CN109103503B - 锂离子电池的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的锂离子电池的制备方法，通过将细软铜丝编织成细软铜丝网，采用物理气相沉积工艺将铜金属沉积在细软铜丝网上得到细软铜丝网箔，将负极浆料涂布于预腐蚀处理后的细软铜丝网箔上得到负极片；将细软铝丝编织成细软铝丝网，采用物理气相沉积工艺将铝金属沉积在细软铝丝网上得到细软铝丝网箔，将正极浆料涂布于预腐蚀处理后的细软铝丝网箔上得到正极片；再将负极片、绝缘隔膜以及正极片进行卷绕得到电芯，将电芯入壳、注液、化成和分容操作后得到锂离子电池。所得到的锂离子电池容量更大，充放电效率更高，且循环稳定性及安全性更好，尤其是重量更轻，能量密度较现有的锂离子电池大大提高。

Description

锂离子电池的制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种锂离子电池的制备方法。
背景技术
锂离子电池，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、循环寿命长、自放电低、无记忆效应、安全性能好等优点，已广泛应用于移动电话、计算机、摄像机、照相机等的电源，并且在电动汽车技术、大型发电厂的储能电池、UPS电源、医疗仪器电源等领域具有重要作用。随着电子消费品的日益繁荣，市场对锂离子电池的需求增长迅猛，同时对锂离子电池的性能要求越来越高。能量密度是指在一定的空间或质量物质中储存能量的大小，电池能量密度是指电池的平均单位体积或质量所释放出的电能，电池能量密度＝电池容量×放电平台/电池重量。
目前锂离子电池中负极使用的基材是铜箔，该铜箔是采用电镀或挤压的方式成型的，厚度为6um～12um，面密度为54g/m2～108g/m2，铜箔的重量在锂离子电池中所占比例仅次于正负极粉料，大概为6％～20％。正极使用的基材是铝箔，该铝箔是采用压轧方式成型的，厚度为10um～16um，面密度为27g/m2～43.2g/m2，铝箔的重量在锂离子电池中所占比例大概为5％～10％，特别在大尺寸的动力电池中，其重量是非常大的。
无论在数码还是动力电池领域，铜箔和铝箔在整个锂离子电池中属于辅材，其作用主要是传导电子。但在高度追求能量密度的今天，铜箔和铝箔所占的重量对于提高锂离子电池的能量密度来说，是极大的一个障碍。通过降低辅材的重量，是提高锂离子电池能量密度的一大方向。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种锂离子电池的制备方法，能够制备得到能量密度更高，且循环稳定性及安全性更好的锂离子电池。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
提供细软铜丝；
将所述细软铜丝编织成细软铜丝网，以铜金属为靶材，以所述细软铜丝网为基材，采用物理气相沉积工艺将所述铜金属沉积在所述细软铜丝网上，得到细软铜丝网箔；
对所述细软铜丝网箔进行第一预腐蚀处理后，将负极浆料涂布于所述细软铜丝网箔上，进行干燥，冷压，分条和切片操作，得到负极片；
提供细软铝丝；
将所述细软铝丝编织成细软铝丝网，以铝金属为靶材，以所述细软铝丝网为基材，采用物理气相沉积工艺将所述铝金属沉积在所述细软铝丝网上，得到细软铝丝网箔；
对所述细软铝丝网箔进行第二预腐蚀处理后，将正极浆料涂布于所述细软铝丝网箔上，进行干燥，冷压，分条和切片操作，得到正极片；
将所述负极片、绝缘隔膜以及所述正极片进行卷绕操作，得到电芯；
将所述电芯置于壳体内，注入电解液，再进行化成和分容操作，得到锂离子电池。
在其中一个实施例中，所述细软铜丝的线径为0.05mm～0.8mm。
在其中一个实施例中，所述细软铝丝的线径为0.6mm～0.8mm。
在其中一个实施例中，所述将所述细软铜丝编织成细软铜丝网的操作中，所述编织方式为平纹编织方式、斜纹编织方式或席型密纹编织方式。
在其中一个实施例中，所述物理气相沉积工艺为真空蒸镀方式、溅射镀膜方式或离子镀方式。
在其中一个实施例中，所述细软铜丝网箔中铜金属的面密度为15g/m2～30g/m2。
在其中一个实施例中，所述细软铝丝网箔中铝的面密度为13g/m2～30g/m2。
在其中一个实施例中，所述对所述细软铜丝网箔进行第一预腐蚀处理的操作具体包括如下步骤：
先将所述细软铜丝网箔表面进行除锈操作，再将所述细软铜丝网箔浸泡于乙二酸溶液中进行预腐蚀处理。
在其中一个实施例中，所述对所述细软铝丝网箔进行第二预腐蚀处理的方式操作具体包括如下步骤：
先将所述细软铝丝网箔表面进行除锈操作，再将所述细软铝丝网箔浸泡于乙二酸溶液中进行预腐蚀处理。
在其中一个实施例中，所述正极浆料为正极活性物质、造孔剂、导电剂、粘接剂和溶剂进行混合搅拌制得。
