CN109360966A - 一种电池极片的制造方法及电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池极片的制造方法及电池。电池极片的制造方法，包括制造负极极片的步骤，所述制造负极极片的步骤包括：将负极活性材料、粘结剂、导电剂按照固定的重量比例加入N甲基吡咯烷酮溶剂中混合均匀，获得负极浆料；将所述负极浆料涂布在铝箔上获得负极极片基体；将所述负极极片基体在前驱体溶液内浸泡，在所述负极极片基体上形成Li6PS5Cl防护膜，获得负极极片。本发明提供的电池极片的制造方法，通过化学浴沉积的方式在获得的负极极片基体上沉积Li6PS5Cl防护膜，以隔离电解液，获得钛酸锂电池的高温存储与循环性能的提高，并减少负极极片使用过程中的胀气的产生。

Description

一种电池极片的制造方法及电池
技术领域
本发明涉及电池相关技术领域，特别是一种电池极片的制造方法及电池。
背景技术
钛酸锂因为脱嵌锂过程中材料的应变很小，被认为是一种零应变材料，当它作为锂离子电池的负极活性材料时，锂离子电池具有最大的循环寿命和使用寿命。钛酸锂作为负极活性材料的锂离子电池(钛酸锂电池)，电池在常温下的循环寿命可达20000次以上，同时，具有放电电压平稳和电压平台高的特点，几乎不会产生析锂现象，因此具有很高的安全性，这使得钛酸锂在锂离子电池中具有很好的应用前景。但是，钛酸锂电池高温循环性能差，且会产生较多的气体，导致其使用寿命极大缩减。
针对上述问题，常用的解决方法是通过将预充电后的钛酸锂电池在一定的荷电状态、一定的温度下保持一定的时间，增强钛酸锂负极在预充电阶段形成的钝化膜的稳定性，抑制钛酸锂与电解质溶液反应，从而减少电池的产气量。问题是钛酸锂颗粒的表面形成的固体电解质膜往往不够致密，没有有效包覆钛酸锂，从而无法将电解液能较好地隔离开。并且在充放电时钝化膜可能会消除及再生长，会极大地损失电解液，并生长新的钝化膜，该钝化膜易增加电池的内阻。
或者，还有采用添加剂在钛酸锂表面成膜来实现电解液与钛酸锂的隔离，同时降低钛酸锂电池的产气量。同样的，这种方法也存在以上问题。
也有研究者使用金属氧化物或者磷酸化合物包覆在钛酸锂的表面，在其表面形成一层保护膜，从而改变钛酸锂活性材料表面物理化学特性。然而，包覆层致密则会因为过低的锂离子导电率和电子电导率，导致钛酸锂倍率降低；若包覆不致密对其产气的抑制有限，也会影响包覆后的钛酸锂的倍率性能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种能够减少胀气的产生，且稳定性更好的电池极片的制造方法及电池。
第一方面，提供一种电池极片的制造方法，包括制造负极极片的步骤，所述制造负极极片的步骤包括：
将负极活性材料、粘结剂、导电剂按照固定的重量比例加入N甲基吡咯烷酮溶剂中混合均匀，获得负极浆料；
将所述负极浆料涂布在铝箔上获得负极极片基体；
将所述负极极片基体在前驱体溶液内浸泡，在所述负极极片基体上形成Li6PS5Cl防护膜，获得负极极片。
优选地，所述前驱体溶液包括Li6PS5Cl粉体和乙醇溶液。
优选地，所述前驱体溶液的制备方法包括：
把Li6PS5Cl粉体按照0-10wt％比重加入乙醇溶液中，在15-70℃条件下以0-2000r/min的转速搅拌0-48h，获得所述驱体溶液。
优选地，所述负极极片基体在所述前驱体溶液内浸泡包括：
所述负极极片基体浸入到所述前驱体溶液内，并以0.1-100m/mim 的速度提拉出所述负极极片基体。
优选地，所述在所述前驱体溶液内浸泡过的所述负极极片基体在 50-120℃的条件下真空或者热辐射烘干，再经过辊压、分切后获得所述负极极片。
优选地，所述负极活性材料包括钛酸锂或包碳型钛酸锂。
优选地，所述电池极片的制造方法还包括制造正极极片的步骤，所述制造正极极片的步骤包括：
将正极活性材料、粘结剂、导电剂按照固定重量比例加入到N甲基吡咯烷酮溶剂内混合均匀，获得正极浆料；
将正极浆料在铝箔上进行涂布，经过辊压、分切操作后获得正极极片。
优选地，所述正极活性材料包括钴酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂中的一种或者几种。
第二方面提供一种电池，包括通过上述电池极片制造方法制得的电池片。
第三方面提供一种电池，包括上述电池极片制造方法制得的正极极片和负极极片，
还包括隔离膜，
所述正极极片、负极极片和所述隔离膜组装形成电池结构，所述电池结构内注入有电解质。
本发明提供的电池极片的制造方法，通过化学浴沉积的方式在获得的负极极片基体上沉积Li6PS5Cl防护膜，以隔离电解液，获得钛酸锂电池的高温存储与循环性能的提高，并减少负极极片使用过程中的胀气的产生。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本发明提供一种电池极片的制造方法，包括正极极片的制造和负极及片的制造，具体如下：
正极极片的制造步骤包括：
将正极活性材料、粘结剂、导电剂按照固定重量比例加入到N甲基吡咯烷酮溶剂内混合均匀，获得正极浆料，优选地，在真空环境下进行搅拌使其混合均匀；
将正极浆料在铝箔上进行涂布，然后经过辊压、分切等操作后获得正极极片。
优选地，所述正极活性材料包括钴酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂中的一种或者几种的复合材料，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯 (PVDF)，所述导电剂包括super-p(导电炭黑)。
