CN110380006B - 一种含ptc涂层的锂离子电池极片的制备方法 - Google Patents

一种含ptc涂层的锂离子电池极片的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含PTC涂层的锂离子电池极片的制备方法，其特征在于：步骤包括：将锂离子电池的正极活性材料或者负极活性材料与导电剂、粘结剂按一定比例混合，经过搅拌后得正极浆料或负极浆料，将搅拌后的浆料与溶胶混合，将混合之后浆料涂覆于集流体之前，先预涂覆陶瓷PTC涂层浆料，全部涂覆完毕后进行烘干制成电池极片，所述陶瓷PTC涂层由钛酸钡、二氧化钛、五氧化二钽、氧化镧、四氧化三铅、碳酸钙、氧化锰组成。本发明利用这种阻温特性做成加热源，作为加热元件还可对电池起到过热保护作用。

Description

一种含PTC涂层的锂离子电池极片的制备方法
技术领域
本发明涉及锂电池元件制备技术领域，尤其涉及一种含PTC涂层的锂离子电池极片的制备方法。
背景技术
近年来，随着能源的枯竭和人们对环保的要求，锂离子电池因其高能量密度和长循环寿命等特点，已成为动力能源的首选。但锂离子电池的安全性问题一直是一大障碍，因此锂离子电池的安全问题备受人们关注。
发明内容
本发明为了解决现有技术的上述不足，提出了一种含PTC涂层的锂离子电池极片的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案；一种含PTC涂层的锂离子电池极片的制备方法，步骤包括：将锂离子电池的正极活性材料或者负极活性材料与导电剂、粘结剂按一定比例混合，经过搅拌后得正极浆料或负极浆料，将搅拌后的浆料与溶胶混合，将混合之后浆料涂覆于集流体之前，先预涂覆陶瓷PTC涂层浆料，全部涂覆完毕后进行烘干制成电池极片；
所述陶瓷PTC涂层由钛酸钡、二氧化钛、五氧化二钽、氧化镧、四氧化三铅、碳酸钙、氧化锰组成。
进一步，该陶瓷PTC涂层中的组分以质量份数计：钛酸钡70-85份，二氧化钛3-8份，五氧化二钽3-10份，氧化镧2-5份，四氧化三铅2-5份，碳酸钙2-5份，氧化锰1-4份。
进一步，添加与所述陶瓷PTC涂层的组分总重量比例1:1的去离子水，将其搅拌制备成陶瓷PTC涂层浆料。
进一步，预涂覆陶瓷PTC涂层浆料之后进行烘干烧结，升温速率为200℃/小时，升温至1250℃后保温1小时，降温速率为250℃/小时，降温至常温，制得陶瓷涂层。
进一步，陶瓷涂层的厚度为2-6mm。
进一步，将陶瓷浆料喷涂或刮涂或辊涂在陶瓷涂层表面。
进一步，搅拌制备成陶瓷PTC涂层浆料的搅拌速度为800转/min，时间为30min。
进一步，导电剂为导电碳黑，导电炭黑是Super-P、KS-6、乙炔黑、科琴黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或两种以上的混合物。
进一步，浆料涂覆于集流体表面工序由转移式涂布机或喷涂式涂布机在20-300℃温度区间内进行。
进一步，通过涂布机上的红外射线测试厚度，实时监测面积质量密度，面积质量密度为1mg/cm2以上。
与现有技术相比，本发明的有益效果：1.陶瓷PTC涂层是一种半导体发热陶瓷，当外界温度降低，PTC的电阻值随之减小，发热量相应增加，当电池温度超过居里点温度后，电阻增加，从而限制电流增加，避免因温度过高而爆炸造成安全隐患；
2.利用这种阻温特性做成加热源，作为加热元件还可对电池起到过热保护作用；
3.浆料和集流体之间还涂覆有陶瓷PTC涂层，温度不能通过集流体进行转移，温度转移速度大大降低，从而降低爆炸等危险。
4.利用红外射线监测面密度，避免引起大批量的极片因涂敷量不合格而报废；
5.导电炭黑可以提高锂离子电池正负极极片的粘结力和压实密度，有利于电池体积能量密度的提升。
具体实施方式
下面结合实施例对发明进行详细的说明。
实施例1
本发明提出的一种含PTC涂层的锂离子电池极片的制备方法，包括步骤步骤：将锂离子电池的正极活性材料或者负极活性材料与导电剂(导电剂为导电碳黑)、粘结剂(市面上成分为合成树脂的即可)按重量比例3:1:1混合，经过搅拌后得正极浆料或负极浆料，将搅拌后的浆料与溶胶按照重量比例4:1混合，混合后的浆料通过喷涂式涂布机喷涂在陶瓷PTC涂层表面，陶瓷PTC涂层的原料由钛酸钡70份，二氧化钛3份，五氧化二钽5份，氧化镧2份，四氧化三铅3份，碳酸钙3份，氧化锰2份组成，原料与去离子水混合搅拌制备成陶瓷PTC涂层浆料，去离子水与原料总重量比例为1:1，搅拌速度为800转/min，搅拌时间为30min，搅拌完成后，将陶瓷PTC涂层浆料涂覆于集流体表面上，在升温速率为200℃/小时，升温至1250℃后保温1小时，降温速率为250℃/小时，降温至常温，制得陶瓷PTC涂层，再将浆料全部喷涂于陶瓷PTC涂层后，最后进行烘干制成电池极片。