上述锂离子电池的制备方法，通过将细软铜丝编织成细软铜丝网，采用物理气相沉积工艺将铜金属沉积在细软铜丝网上得到细软铜丝网箔，将负极浆料涂布于预腐蚀处理后的细软铜丝网箔上得到负极片；将细软铝丝编织成细软铝丝网，采用物理气相沉积工艺将铝金属沉积在细软铝丝网上得到细软铝丝网箔，将正极浆料涂布于预腐蚀处理后的细软铝丝网箔上得到正极片；再将负极片、绝缘隔膜以及正极片进行卷绕得到电芯，将电芯入壳、注液、化成和分容操作后得到锂离子电池。所得到的锂离子电池容量更大，充放电效率更高，且循环稳定性及安全性更好，尤其是重量更轻，能量密度较现有的锂离子电池大大提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明一实施方式的锂离子电池的制备方法的步骤流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，一实施方式的锂离子电池的制备方法的步骤流程图，包括以下步骤：
S110、提供细软铜丝。
通过提供细软铜丝能够利于后续编织成细软铜丝网，细软铜丝柔韧性强，在编织过程中不易折断，且在后续使用的过程中方便弯曲或卷绕，如此，有利于提高后续制备锂离子电池的效率以及品质。
在其中一个实施例中，所述细软铜丝的线径为0.05mm～0.8mm。可以理解，细软铜丝的线径对于制备得到的细软铜丝网以及后续制备得到的细软铜丝网箔是有较大影响的，当细软铜丝的线径太大时，所述细软铜丝的硬度会相应增大，不利于编织工序的进行，另外也会导致后续编织成的细软铜丝网的厚度以及重量增大，从而影响制备得到更高能量密度的电池；然后，若所述细软铜丝的线径太小，则在编织细软铜丝网的过程中，有可能导致细软铜丝拉伸过度而断裂，如此，经过多次实验分析验证，所述细软铜丝的线径为0.05mm～0.8mm能够编织成更加适用于锂离子电池用的细软铜丝网，例如，所述细软铜丝的线径为0.1mm～0.5mm，如此，有助于后续制备得到性能更好的锂离子电池。
S120、将所述细软铜丝编织成细软铜丝网，以铜金属为靶材，以所述细软铜丝网为基材，采用物理气相沉积工艺将所述铜金属沉积在所述细软铜丝网上，得到细软铜丝网箔。
通过将细软铜丝编织成细软铜丝网作为基材，再以铜金属作为靶材，采用物理气相沉积工艺将所述铜金属沉积在所述细软铜丝网上，能够得到细软铜丝网箔。
在其中一个实施例中，所述将所述细软铜丝编织成细软铜丝网的操作中，所述编织方式为平纹编织方式、斜纹编织方式或席型密纹编织方式。可以理解，将铜丝编织成网的方式有多钟，采用不同的编织方式能够得到形状和网径不同的网孔，对于锂离子在后续制备成的细软铜丝网箔的迁移率以及细软铜丝网箔的重量会有一定的影响。例如，采用平纹编织方式将细软铜丝编织成细软铜丝网，可以理解，平纹编织方式就是每根经丝交叉地在每根纬丝上下穿过，径丝和纬丝一样粗细，经线和纬线成90度角的编织方式，如此，经向和纬向丝径的密度相同，能够使得编织成的细软铜丝网的精度更加均匀稳定，且具有良好的表面平整度，利于后续更好的沉积铜金属，又如，细软铜丝网的目数范围为50～100目，细软铜丝网的孔径范围为0.2mm～2mm，如此，更有利于后续制备得到的锂离子电池内的锂离子的迁移速率更高，进而有利于提高锂离子电池的容量以及能量密度；又如，采用斜纹编织方式将细软铜丝编织成细软铜丝网，可以理解，斜纹编织方式是指每根经丝交叉地在每两根纬丝上下穿过，每根纬丝交叉地在每两根径丝上下穿过的编织方式。斜纹编织能够编织成张力性更好的细软铜丝网，利于后续采用物理气相沉积工艺将所述铜金属沉积在所述细软铜丝网上时不易将细软铜丝网损坏；再如，采用席型密纹编织方式将细软铜丝编织成细软铜丝网，可以理解，席型密纹编织方式是指每根径丝交叉地在每两根纬丝上下穿过，每根纬丝交叉地在每两根径丝上下穿过的编织方式。席型密纹编织方式能够编织出精密和密度更高的细软铜丝网，利于后续制备得到性能更高的细软铜丝网铜箔。
在其中一个实施例中，所述物理气相沉积工艺为真空蒸镀方式、溅射镀膜方式或离子镀方式。可以理解，物理气相沉积工艺是在真空条件下，采用物理方法，将固体或液体材料源表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体或等离子体过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术，物理气相沉积技术不仅能够沉积金属膜、合金膜、还可以沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等。例如，在本实施例中，采用真空蒸镀方式将所述铜金属沉积在所述细软铜丝网上，得到细软铜丝网箔，可以理解，真空蒸镀是指，在真空条件下，使金属、金属合金或化合物蒸发，然后沉积在基体表面上，蒸发的方法常用的有电阻加热，高频感应加热，电子束、激光束或离子束高能轰击镀料，使金属、金属合金或化合物蒸发成气相，然后沉积在基体表面形成薄膜，例如，在本实施例中，具体包括如下步骤：S121、将细软铜丝网进行超声波清洗；S122、将铜金属在真空蒸镀机中进行装炉；S123、将真空室的真空度调至2×10-3Pa～6×10-3Pa；S124、进行真空蒸镀操作；S125、缓冷取出细软铜丝网箔。例如，采用40℃～60℃的工作温度，以及25KHz～40KHz的清洗频率对所述细软铜丝网进行超声波清洗；又如，蒸镀距离为8cm～15cm，蒸发电流为300A～400A，蒸发电压为3V～8V；再如，蒸镀时间为15min～30min；如此，能够得到附着力好，镀层组织均匀、致密，具有良好抗氧化性能尤其是更加轻薄的细软铜丝网箔，利于后续能够跟负极浆料更好的粘附，得到粘结性更强和稳定性更高的负极片，进而利于后续制备得到能量密度更高的锂离子电池。
