正极片，包括集流体和正极活性材料层，所述正极活性材料均匀的涂覆在集流体表面形成正极活性材料层，所述集流体包括本体和均匀涂覆在本体表面的连接层，按质量分数所述连接层材料包括5-15份连接粘结剂和10-18份石墨烯或碳纳米管，所述本体为铜箔或者铝箔；所述正极活性材料层的材料包括80-85份正极活性材料、10-15份石墨烯或碳纳米管、5-10份正极粘结剂、8-15份交联剂和0.5-2份热引发剂；所述连接粘结剂为丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯的一种；所述热引发剂包括过氧化氢、过硫酸盐和氢过氧化物的一种或多种。在本发明中，采用连接层先跟集流体本体进行粘接，在将正极活性材料粘连在连接层上，这样连接层上的粘接剂就可以选用跟金属粘接效果好的丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯中的一种，同时在石墨烯或者碳纳米管的作用下降低内阻。在本发明中加入热引发剂这样在一定的温度下粘接剂会产生聚合生成树脂聚合物，并且通过添加交联剂使得交联剂的官能基团与树脂聚合物交联链发生自由基介导的聚合反应，促使聚合物网状结构的交联链重新排列，使得原先的聚合收缩应力得以释放，且反应发生在整个聚合反应的过程中，从而得到交联密度适中，力学性能良好的连接结构，这样正极活性材料层和连接层就完美的粘结在一起，内阻低。
上述的锂离子电池正极片，优选的，所述交联剂为甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸甲酯的一种或多种。
上述的锂离子电池正极片，优选的，所述正极粘结剂为聚偏二氟乙酸和聚四氟乙酸中的一种，所述正极活性材料为磷酸铁锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂中的一种或多钟。
本发明的锂离子电池正极片的制备方法，包括以下步骤：1）连接层材料的准备：将5-15份连接粘结剂、10-18份石墨烯或碳纳米管和40-60份正极溶剂混合均匀，并且去除气泡；正极活性材料的准备：将15-20份正极溶剂、80-85份正极活性材料、10-15份石墨烯或碳纳米管、5-10份正极粘结剂、8-15份交联剂和0.5-2份热引发剂混合均匀，温度保证在15-25摄氏度之间，并且去除气泡。
2）将集流体本体表面进行处理，将集流体本体在碱液中清洗2-3分钟，碱液温度为40-70摄氏度；将集流体本体在PH为5-6的盐酸溶液中用超声震荡清洗15秒-45秒；将用盐酸震荡清洗后的集流体本体再清水喷淋清洗1-2分钟；将喷淋清洗后的集流体本体用丙酮清震动清洗15-30秒，从丙酮中提出静置1-3分钟；
3）在集流体本体中丙酮内提出3个小时内，将步骤1）生产出来的混合浆料均匀的涂覆在步骤2）处理后的集流体本体上；
4）在步骤3）得到的集流体本体上涂覆正极活性材料；
5）将步骤4）得到的集流体在65-105摄氏度的烘箱内固化20分钟-4小时，并且将正极溶剂蒸发得到集流体。
本发明的锂离子电池正极片的制备方法首先对集流体本体进行处理，第一步是通过碱液将集流体本体表面的油性污渍清洗干净；第二步通过酸液将集流体表面的氧化膜洗掉，但是要是弱酸，这样就能够控制好时间；第三步通过丙酮将集流体本体表面进行进一步的清洗和润化；第四步在三个小时内将连接层的材料均匀的涂覆在集流体本体的表面上，防止氧化膜的生成，但是要保证在涂连接层材料的时候集流体表面的丙酮要完全挥发，也能够保证集流体本体表面的洁净度，使得连接粘结剂能够紧密的粘结在集流体的表面，降低正极片的内阻。
一种锂离子电池，包括负极片、隔膜和权利要求1或权利要求2所述的锂离子电池正极片，所述负极片、隔膜和正极片依次层叠或卷绕。
上述的锂离子电池，优选的，所述正极片和负极片上分别铆接有正极导针和负极导针，所述正极导针和正极片铆接的铆接舌以及负极导针和负极片铆接的铆接舌上粘贴有一层塑料胶带。
本发明的锂离子电池由于正极片的内阻小，从而有效的降低锂离子电池的内阻，同时在铆接后的正极片和负极片上将铆接舌（采用铝线的话为铝舌）用一层塑料胶带粘贴，防止铆接舌上没有正极活性材料或者负极活性材料而导致的电性能问题如漏电流等。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
实施例
一种锂离子电池包括正极片、负极片和隔膜，正极片、隔膜和负极片依次卷绕，在正极片和负极片上分别铆接有正极导针和负极导针，在正极导针和正极片铆接的铆接舌以及负极导针和负极片铆接的铆接舌上均粘贴有一层完全覆盖铆接舌的塑料胶带。
在本实施例中，正极片包括集流体和正极活性材料层，正极活性材料均匀的涂覆在集流体表面形成正极活性材料层，集流体包括本体和均匀涂覆在本体表面的连接层，按质量分数所述连接层材料包括10份连接粘结剂和18份石墨烯或碳纳米管，本体为铝箔；所述正极活性材料层的材料包括85份正极活性材料、12份石墨烯或碳纳米管、7份正极粘结剂、9份交联剂和1份热引发剂；所述连接粘结剂为甲基丙烯酸乙酯；热引发剂为过氧化氢；交联剂为甲基丙烯酸-2-乙基己酯
在本实施例中，正极粘结剂为聚偏二氟乙酸，正极活性材料为镍钴铝酸锂。
本实施例的锂离子电池正极片的制备方法，：包括以下步骤，1）连接层材料的准备：将10份连接粘结剂、18份石墨烯或碳纳米管和40份正极溶剂混合均匀，并且去除气泡；正极活性材料的准备：将20份正极溶剂、85份正极活性材料、12份石墨烯或碳纳米管、7份正极粘结剂、9份交联剂和1份热引发剂混合均匀，温度保证在20摄氏度，并且去除气泡。
2）将集流体本体表面进行处理，将集流体本体在碱液中清洗3分钟，碱液温度为45摄氏度；将集流体本体在PH为6的盐酸溶液中用超声震荡清洗30秒；将用盐酸震荡清洗后的集流体本体再清水喷淋清洗2分钟；将喷淋清洗后的集流体本体用丙酮清震动清洗15秒，从丙酮中提出静置3分钟；
3）在集流体本体中丙酮内提出的30分钟内，将步骤1）生产出来的混合浆料均匀的涂覆在步骤2）处理后的集流体本体上；
4）在步骤3）得到的集流体本体上涂覆正极活性材料；
5）将步骤4）得到的集流体在95摄氏度的烘箱内固化2小时，并且将正极溶剂蒸发得到集流体。
本实施例中由于正极片的内阻极小，从而有效的降低了锂离子电池的内阻。在本实施例中测量出来的正极片的内阻，即集流体本体与正极活性材料之间的内阻平均为3.7毫欧。

