CN108155340A - 工业用锂离子电池正极集流体外置导电层组分及制备方法 - Google Patents

工业用锂离子电池正极集流体外置导电层组分及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种工业用锂离子电池正极集流体外置导电层组分，所述导电层的组分按重量百分比量取下列原料：导电石墨55～65%、粘结剂2.5～12%和NMP溶剂30～40%。本发明还公开了该导电层的制备方法，该方法首先将粘结剂和导电石墨送入干燥箱内烘烤，然后分别搅拌粘结剂、导电石墨，搅拌均匀后再在真空条件下作消泡处理，最后将制成的导电浆料注入印刷涂布机中，通过挤压方式将导电层浆料涂覆到目标的集流体上，干燥后即形成导电层。导电层经辊压定形，辊压后导电层厚度≤1.0µm，单层涂覆面密度1.0～1.5g/m2。本发明内阻小，可减少电池充放电过程中的温升，有效避免电池发生鼓胀，从而大幅度提高电池的循环寿命。

Description

工业用锂离子电池正极集流体外置导电层组分及制备方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池正极集流体外置导电层，具体地讲，本发明涉及一种工业用锂离子电池正极集流体外置导电层组分，本发明还涉及外置导电层的制备方法。
背景技术
锂电池属于一种高能电池，人们常见的锂电池规格较小，主要是配套在数码、通信产品及电动车上的锂电池。这些民用锂电池属于低值易耗品，故对电池循环寿命指标要求相对较低，通常充放电只有300～2000次，使用寿命也只有3～5年，最多也不超过10年。工业用锂电池规格相对较大，特别是配套智能电网的锂电池容量至少为10Ah，而且成组配置，其投资较大，故对工业用锂电池的循环寿命指标有较高的要求，正常要求按日历计算的循环寿命期至少15年，实际使用循环寿命要求5500次以上。在现有技术条件下制成的正极集流体尽管满足导电要求，满足锂电池充放电需求。但是， 现有技术的锂电池循环寿命达不到设计要求。
发明内容
本发明主要针对现有技术的不足，提出一种工业用锂离子电池正极集流体外置导电层组分，该组分配置合理、制备容易，能够显著提高正极集流体静态导电性能，从而可以大幅度降低导电层与集流体之间的接触电阻。
本发明通过下述技术方案实现技术目标。
工业用锂离子电池正极集流体外置导电层组分，其改进之处在于所述导电层的组分按重量百分比量取下列原料：导电石墨55～65%、粘结剂2.5～12%和NMP溶剂30～40%。
作为进一步的改进方案，所述导电石墨为纳米级导电石墨。
工业用锂离子电池正极集流体外置导电层制备方法，其改进之处在于按下列工序作业：
a、按配比分别量取导电石墨、粘结剂和NMP溶剂；
b、将量取的导电石墨和粘结剂分别盛入到各自的配料器皿中，统一放置到真空干燥箱中，设置干燥箱工作温度：80～120℃，烘烤时间：12～24h，烘烤结束后待干燥箱温度降到50℃以下才可取出原料；
c、将量取的粘结剂投入到真空混料机中，以56.5～65.9m/s的线速度搅拌5～10h；
d、然后，将经干燥处理的导电石墨和粘结剂一并投入到真空混料机中，以37.6～47.0m/s的线速度搅拌5～10h，搅拌结束后用-0.075～-0.085MPa的真空条件下作至少30min消泡处理，得到制作导电层的浆料；
e、将制作导电层的浆料注入到印刷涂布机中，通过挤压方式将导电层浆料涂覆到目标的集流体上，干燥后即形成导电层。
作为进一步的改进方案，所述导电层附着在集流体上，经辊压后定形，辊压后导电层厚度≤1.0µm，单面涂覆面密度1.0～1.5g/m2。
本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：
1、导电层组分极其简单、来源广泛、配制容易；
2、通过印刷方式涂覆的导电层很微薄，再加上纳米级导电石墨易与集流体相对粗糙的表面形成嵌合关系，故附着可靠，有利于提高静态导电性能，可收集活性物质的微电流；
3、附着在集流体表面的导电层，直接减低活性物质与集流体之间的接触电阻；
4、由于导电层的直接导电作用，直接提高了电阻内阻的稳定性，减少了电流充放电过程因温升引起的电池鼓胀，从而大幅度增加电池的循环寿命。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明。
本发明是关于工业用锂离子电池正极集流体外置导电层组分，该组分按重量百分比量取下列原料：导电石墨55～65%、粘结剂2.5～12%和NMP溶剂30～40%。所述导电石墨为纳米级导电石墨。按照上述配方制备工业用锂离子电池正极集流体外置导电层，具体制备方法按下列工序作业：
a、按配比分别量取纳米级导电石墨、粘结剂和NMP溶剂；
b、将量取的纳米级导电石墨和粘结剂分别盛入到各自的配料器皿中，统一放置到真空干燥箱中，设置干燥箱工作温度：80～120℃，烘烤时间：12～24h，烘烤结束后待干燥箱温度降到50℃以下才可取出原料；
c、将量取的粘结剂投入到真空混料机中，以56.5～65.9m/s的线速度搅拌5～10h；
d、然后，将经干燥处理的纳米级导电石墨和粘结剂一并投入到真空混料机中，以37.6～47.0m/s的线速度搅拌5～10h，搅拌结束后在-0.075～-0.085MPa的真空条件下至少30min消泡处理，得到制作导电层的浆料；
e、将制作导电层的浆料注入到印刷涂布机中，通过挤压方式将导电层浆料涂覆到目标的集流体上，干燥后即形成导电层。
上述涂置的导电层自然附着在集流体上，经辊压后定形，辊压后导电层厚度≤1.0µm，导电层单面涂覆面密度1.0～1.5g/m2。
基于上述配方和工艺参数制作规格为10Ah磷酸铁锂电池实施例1～5，同时取3台按现有技术制造的同规格磷酸铁锂电池作对比验证。实施例1～5组分表见表1，实施例1～5主要工艺参数见表2，现有技术产品和实施例1～5使用同一试验台架，共同作1000次循环试验，检测电池内阻变化实测数据见表3。
表1 实施例1～5组分
表2 实施例1～5主要工艺参数
表3 1000次循环试验后电池内阻变化实测数据
从表3可知，1000次循环试验后，实施例1～5内阻增幅远小于现有技术产品，因此可直接减少电池充放电过程的温升，有效避免电池发生鼓胀，从而大幅度提高电池的循环寿命。