为了得到能够使得电子迁移率更高且更加轻薄的高性能细软铜丝网箔，例如，采用溅射镀膜方式将所述铜金属沉积在所述细软铜丝网上，又如采用磁控溅射的方式将所述铜金属沉积在所述细软铜丝网上，得到细软铜丝网箔。可以理解，磁控溅射是利用带有电荷的离子在电场中加速后具有一定动能的特点，将离子引向欲被溅射的物质(溅射靶材)作为靶电极(阴极)。在离子能量合适的情况下，入射离子和靶材表面的原子碰撞，将靶材表面的原子溅射出来，这些被溅射出来的原子带有一定的动能，并且会沿着一定的方向飞行，射向基片并在基片上沉积下来，从而实现薄膜的形成。在进行磁控溅射的过程中，一般先将氩气输入真空腔室，电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出氩离子和新的电子。氩离子在磁场和电场的作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。
在本实施例中，将氩气输入真空腔室，将细软铜丝网作为基体，将铜金属通过磁控溅射的方式溅射至细软铜丝网上，并在细软铜丝网上沉积下来，形成细软铜丝网箔。为了得到质量更好的细软铜丝网箔，例如，所述铜金属的含铜量大于99％，如此，能够提高铜金属在细软铜丝网箔上的沉积率，形成含铜量更高以及连续性更好的细软铜丝网箔；例如，所述细软铜丝网箔的厚度为
2μm～5μm，如此，能够使制备得到的细软铜丝网箔更加轻薄柔软，便于后期卷绕等，同时能够使得细软铜丝网箔的重量降低，进而使得锂离子电池的能量密度得到提高。
例如，采用45W～120W的溅射功率将铜金属溅射至细软铜丝网上，得到细软铜丝网箔。可以理解，溅射功率对形成的薄膜结构的影响较大，当溅射功率较小时，溅射粒子的动能较小，发生表面扩散迁移和再结晶的可能性较小，薄膜颗粒尺寸较小。随着溅射功率的增加，溅射速率也随之增大，即在溅射时间相同的条件下，高功率下溅射出的粒子数目更多，粒子间直接碰撞成核的几率增大，另外，溅射粒子的能量也随之增大，高能量使得溅射粒子在基片上的扩散速率增大，使粒子相互结合成尺寸较大的晶粒，进而使得薄膜的致密性提高，晶体结构也得到了进一步优化。然而，溅射功率若是太大，则容易将细软铜丝网的结构破坏，进而影响薄膜的形成，或者使得薄膜的厚度均匀性受到影响，如此，经过多次实验分析，采用45W～120W的溅射功率将铜金属溅射至细软铜丝网上，能够使得铜金属更多的固着在细软铜丝网上，从而形成致密性更好的细软铜丝网箔。为了制备得到容量更大及循环稳定性更好的细软铜丝网箔，例如，将铜金属溅射至细软铜丝网上时，溅射时间为2h～4h，又如，溅射时氩气的气压为0.4Pa～1.0Pa，氩气的流量为35sccm～60sccm，再如，真空腔室的真空度为1.0×10-5Pa～1.0×10-4Pa，如此，能够使溅射得到的细软铜丝网箔的容量更大以及循环稳定性更好。
当然，也可以采用离子镀方式将所述铜金属沉积在所述细软铜丝网上，得到细软铜丝网箔，例如，在400℃～600℃的沉积温度下将所述铜金属通过离子镀的方式沉积在所述细软铜丝网上，能够得到结合力强、且均匀度和致密性高的细软铜丝网箔。
在其中一个实施例中，所述细软铜丝网箔中铜金属的面密度为
15g/m2～30g/m2。可以理解，电池能量密度是指电池的平均单位体积或质量所释放出的电能，现有的锂离子电池的铜箔的重量在锂离子电池中所占比例较大，仅次于正负极粉料，大概为6％～20％，使得电池的重量较大，从而降低了锂离子电池的能量密度。如此，为了降低电池的重量，本实施例中的细软铜丝网箔中铜金属的面密度为15g/m2～30g/m2，如此，在不影响锂离子电池的良好性能的情况下，进一步降低了锂离子电池的重量，进而提高了所述锂离子电池的能量密度。例如，所述细软铜丝网箔中铜金属的面密度为17g/m2～25g/m2，如此，能够使得所述锂离子电池的能量密度更高。
S130、对所述细软铜丝网箔进行第一预腐蚀处理后，将负极浆料涂布于所述细软铜丝网箔上，进行干燥，冷压，分条和切片操作，得到负极片。
通过对所述细软铜丝网箔进行第一预腐蚀处理，能够使得所述细软铜丝网箔的表面光滑度降低，增大摩擦力，在后续将负极浆料涂布于所述细软铜丝网箔上后能够与负极浆料粘结的更加紧密，不易脱落；然后经过干燥，冷压，分条和切片操作，能够得到锂离子电池的负极片。
在其中一个实施例中，所述对所述细软铜丝网箔进行第一预腐蚀处理的操作具体包括如下步骤：先将所述细软铜丝网箔表面进行除锈操作，再将所述细软铜丝网箔浸泡于乙二酸溶液中进行预腐蚀处理。