优选地，在一个具体实施例中，所述正极活性材料的重量比为 17-98％，例如可以为20％，45％，60％，90％；所述粘结剂的质量比为1-10％，例如可以为2％，5％，8％，10％；所述导电剂的重量比为1-10％，例如可以为2％，4％，7％，10％。
负极极片的制造步骤包括：
将负极活性材料、粘结剂、导电剂按照固定的重量比例加入N甲基吡咯烷酮溶剂中混合均匀，获得负极浆料，优选地，所述负极活性材料包括钛酸锂或包碳型钛酸锂，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯(PVDF)，所述导电剂包括super-p(导电炭黑)，进一步地，在真空环境下对混合物进行搅拌，使其混合均匀；
将负极浆料在铝箔上进行涂布获得负极极片基体；
优选地，在一个具体实施例中，所述负极活性材料的重量比为 70-98％，例如可以为20％，50％，70％，95％；所述粘结剂的重量比为1-10％，例如可以为2％，3％，6％，9％；所述导电剂的重量比为1-10％，例如可以为2％，4％，7％，10％。
制备前驱体溶液：把Li6PS5Cl粉体按照0-10wt％比重加入乙醇溶液中，例如所述Li6PS5Cl粉体的比重可以为1wt％，3wt％，6wt％，9wt％，10wt％，在15-70℃条件下以0-2000r/min的转速搅拌0-48h，获得暗棕色溶液，即前驱体溶液，优选地，温度可以为15℃，20℃，35℃，60℃，70℃，搅拌转速可以为100r/min，300r/min，780r/min，1000r/min，1600r/min， 2000r/min，搅拌时间可以为2h，5h，8h，15h，24h，35h，48h；
将所述负极极片基体在所述前驱体溶液内浸泡后取出，在所述负极极片基体上形成Li6PS5Cl防护膜，获得负极极片；
优选地，所述负极极片基体浸入到所述前驱体溶液内，并以 0.1-100m/mim的速度提拉出所述负极极片基体，优选地，拉出速度可以为1m/mim，5m/mim，20m/mim，60m/mim，75m/mim，90m/mim；然后在50-120℃的条件下真空或者热辐射烘干，优选地，烘干温度可以为50℃， 65℃，80℃，100℃，120℃；再经过辊压、分切等操作后获得负极极片。
通过上述方法制得的极板适用于锂离子电池，特别适用于软包类钛酸锂离子电池，能够提高锂离子电池的高温储存训话性能。
本发明还提供一种电池，包括通过上述方法制造的正极极片和负极极片和隔离膜。所述电池的制造方法包括：
将所述正极极片、负极极片和隔离膜组装成为电池结构，向所述电池结构内注入电解液，然后经高温静置、化成、高温老化、常温静置、分容制得电池，即锂离子电池。
本发明提供的电池极片的制造方法在制造负极极片的过程中将负极极片基体在前驱体溶液内浸泡后形成防护膜，使得负极基板在电池中应用是的耐高温性能和循环性能获得提高。并且使用上述方法制得的负极基板，能够减少钛酸锂电池在使用过程中的胀气问题，提高了电池的使用寿命和稳定性。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种电池极片的制造方法，其特征在于，包括制造负极极片的步骤，所述制造负极极片的步骤包括：
将负极活性材料、粘结剂、导电剂按照固定的重量比例加入N甲基吡咯烷酮溶剂中混合均匀，获得负极浆料；
将所述负极浆料涂布在铝箔上获得负极极片基体；
将所述负极极片基体在前驱体溶液内浸泡，在所述负极极片基体上形成Li6PS5Cl防护膜，获得负极极片。
2.根据权利要求1所述的电池极片的制造方法，其特征在于，所述前驱体溶液包括Li6PS5Cl粉体和乙醇溶液。
3.根据权利要求2所述的电池极片的制造方法，其特征在于，所述前驱体溶液的制备方法包括：
把Li6PS5Cl粉体按照0-10wt％比重加入乙醇溶液中，在15-70℃条件下以0-2000r/min的转速搅拌0-48h，获得所述驱体溶液。
4.根据权利要求1所述的电池极片的制造方法，其特征在于，所述负极极片基体在所述前驱体溶液内浸泡包括：
所述负极极片基体浸入到所述前驱体溶液内，并以0.1-100m/mim的速度提拉出所述负极极片基体。
5.根据权利要求4所述的电池极片的制造方法，其特征在于，所述在所述前驱体溶液内浸泡过的所述负极极片基体在50-120℃的条件下真空或者热辐射烘干，再经过辊压、分切后获得所述负极极片。
6.根据权利要求1-5之一所述的电池极片的制造方法，其特征在于，所述负极活性材料包括钛酸锂或包碳型钛酸锂。
7.根据权利要求1-5之一所述的电池极片的制造方法，其特征在于，所述电池极片的制造方法还包括制造正极极片的步骤，所述制造正极极片的步骤包括：
将正极活性材料、粘结剂、导电剂按照固定重量比例加入到N甲基吡咯烷酮溶剂内混合均匀，获得正极浆料；
将正极浆料在铝箔上进行涂布，经过辊压、分切操作后获得正极极片。
8.根据权利要求7所述的电池极片的制造方法，其特征在于，所述正极活性材料包括钴酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂中的一种或者几种。
9.一种电池，其特征在于，包括通过权利要求1-8之一所述的电池极片制造方法制得的电池片。
10.一种电池，其特征在于，包括通过权利要求7或8所述的电池极片制造方法制得的正极极片和负极极片，
还包括隔离膜，
所述正极极片、负极极片和所述隔离膜组装形成电池结构，所述电池结构内注入有电解质。
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