Claims (6)

1.一种锂离子电池正极片，其特征在于：包括集流体和正极活性材料层，所述正极活性材料均匀的涂覆在集流体表面形成正极活性材料层，所述集流体包括本体和均匀涂覆在本体表面的连接层，按质量分数所述连接层材料包括5-15份连接粘结剂和10-18份石墨烯或碳纳米管，所述本体为铜箔或者铝箔；所述正极活性材料层的材料包括80-85份正极活性材料、10-15份石墨烯或碳纳米管、5-10份正极粘结剂、8-15份交联剂和0.5-2份热引发剂；所述连接粘结剂为丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯的一种；所述热引发剂包括过氧化氢、过硫酸盐和氢过氧化物的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极片，其特征在于：所述交联剂为甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸甲酯的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池正极片，其特征在于：所述正极粘结剂为聚偏二氟乙酸和聚四氟乙酸中的一种，所述正极活性材料为磷酸铁锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂中的一种或多钟。
4.根据权利要求1-3任一项所述的锂离子电池正极片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，1）连接层材料的准备：将5-15份连接粘结剂、10-18份石墨烯或碳纳米管和40-60份正极溶剂混合均匀，并且去除气泡；正极活性材料的准备：将15-20份正极溶剂、80-85份正极活性材料、10-15份石墨烯或碳纳米管、5-10份正极粘结剂、8-15份交联剂和0.5-2份热引发剂混合均匀，温度保证在15-25摄氏度之间，并且去除气泡；
2）将集流体本体表面进行处理，将集流体本体在碱液中清洗2-3分钟，碱液温度为40-70摄氏度；将集流体本体在PH为5-6的盐酸溶液中用超声震荡清洗15秒-45秒；将用盐酸震荡清洗后的集流体本体再清水喷淋清洗1-2分钟；将喷淋清洗后的集流体本体用丙酮清震动清洗15-30秒，从丙酮中提出静置1-3分钟；
3）在集流体本体中丙酮内提出3个小时内，将步骤1）生产出来的混合浆料均匀的涂覆在步骤2）处理后的集流体本体上；
4）在步骤3）得到的集流体本体上涂覆正极活性材料；
5）将步骤4）得到的集流体在65-105摄氏度的烘箱内固化20分钟-4小时，并且将正极溶剂蒸发得到集流体。
5.一种锂离子电池，其特征在于：包括负极片、隔膜和权利要求1或权利要求2所述的锂离子电池正极片，所述负极片、隔膜和正极片依次层叠或卷绕。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于：所述正极片和负极片上分别铆接有正极导针和负极导针，所述正极导针和正极片铆接的铆接舌以及负极导针和负极片铆接的铆接舌上粘贴有一层塑料胶带。
CN201711230527.3A 2017-11-29 2017-11-29 一种锂离子电池正极片及制作方法和锂离子电池 Pending CN108054386A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711230527.3A CN108054386A (zh) 2017-11-29 2017-11-29 一种锂离子电池正极片及制作方法和锂离子电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711230527.3A CN108054386A (zh) 2017-11-29 2017-11-29 一种锂离子电池正极片及制作方法和锂离子电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108054386A true CN108054386A (zh) 2018-05-18