可以理解，所述细软铜丝网箔由于暴露在空气中，表面容易存在有油污或锈迹，从而会影响所述细软铜丝网箔与负极浆料的粘结紧密性，甚至容易导致负极浆料的脱落，如此，需要先将所述细软铜丝网箔表面进行除锈操作，例如，将所述细软铜丝网箔浸泡于稀硫酸溶液后再取出，干燥，如此，能够将所述细软铜丝网箔的锈迹进行清除，利于后续涂布负极浆料。为了提高所述细软铜丝网箔与负极浆料的粘结性，还将所述细软铜丝网箔浸泡于乙二酸溶液中进行预腐蚀处理，能够提高所述细软铜丝网箔表面的粗糙度。例如，将所述细软铜丝网箔浸泡于乙二酸溶液中的时间为3min～10min，又如，所述乙二酸溶液的的质量浓度为6％～13％，再如，所述预腐蚀处理的温度控制在50℃～90℃，如此，能够使得所述细软铜丝网箔的预腐蚀效果更好，同时，还能够使得所述细软铜丝网箔的表面粗糙度更高，增大比表面积，在涂布负极浆料后，能够使得所述细软铜丝网箔表面和负极浆料间的粘结力更强，从而避免负极片在后续的冷压，分条和切片操作过程中出现局部甚至大面积掉料，而使得锂离子电池的合格率降低，成本增加的问题。
在其中一个实施例中，所述负极浆料包括负极活性物质、造孔剂、导电剂、粘接剂和溶剂，其中，所述负极活性物质、所述造孔剂、所述导电剂、所述粘接剂和所述溶剂的质量比例为(91～96)：(2～5)：(1～4)：(3～7)：(70～90)，通过将所述负极活性物质、所述造孔剂、所述导电剂、所述粘接剂和所述溶剂进行混合搅拌，得到负极浆料。将所述负极浆料涂布于所述细软铜丝网箔上，进行干燥，冷压，分条和切片操作，得到负极片。可以理解，电极浆料的性能对锂离子电池的性能有着重要的影响，电极浆料中各组分分散越均匀，电极片便具有越好的加工性能，且电极片各处的阻抗分布越均匀，同时在充放电时活性物质的作用能够发挥的越大，从而使得锂离子电池的性能更加优良。例如，在将所述负极活性物质、所述造孔剂、所述导电剂、所述粘接剂和所述溶剂进行混合搅拌的过程中，还加入了分散剂，如此，能够使得混合体系中的各组分混合的更加均匀，避免出现团聚或结块的问题，例如，所述分散剂为羧甲基纤维素、六偏磷酸钠中的至少一种，如此，能够使得所述负极活性物质、所述造孔剂、所述导电剂、所述粘接剂和所述溶剂分散的更加均匀，从而在混合搅拌后，得到各组分分散更加均匀的负极浆料，再如，采用650转/分钟～900转/分钟的搅拌速度，对所述负极活性物质、所述造孔剂、所述导电剂、所述粘接剂和所述溶剂进行搅拌，如此有利于后续制备得到性能更好的锂离子电池。
在其中一个实施例中，所述负极活性物质为人造石墨、天然石墨、硬碳、硅碳、石墨烯和钛酸锂中的至少一种。可以理解，负极活性材料是锂离子电池的重要组成部分，它直接影响着电池的能量密度、循环寿命和安全性能等关键指标。为了提高锂离子电池的的容量，以及改善锂离子电池的循环耐久性，例如，所述负极活性物质为人造石墨、天然石墨、硬碳、硅碳、石墨烯和钛酸锂中的至少一种。又如，所述负极活性物质为钛酸锂，可以理解，钛酸锂具有高安全性、高稳定性、长寿命和绿色环保的特点，将钛酸锂作为锂离子电池的负极活性物质，能够使得制备得到的锂离子电池安全性能更高，稳定性更强，且循环次数更多。再如，所述负极活性物质为硅碳，可以理解，纳米硅粉具有纯度高、粒径小、分布均匀、比表面积大、高表面活性、松装密度低等特点，且无毒、无味。纳米硅与石墨材料组成硅碳复合材料，作为锂离子电池的负极活性材料，能够大幅度提高锂离子电池的容量，进而提高锂离子电池的能量密度。
为了提高负极片的性能，例如，在将所述负极浆料涂布在所述细软铜丝网箔上的操作之前，还包括如下步骤：S131、将负极浆料进行冷却；S132、将负极浆料投入至真空釜中，进行真空脱泡；S133、将步骤S132得到的真空脱泡后的负极浆料进行过滤操作，得到负极浆料。通过上述步骤对所述负极浆料进行处理，能够提高所述负极浆料的均匀性和稳定性，例如脱泡后的负极浆料涂覆在细软铜丝网箔上后，不易因浆料里的过多的泡沫破裂，从而影响负极浆料在细软铜丝网箔上的均匀性和平整性，经过过滤操作，还能够将过大的或未充分分散的颗粒进行剔除，如此，能够使得所述负极浆料在涂布到细软铜丝网箔后更加平整和连续，避免在涂布时造成断带问题。
需要说明的是，将负极浆料涂布于细软铜丝网箔上后，还需要进行干燥，冷压，分条和切片操作，以得到负极片。可以理解，在将所述负极浆料涂布于所述细软铜丝网箔上的过程中，若环境湿度较大，负极浆料容易吸收环境中的水分，导致负极浆料的粘度逐渐增大，破坏负极浆料的流动性和均匀状态，导致负极浆料的涂布面密度不稳定、涂布外观粗糙、极片内阻较大或者极片覆料粘结性不好，在后续操作过程中容易掉料，影响锂离子电池的性能；例如，在涂布的过程中将负极浆料的湿度控制在0％～8％相对湿度的范围内，如此，能够使得所述负极浆料涂布在所述细软铜丝网箔上的效果更佳。又如，所述干燥操作的温度为40℃～120℃。再如，采用7m/min～45m/min的冷压速度，3MP～70MP的冷压压力，60μm～1.0mm的冷压间隙对负极片进行冷压操作，如此，能够提高负极片的孔隙率，同时使得形成的孔隙大小更加均匀，在保证负极片耐用性的条件下，大大提高了锂离子电池的充电能力和循环能力。再将所述负极片进行分条和裁片操作，能够得到所需要的规格的负极片。
S140、提供细软铝丝。
可以理解，铝的嵌锂容量较小，并且能够保持电化学稳定，适合作锂离子电池的正极集流体，通过提供细软铝丝能够利于后续编织成细软铝丝网，细软铝丝柔韧性强，在编织过程中不易折断，且在后续使用的过程中方便弯曲或卷绕，如此，有利于提高后续制备锂离子电池的效率。