Claims (5)

1.一种工业用锂离子电池正极子集流体外置导电层组分，其特征在于所述导电层的组分按重量百分比量取下列原料：导电石墨55～65%、粘结剂2.5～12%和NMP溶剂30～40%。
2.根据权利要求1所述的工业用锂离子电池正极集流体外置导电层组分，其特征在于：所述导电石墨为纳米级导电石墨。
3.配套权利要求1或2所述的工业用锂离子电池正极集流体外置导电层制备方法，其特征在于按下列工序作业：
a、按配比分别量取导电石墨、粘结剂和NMP溶剂；
b、将量取的导电石墨和粘结剂分别盛入到各自的配料器皿中，统一放置到真空干燥箱中，设置干燥箱工作温度：80～120℃，烘烤时间：12～24h，烘烤结束后待干燥箱温度降到50℃以下才可取出原料；
c、将量取的粘结剂投入到真空混料机中，以56.5～65.9m/s的线速度搅拌5～10h；
d、然后，将经干燥处理的导电石墨和粘结剂一并投入到真空混料机中，以37.6～47.0m/s的线速度搅拌5～10h，搅拌结束后在-0.075～-0.085MPa的真空条件下作至少30min消泡处理，得到制作导电层的浆料；
e、将制作导电层的浆料注入到印刷涂布机中，通过挤压方式将导电层浆料涂覆到目标的集流体上，干燥后即形成导电层。
4.配套权利要求1所述的工业用锂离子电池正极集流体外置导电层的制备方法，其特征在于：所述导电层附着在集流体上，经辊压后定形，辊压后导电层厚度≤1.0µm。
5.配套权利要求1所述的工业用锂离子电池正极集流体外置导电层的制备方法，其特征在于：所述导电层单面涂覆面密度1.0～1.5g/m2。
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