Family

ID=62121594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711230527.3A Pending CN108054386A (zh) 2017-11-29 2017-11-29 一种锂离子电池正极片及制作方法和锂离子电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108054386A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108899576A (zh) * 2018-06-22 2018-11-27 安徽省力霸动力锂电池科技有限公司 一种锂离子电池

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101501899A (zh) * 2006-08-17 2009-08-05 三菱化学株式会社 锂离子二次电池用负极活性物质及其制造方法以及使用该活性物质的锂离子二次电池用负极及锂离子二次电池
CN101946344A (zh) * 2008-02-20 2011-01-12 卡尔·弗罗伊登伯格公司 具有交联材料的非织造材料
CN103579631A (zh) * 2012-07-18 2014-02-12 海洋王照明科技股份有限公司 一种铜箔集流体的制备方法及应用
CN103890124A (zh) * 2011-10-27 2014-06-25 日本瑞翁株式会社 导电性粘接剂组合物、带粘接剂层的集电体及电化学元件电极

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101501899A (zh) * 2006-08-17 2009-08-05 三菱化学株式会社 锂离子二次电池用负极活性物质及其制造方法以及使用该活性物质的锂离子二次电池用负极及锂离子二次电池
CN101946344A (zh) * 2008-02-20 2011-01-12 卡尔·弗罗伊登伯格公司 具有交联材料的非织造材料
CN103890124A (zh) * 2011-10-27 2014-06-25 日本瑞翁株式会社 导电性粘接剂组合物、带粘接剂层的集电体及电化学元件电极
CN103579631A (zh) * 2012-07-18 2014-02-12 海洋王照明科技股份有限公司 一种铜箔集流体的制备方法及应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴建生: "《印刷电路制造工艺》", 31 May 1981, 贵州人民出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108899576A (zh) * 2018-06-22 2018-11-27 安徽省力霸动力锂电池科技有限公司 一种锂离子电池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018161822A1 (zh) 一种锂离子电池用水性粘结剂及其制备方法和锂离子电池极片
WO2018032665A1 (zh) 丙烯腈共聚物粘合剂及其在锂离子电池中的应用
CN110233235B (zh) 负极极片及电化学装置
CN110229275B (zh) 一种粘结剂及其制备方法，以及包含其的极片和锂离子电池
CN102709524B (zh) 一种锂离子电池负极极片制作方法
CN104769753A (zh) 电极/隔板叠层体的制造方法以及锂离子二次电池
JP6135396B2 (ja) リチウムイオン二次電池用セパレータ、及びリチウムイオン二次電池
WO2018000578A1 (zh) 多元功能化改性聚乙烯醇基锂离子电池水性粘结剂及在电化学储能器件中的应用
CN105330751A (zh) 锂电池用羧甲基纤维素锂的连续化生产方法
CN108417818B (zh) 一种基于硅基材料的锂离子电池负极
CN110690451B (zh) 一种锂离子电池用导电水性粘合剂及其制备方法和应用
WO2016179785A1 (zh) 复合隔膜及使用该复合隔膜的锂离子电池
TW201633590A (zh) 電極用集電體，電極用集電體之製造方法，電極，鋰離子二次電池，氧化還原液流電池，電雙層電容器
CN108306021B (zh) 一种基于硅的锂离子电池负极
CN110247009A (zh) 一种防过充隔膜及其制备方法和锂离子电池
JPWO2013154165A1 (ja) 二次電池電極バインダ樹脂、二次電池電極組成物、二次電池電極および二次電池
CN114267822B (zh) 一种包含补锂层的负极及其制备方法及锂电池
CN108172837A (zh) 锂离子电池负极材料、锂离子电池负极片及其制备方法和锂离子电池
CN112680148A (zh) 粘结剂、粘结剂的制备方法、电极极片和二次电池
CN114006024A (zh) 一种隔膜及含有该隔膜的电池
CN111326738A (zh) 一种硅基负极材料用粘结剂及其制备方法
JP2011049177A (ja) 二次電池電極用スラリー、電池用電極および二次電池
CN117080449B (zh) 一种电池用自修复粘结剂及其制备方法
CN112086610B (zh) 一种非对称性pvdf涂覆隔膜及其制备方法
CN108054386A (zh) 一种锂离子电池正极片及制作方法和锂离子电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180518