在其中一个实施例中，所述细软铝丝的线径为0.6mm～0.8mm。可以理解，当所述细软铝丝的线径太大时，不利于后续编织得到轻薄以及柔软度较高的细软铝丝网，而若所述细软铝丝的线径太小时，则柔韧性可能达不到工艺要求，容易在使用过程中折断，经过多次实验分析验证，所述细软铝丝的线径为0.6mm～0.8mm，能够编织得到更加适用于锂离子电池用的细软铝丝网，利于后续制备得到性能更高且更加轻薄的细软铝丝网箔。
S150、将所述细软铝丝编织成细软铝丝网，以铝金属为靶材，以所述细软铝丝网为基材，采用物理气相沉积工艺将所述铝金属沉积在所述细软铝丝网上，得到细软铝丝网箔。
可以理解，锂离子电池的工作原理是将化学能转化为电能的一种电化学装置，需要一种介质把化学能转化的电能传递出来，这就需要导电的材料，同时在制备锂离子电池的过程中，还需要进行卷绕和叠片等工序，如此，本实施方式中将导电性能好，质地柔软且价格便宜的铝金属为靶材，以所述细软铝丝网为基材，采用物理气相沉积工艺将所述铝金属沉积在所述细软铝丝网上，得到更加符合实际需求细软铝丝网箔。
通过将细软铝丝编织成细软铝丝网作为基材，再以铝金属作为靶材，采用物理气相沉积工艺将所述铝金属沉积在所述细软铝丝网上，能够得到细软铝丝网箔。例如，所述将所述细软铜丝编织成细软铜丝网的操作中，所述编织方式为平纹编织方式、斜纹编织方式或席型密纹编织方式。又如，所述物理气相沉积工艺为真空蒸镀方式、溅射镀膜方式或离子镀方式。再如，采用磁控溅射的方式将铝金属溅射至所述细软铝丝网上，能够得到性能优良的细软铝丝网箔。
为了得到质量更好的细软铝丝网箔，例如，所述铝金属的含铝量大于98％，如此，能够提高铝金属在细软铝丝网箔上的沉积率，形成含铝量更高以及连续性更好的细软铝丝网箔。又如，采用75W～150W的溅射功率将铝金属溅射至细软铝丝网箔上，得到细软铝丝网箔。可以理解，溅射功率对形成的薄膜结构的影响较大，当溅射功率较小时，溅射粒子的动能较小，发生表面扩散迁移和再结晶的可能性较小，薄膜颗粒尺寸较小。随着溅射功率的增加，溅射速率也随之增大，即在溅射时间相同的条件下，高功率下溅射出的粒子数目更多，粒子间直接碰撞成核的几率增大，另外，溅射粒子的能量也随之增大，高能量使得溅射粒子在基片上的扩散速率增大，使粒子相互结合成尺寸较大的晶粒，进而使得薄膜的致密性提高，晶体结构也得到了进一步优化。然而，溅射功率若是太大，则容易将细软铝丝网箔是结构破坏，进而影响该薄膜的形成，或者使得薄膜的厚度均匀性受到影响，如此，采用75W～150W的溅射功率将铝金属溅射至细软铝丝网箔上，能够得到致密性更高以及性能更好的细软铝丝网箔。又如，溅射时间为2h～4h，调节气压为0.5Pa～1.8Pa，氩气的流量为30sccm～45sccm，再如，真空腔室的真空度为1.5×10-5Pa～2.0×10-4Pa，如此，能够使溅射得到的细软铝丝网箔的容量更大以及循环稳定性更好。
在其中一个实施例中，所述细软铝丝网箔中铝的面密度为13g/m2～30g/m2。
可以理解，现有的锂离子电池的铝箔的重量在锂离子电池中所占比例较大，从而降低了锂离子电池的能量密度，如此，为了降低锂离子电池的重量，例如，所述多孔铝箔中铝的面密度为13g/m2～30g/m2，如此，大大降低了锂离子电池的重量，进而提高了所述锂离子电池的能量密度。又如，所述多孔铝箔中铝的面密度为15g/m2～20g/m2，如此，能够进一步提高所述锂离子电池的能量密度。
S160、对所述细软铝丝网箔进行第二预腐蚀处理后，将正极浆料涂布于所述细软铝丝网箔上，进行干燥，冷压，分条和切片操作，得到正极片。
通过对所述细软铝丝网箔进行第一预腐蚀处理，能够使得所述细软铝丝网箔的表面光滑度降低，增大摩擦力，在后续将正极浆料涂布于所述细软铝丝网箔上后能够与正极浆料粘结的更加紧密，不易脱落；然后经过干燥，冷压，分条和切片操作，能够得到锂离子电池的正极片。
在其中一个实施例中，所述对所述细软铝丝网箔进行第二预腐蚀处理的方式操作具体包括如下步骤：先将所述细软铝丝网箔表面进行除锈操作，再将所述细软铝丝网箔浸泡于乙二酸溶液中进行预腐蚀处理。可以理解，将所述细软铝丝网箔表面进行除锈操作后能使得所述细软铝丝网箔上的油污和锈迹进行清除，利于后续涂布负极浆料；例如，通过将所述细软铝丝网箔浸泡于稀硫酸溶液中进行除锈操作；为了提高所述细软铝丝网箔与正极浆料的粘结性，还将所述细软铝丝网箔浸泡于乙二酸溶液中进行第二预腐蚀处理，如此，能够提高所述细软铝丝网箔表面的粗糙度，增大比表面积，在涂布正极浆料后，能够使得所述细软铝丝网箔表面和正极浆料间的粘结力更强，从而避免正极片在后续的冷压，分条和切片操作过程中出现局部甚至大面积掉料的问题。