氧化镧用于改进钛酸钡的温度相依性和介电性质；
实施例2
在实施例1的基础上进一步优化，陶瓷PTC涂层的原料由钛酸钡85份，二氧化钛8份，五氧化二钽10份，氧化镧4份，四氧化三铅3份，碳酸钙5份，氧化锰4份组成，和去离子水总重量比例1:1混合搅拌，搅拌完成涂覆于集流体表面后，在升温速率为200℃/小时，升温至1250℃后保温1小时，降温速率为250℃/小时，降温至常温，制得陶瓷PTC涂层，再将浆料全部喷涂于陶瓷PTC涂层后，最后进行烘干制成电池极片。
实施例3
在实施例1的基础上进行变动，陶瓷PTC涂层的原料由钛酸钡85份，二氧化钛8份，五氧化二钽3份，氧化三铅3份，碳酸钙5份，氧化锰4份组成，和去离子水总重量比例1:1混合搅拌，搅拌完成涂覆于集流体表面后，在升温速率为在升温速率为200℃/小时，升温至1250℃后保温1小时，降温速率为250℃/小时，降温至常温，制得陶瓷PTC涂层，再将浆料全部喷涂于陶瓷PTC涂层后，最后进行烘干制成电池极片。
实施例4
实施例1中的导电剂为导电炭黑，导电炭黑是Super-P、KS-6、乙炔黑、科琴黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或两种以上的混合物，可以提高锂离子电池正负极极片的粘结力和压实密度，有利于电池体积能量密度的提升。
实施例5
在实施例1或实施例2或实施例3的基础上进一步优化，在将浆料涂覆与集流体表面工序可由加温的转移式涂布机、喷涂式涂布机及其他可用于锂离子电池生产的涂布机在20-300℃温度区间内进行高温涂布，且在在涂布过程中，通过涂布机上的红外射线测试厚度，通过换算实时监测面密度，面积质量密度为1mg/cm2以上，利用红外射线监测面密度，避免引起大批量的极片因涂敷量不合格而报废。
电池性能对比
Figure GDA0002619318080000041
上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，但并不能因此理解为对本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，本发明专利和保护范围应以所附权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种含PTC涂层的锂离子电池极片的制备方法，其特征在于：步骤包括：将锂离子电池的正极活性材料或者负极活性材料与导电剂、粘结剂混合，经过搅拌后得正极浆料或负极浆料，将搅拌后的浆料与溶胶混合，将混合之后浆料涂覆于集流体之前，先预涂覆陶瓷PTC涂层浆料，全部涂覆完毕后进行烘干制成电池极片；
所述陶瓷PTC涂层由钛酸钡、二氧化钛、五氧化二钽、氧化镧、四氧化三铅、碳酸钙、氧化锰组成，以质量份数计：钛酸钡70-85份，二氧化钛3-8份，五氧化二钽3-10份，氧化镧2-5份，四氧化三铅2-5份，碳酸钙2-5份,氧化锰1-4份。
2.如权利要求1所述的一种含PTC涂层的锂离子电池极片的制备方法，其特征在于：添加与所述陶瓷PTC涂层的组分总重量比例1:1的去离子水，将其搅拌制备成陶瓷PTC涂层浆料。
3.如权利要求1或2所述的一种含PTC涂层的锂离子电池极片的制备方法，其特征在于：预涂覆陶瓷PTC涂层浆料之后进行烘干烧结，升温速率为200℃/小时，升温至1250℃后保温1小时，降温速率为250℃/小时，降温至常温，制得陶瓷涂层。
4.如权利要求3所述的一种含PTC涂层的锂离子电池极片的制备方法，其特征在于：所述陶瓷涂层的厚度为2-6mm。
5.如权利要求4所述的一种含PTC涂层的锂离子电池极片的制备方法，其特征在于：将所述浆料喷涂或刮涂或辊涂在陶瓷涂层表面。
6.如权利要求2所述的一种含PTC涂层的锂离子电池极片的制备方法，其特征在于：搅拌制备成陶瓷PTC涂层浆料的搅拌速度为800转/min，时间为30min。
7.如权利要求1所述的一种含PTC涂层的锂离子电池极片的制备方法，其特征在于：所述导电剂为导电碳黑，所述导电碳黑是Super-P、KS-6、乙炔黑、科琴黑中的一种或两种以上的混合物。
8.如权利要求1所述的一种含PTC涂层的锂离子电池极片的制备方法，其特征在于：陶瓷PTC涂层浆料涂覆于集流体表面工序由转移式涂布机或喷涂式涂布机在20-300℃温度区间内进行。
9.如权利要求8所述的一种含PTC涂层的锂离子电池极片的制备方法，其特征在于：通过涂布机上的红外射线测试厚度，实时监测面积质量密度，面积质量密度为1mg/cm2以上。
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