在其中一个实施例中，所述正极浆料为正极活性物质、造孔剂、导电剂、粘接剂和溶剂进行混合搅拌制得。可以理解，电极浆料的性能对锂离子电池的性能有着重要的影响，电极浆料中各组分分散越均匀，电极片便具有越好的加工性能，且电极片各处的阻抗分布越均匀，同时在充放电时活性物质的作用能够发挥的越大，从而使得锂离子电池的性能更加优良。为了提高正极浆料的性能，例如，在制备正极浆料的过程中，将正极活性物质、造孔剂、导电剂、粘接剂和溶剂混合搅拌的过程中，还加入了分散剂，例如，所述分散剂为羧甲基纤维素和/或六偏磷酸钠，如此，能够使得混合体系中的各组分分散的更加均匀，避免出现团聚或结块的问题，如此，能够使制备得到的正极浆料的性能更好，进而利于后续制备得到性能更好的锂离子电池。
在其中一个实施例中，所述正极活性物质为碳酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、柠檬酸锂、草酸锂、四氧化三钴、三氧化二钴、氢氧化钴、硝酸钴、醋酸钴、硝酸铝、氧化铝、硫酸铝、氯化铝、二氧化钛、硅酸乙酯、二氧化硅和硝酸铈中的至少一种。可以理解，正极材料是锂离子电池的重要组成部分，直接影响着锂离子电池的容量、循环性能等参数。例如，所述正极活性物质为碳酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、柠檬酸锂、草酸锂、四氧化三钴、三氧化二钴、氢氧化钴、硝酸钴、醋酸钴、硝酸铝、氧化铝、硫酸铝、氯化铝、二氧化钛、硅酸乙酯、二氧化硅和硝酸铈中的至少一种。例如，所述正极活性物质为氢氧化锂，可以理解，氢氧化锂作为正极活性物质具有稳定性和一致性好的优势，氢氧化锂的融水性及分解温度较高，且烧结过程中不会有一氧化碳的释放而不会发生氧化还原反应的存在，如此，能够使得制备得到的正极片的稳定性和一致性更好。
在其中一个实施例中，所述造孔剂为碳酸氢铵、草酸、草酸铵、碳酸铵和硝酸胺中的至少一种。可以理解，造孔剂能够使得正极浆料在受热的过程中分解而产生大量的气泡，使得锂离子电池的正极片具有更高的孔隙率，同时又能保证正极浆料与细软铝丝网箔两者间结合的强度，例如，所述造孔剂为碳酸氢铵、草酸、草酸铵、碳酸铵和硝酸胺的混合物，其中，所述碳酸氢铵、所述草酸、所述草酸铵、所述碳酸铵和所述硝酸胺的质量比例为(5～14)：(3～9)：
(4～14)：(6～17)：(2～12)，如此，能够进一步提高所述正极片的孔隙率，同时能够增强正极浆料与所述细软铜丝网箔之间的结合强度。
为了提高正极片的导电性能，以及使得正极浆料在正极片中形成良好的导电网络，减轻正极片的重量，改善锂离子电池的大电流充放电性能，例如，所述导电剂为碳纤维、乙炔黑和碳纳米管中的至少一种，如此，能够提高锂离子在正极材料中的迁移效率，从而提高正极片的充放电效率，进而有利于提高制备得到的锂离子电池的能量密度。
为了提高正极浆料涂布在细软铜丝网箔后具有更强的粘接性，同时使得后续制备得到的正极片更加柔软，通过电解液的性能更好，以及循环性能更好，在制备正极浆料的过程中，还加入了粘接剂，例如，所述粘接剂为丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇和聚丙烯酸中的至少一种。如此，能够使得制备得到的正极浆料的性能更高，利于后续涂布在细软铝丝网箔上后，能够粘接的更加紧密，进而使得制备得到的正极片能够更好的通过电解液，同时具备更高的循环性能。
在制备正极浆料的过程中，可以先将造孔剂和粘接剂加入到溶剂中进行混合搅拌，例如，搅拌速度为180转/分钟～400转/分钟，如此，能够使得造孔剂和粘接剂充分溶解在溶剂中；然后再将导电剂和正极活性物质加入到所述溶剂中，继续混合搅拌，例如，采用的搅拌速度为200转/分钟～400转/分钟，如此，能够使得正极活性物质、造孔剂、导电剂、粘接剂以及溶剂充分并且均匀的混合，得到质地更加均匀的正极浆料，有利于后续涂布在所述细软铝丝网箔上后，能够更加平整，不易出现断带或断层的问题。例如，所述溶剂为乙醇、乙二醇、丙醇、异丙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮和去离子水中的至少一种。如此，能够使得正极活性物质、造孔剂、导电剂与粘接剂更好的溶解于所述溶剂中，得到性能更好的正极浆料。
通过将所述正极浆料涂布在所述细软铝丝网箔上后，进行干燥，冷压，分条和切片操作，得到正极片。例如，在涂布的过程中，将环境湿度控制在0％～9％相对湿度的范围，如此，能够避免正极浆料在涂布时吸收环境中的水分，导致粘度增大，而影响正极浆料的流动性，使得在涂布后正极浆料的面密度不够稳定，或者外观较为粗糙的问题。又如，采用40℃～100℃的温度将正极浆料进行干燥。再如，采用7m/min～45m/min的冷压速度，5MP～40MP的冷压压力，45μm～80μm的冷压间隙进行冷压操作，如此，能够提高正极片的孔隙率，同时使得形成的细软铝丝网箔的孔隙大小更加均匀，大大提高了锂离子电池的充电能力和循环能力。将干燥和冷压后的正极片进行分条和切片操作，先切成大条的正极片，然后切成所需要的小条正极片。
S170、将所述负极片、绝缘隔膜以及所述正极片进行卷绕操作，得到电芯。
可以理解，电芯制备是锂离子电池制造工艺中的一个重要工序，通过将所述负极片、绝缘隔膜和所述正极片进行卷绕操作，能够得到锂离子电池的电芯，利于后续制备得到锂离子电池。例如，所述绝缘隔膜为高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜，可以理解，隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用，所述聚烯烃多孔膜具有良好的绝缘性和离子透过率，且耐电解液腐蚀性优良，如此，能够使制备得到的电芯具有更优良的性能，利于后续制备得到能量密度更高的锂离子电池。
S180、将所述电芯置于壳体内，注入电解液，再进行化成和分容操作，得到锂离子电池。
通过将所述电芯置于壳体内，注入电解液，再进行化成和分容操作，能够得到锂离子电池。例如，将所述电芯置于钢壳中在注入电解液，以便后续制备得到性能优良的锂离子电池。
为了得到能量密度更高的锂离子电池，例如，所述电解液为电解质锂盐、有机溶剂和添加剂混合制得，例如，所述电解质锂盐为LiPF6、LiClO4和LiAsF6中的至少一种；又如，所述有机溶剂为碳酸丙烯酯，碳酸丁烯酯，碳酸二乙酯，碳酸二甲酯，碳酸甲乙酯，碳酸甲丙酯，四氢呋喃，γ-丁内酯，甲酸甲酯，乙酸甲酯中的至少一种；再如，所述添加剂为碳酸亚乙烯酯，酸乙烯亚乙烯酯中的至少一种；如此，能够制备得到性能更加优良的锂离子电池。
可以理解，对于刚制造出来的锂离子电池需要进行一次小电流的充放电，这是由于电池制作完成后，电极材料并不是处在最佳适用状态，或者物理性质不合适，例如颗粒太大，接触不紧密等，或者物相本身不对，例如一些合金机理的金属氧化物负极，需要进行首次充放电对其激活。如此，将所述电芯置于壳体内并注入电解液后，还需要进行化成操作，以对锂离子电池进行首次充放电从而将所述锂离子电池进行激活。为了使得锂离子电池初次充电化成后形成的SEI膜的性质和组成更加稳定，保证电池电化学性能的稳定性，再对所述锂离子电池顺序进行化成和分容操作，能够得到高能量密度锂离子电池。例如，将所述锂离子电池在高温条件下进行化成，有利于SEI结构发生重组，形成宽松多孔的膜，如此，能够使得制备得到的锂离子电池的能量密度更高，同时电压更加准确和稳定。
上述锂离子电池的制备方法，通过将细软铜丝编织成细软铜丝网，采用物理气相沉积工艺将铜金属沉积在细软铜丝网上得到细软铜丝网箔，将负极浆料涂布于预腐蚀处理后的细软铜丝网箔上得到负极片；将细软铝丝编织成细软铝丝网，采用物理气相沉积工艺将铝金属沉积在细软铝丝网上得到细软铝丝网箔，将正极浆料涂布于预腐蚀处理后的细软铝丝网箔上得到正极片；再将负极片、绝缘隔膜以及正极片进行卷绕得到电芯，将电芯入壳、注液、化成和分容操作，能够得到容量更大，充放电效率更高，且循环稳定性及安全性更好，尤其是重量更轻的锂离子电池，能量密度较现有的锂离子电池大大提高。
下面为具体实施例部分。
实施例1
(1)提供线径为0.1mm的细软铜丝；
(2)采用平纹编织方式将细软铜丝编织成目数为80目的细软铜丝网，以铜金属为靶材，以细软铜丝网为基材，将细软铜丝网进行超声波清洗后，采用真空蒸镀方式将铜金属沉积在细软铜丝网上，其中真空度为2×10-3Pa，蒸镀距离为8cm，蒸发电流为300A，蒸发电压为3V，蒸镀时间为15min，得到细软铜丝网箔；
(3)将细软铜丝网箔浸泡于稀硫酸溶液中进行除锈，再将细软铜丝网箔浸泡于乙二酸溶液中进行3min的预腐蚀处理，将负极浆料涂布于细软铜丝网箔上，进行干燥，冷压，分条和切片操作，得到负极片；
(4)提供线径为0.6mm的细软铝丝；
(5)采用平纹编织方式将细软铝丝编织成目数为80目的细软铝丝网，以铝金属为靶材，以细软铝丝网为基材，将细软铝丝网进行超声波清洗后，采用真空蒸镀方式将铝金属沉积在细软铝丝网上，得到细软铝丝网箔；
(6)将细软铝丝网箔浸泡于稀硫酸溶液中进行除锈，再将细软铝丝网箔浸泡于乙二酸溶液中进行3min的预腐蚀处理，将正极浆料涂布于细软铝丝网箔上，进行干燥，冷压，分条和切片操作，得到正极片；
(7)将负极片、聚烯烃多孔膜以及正极片进行卷绕操作，得到电芯；
(8)将电芯置于钢壳内，注入电解液，再进行化成和分容操作，得到实施例1的锂离子电池。
实施例2
(1)提供线径为0.6mm的细软铜丝；
(2)采用斜纹编织方式将细软铜丝编织成目数为90目的细软铜丝网，以铜金属为靶材，以细软铜丝网为基材，将细软铜丝网进行超声波清洗后，采用离子镀方式将铜金属沉积在细软铜丝网上，其中沉积温度为400℃，镀膜时间为3h，得到细软铜丝网箔；
(3)将细软铜丝网箔浸泡于稀硫酸溶液中进行除锈，再将细软铜丝网箔浸泡于乙二酸溶液中进行5min的预腐蚀处理，将负极浆料涂布于细软铜丝网箔上，进行干燥，冷压，分条和切片操作，得到负极片；
(4)提供线径为0.6mm的细软铝丝；
(5)采用斜纹编织方式将细软铝丝编织成目数为90目的细软铝丝网，以铝金属为靶材，以细软铝丝网为基材，将细软铝丝网进行超声波清洗后，采用溅射镀膜方式将铝金属沉积在细软铝丝网上，得到细软铝丝网箔；
(6)将细软铝丝网箔浸泡于稀硫酸溶液中进行除锈，再将细软铝丝网箔浸泡于乙二酸溶液中进行5min的预腐蚀处理，将正极浆料涂布于细软铝丝网箔上，进行干燥，冷压，分条和切片操作，得到正极片；
(7)将负极片、聚烯烃多孔膜以及正极片进行卷绕操作，得到电芯；
(8)将电芯置于钢壳内，注入电解液，再进行化成和分容操作，得到实施例2的锂离子电池。
实施例3
(1)提供线径为0.8mm的细软铜丝；
(2)采用席型密纹编织方式将细软铜丝编织成目数为100目的细软铜丝网，以铜金属为靶材，以细软铜丝网为基材，将细软铜丝网进行超声波清洗后，采用溅射镀膜方式将铜金属沉积在细软铜丝网上，其中溅射功率为45W，溅射时氩气的气压为0.4Pa，氩气的流量为35sccm，真空度为1.0×10-5Pa，溅射时间为2h，得到细软铜丝网箔；
(3)将细软铜丝网箔浸泡于稀硫酸溶液中进行除锈，再将细软铜丝网箔浸泡于乙二酸溶液中进行6min的预腐蚀处理，将负极浆料涂布于细软铜丝网箔上，进行干燥，冷压，分条和切片操作，得到负极片；
(4)提供线径为0.8mm的细软铝丝；
(5)采用席型密纹编织方式将细软铝丝编织成目数为100目的细软铝丝网，以铝金属为靶材，以细软铝丝网为基材，将细软铝丝网进行超声波清洗后，采用溅射镀膜方式将铝金属沉积在细软铝丝网上，得到细软铝丝网箔；
(6)将细软铝丝网箔浸泡于稀硫酸溶液中进行除锈，再将细软铝丝网箔浸泡于乙二酸溶液中进行6min的预腐蚀处理，将正极浆料涂布于细软铝丝网箔上，进行干燥，冷压，分条和切片操作，得到正极片；
(7)将负极片、聚烯烃多孔膜以及正极片进行卷绕操作，得到电芯；
(8)将电芯置于钢壳内，注入电解液，再进行化成和分容操作，得到实施例3的锂离子电池。
通过实验分析佐证，实施例1—实施例3制备得到的锂离子电池的均具有较大的电池容量，较高的充放电效率，且循环稳定性及安全性较好，尤其是重量较现有的锂离子电池更轻，仅为现有锂离子电池的70％，能量密度得到了大大提高。尤其是实施例3的锂离子电池的能量密度最高，这是由于更加优化了制备工艺，例如，采用席型密纹编织方式得到细软铜丝网和细软铝丝网，采用溅射镀膜方式得到细软铜丝网箔和细软铝丝网箔，同时还调整工艺参数等，使得制备得到的细软铜丝网箔及细软铝丝网箔的性能更好，从而制备得到了容量更大，充放电效率更高，且循环稳定性及安全性更好，尤其是重量更轻，能量密度更高的锂离子电池。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供细软铜丝；
将所述细软铜丝编织成细软铜丝网，以铜金属为靶材，以所述细软铜丝网为基材，采用物理气相沉积工艺将所述铜金属沉积在所述细软铜丝网上，得到细软铜丝网箔；
对所述细软铜丝网箔进行第一预腐蚀处理后，将负极浆料涂布于所述细软铜丝网箔上，进行干燥，冷压，分条和切片操作，得到负极片；
提供细软铝丝；
将所述细软铝丝编织成细软铝丝网，以铝金属为靶材，以所述细软铝丝网为基材，采用物理气相沉积工艺将所述铝金属沉积在所述细软铝丝网上，得到细软铝丝网箔；
对所述细软铝丝网箔进行第二预腐蚀处理后，将正极浆料涂布于所述细软铝丝网箔上，进行干燥，冷压，分条和切片操作，得到正极片；
将所述负极片、绝缘隔膜以及所述正极片进行卷绕操作，得到电芯；
将所述电芯置于壳体内，注入电解液，再进行化成和分容操作，得到锂离子电池；
其中，所述对所述细软铜丝网箔进行第一预腐蚀处理的操作具体包括如下步骤：
先将所述细软铜丝网箔表面进行除锈操作，再将所述细软铜丝网箔浸泡于乙二酸溶液中进行预腐蚀处理；
所述对所述细软铝丝网箔进行第二预腐蚀处理的方式操作具体包括如下步骤：
先将所述细软铝丝网箔表面进行除锈操作，再将所述细软铝丝网箔浸泡于乙二酸溶液中进行预腐蚀处理；
在将所述负极浆料涂布在所述细软铜丝网箔上的操作之前，还包括如下步骤：将负极浆料进行冷却；将负极浆料投入至真空釜中，进行真空脱泡；将真空脱泡后的负极浆料进行过滤操作，得到负极浆料。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述细软铜丝的线径为0.05mm～0.8mm。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述细软铝丝的线径为0.6mm～0.8mm。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述将所述细软铜丝编织成细软铜丝网的操作中，所述编织方式为平纹编织方式、斜纹编织方式或席型密纹编织方式。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述物理气相沉积工艺为真空蒸镀方式、溅射镀膜方式或离子镀方式。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述细软铜丝网箔中铜金属的面密度为15g/m2～30g/m2。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述细软铝丝网箔中铝的面密度为13g/m2～30g/m2。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述正极浆料为正极活性物质、造孔剂、导电剂、粘接剂和溶剂进行混合搅拌制得。
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