CN111640914A - 一种锂离子电池电极的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子电池电极的制作方法,包括以下步骤:步骤一:制浆:将活性物质、粘合剂和N‑甲基吡咯烷酮混合制成浆料;步骤二:制电极物质粉:将浆料制成粉状;步骤三:制带状电极:将电极物质粉、聚四氟乙烯乳液和溶剂混成膏状挤出,压成带状电极;步骤四:以0.5MPa‑20MPa压力将带状电极压在集流体上制成锂离子电池电极。本发明的锂离子电池电极制作方法,使粘合剂均匀紧固地包裹在单个活性物质颗粒周围,避免活性物质在充放电过程中过度膨胀和变形;由此电极物质粉再与聚四氟乙烯乳液制成带状电极,使整个锂离子电池电极在电池充放电过程中不易膨胀和变形,且带状电极与集流体结合牢固,提高了电池安全性能和循环寿命。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池领域,尤其涉及一种锂离子电池电极的制作方法。
背景技术
锂离子电池由于比能量大、工作电压高、循环使用寿命长、无记忆效应、自放电小、无污染等优点,已被广泛应用于便携式移动电子设备如移动电话、摄像机和笔记本电脑等,还被列为电动汽车、航天、军事及大型储能设备的候选电源。随着锂离子电池的发展,对电池的安全性能和循环寿命的要求越来越高,提高锂离子电池的循环寿命和安全性一直是人们关注的技术方向。
在锂离子制备过程中,现有技术是将浆料涂布在电极片上,再将电极片经过辊压、分切、卷绕、注液、化成等,最终制作成锂离子电池。其中,电极极片涂布的方法一般是将活性物质、导电剂、粘合剂及溶剂混合制成浆料,然后将浆料涂布在集流体上,再经过干燥、辊压形成电极。由这种方法制作的电极,受制作过程的影响,容易出现电极中活性物质、导电剂、粘合剂的分布不匀且活性物质与集流体的结合力差,从而影响电池的使用安全性和循环寿命。
发明内容
本发明的目的:本发明提供一种锂离子电池电极的制作方法,该方法使电极中活性物质、粘合剂等分布均匀,且结构强度好,粘结性好,由此电极制作的锂离子电池循环寿命好,安全性能好。
本发明的技术方案为:
一种锂离子电池电极的制作方法,包括以下步骤:
步骤一:制浆:将活性物质、粘合剂和N-甲基吡咯烷酮混合制成浆料;
步骤二:制电极物质粉:将所述浆料干燥制成粉状,即为电极物质粉;
步骤三:制带状电极:将所述电极物质粉、聚四氟乙烯乳液和溶剂混合成均匀膏状,挤出,压成带状电极;
步骤四:制锂离子电池电极:以0.5MPa~20MPa压力将所述带状电极压在集流体上制成锂离子电池电极。
在本发明的锂离子电池电极的制作方法中,在步骤一中先将活性物质、粘合剂和N-甲基吡咯烷酮混合制成浆料,然后再制成电极物质粉,使得粘合剂均匀且紧固地包裹在单个活性物质颗粒的周围,这样的电极物质粉在电池进行充放电过程中避免了活性物质在电池的充放电过程中过度地膨胀和变形。本发明的步骤三中,将由步骤一中制成的电极物质粉与聚四氟乙烯乳液和溶剂混合均匀成膏状,在这个过程中,聚四氟乙烯在溶剂的作用下形成网状结构均匀密布于单个所述电极物质粉的颗粒之间,将表面已包覆粘合剂的单个电极物质粉形成网络状的固定,然后再压制成带状电极。由此,在步骤四中压制锂离子电池电极时,带状电极表面的聚四氟乙烯与集流体牢固粘结,这样的锂离子电极,不仅单个活性物质表面包裹有粘合剂避免了活性物质在电池充放电过程中的过度膨胀和变形,并且网络状结构的聚四氟乙烯的固定使得整个带状电极强度好,整个锂离子电池电极在电池的充放电过程中不易膨胀和变形,且带状电极与集流体的结合牢固,从而提高了电池安全性能和循环寿命。
优选地,步骤二中所述的干燥并制成粉状的方法为喷雾干燥。喷雾干燥制备电极物质粉使得电极物质粉的颗粒均匀,可以使得在步骤三中制带状电极时电极物质粉与聚四氟乙烯乳液的混合更加均匀,更有利于电极物质粉表面形成网状的聚四氟乙烯结构。当然,所述浆料的干燥也可以采取其他方法,如:烘干、红外干燥、微波干燥等,只是这几种方法干燥以后的物料成粒性不好,还需要进一步粉碎成均匀的颗粒状。
优选地,所述锂离子电池电极为正极,所述活性物质为钴酸锂、三元材料、锰酸锂和镍钴铝酸锂中的一种或几种的混合,所述活性物质占所述电极物质粉质量的90%~98%;所述步骤一中还包括导电剂,所述导电剂含量不超过所述电极物质粉质量的5%。正极活性物质制成的电极物质粉中加入导电剂可以提高电极物质粉的导电性,改善电池在充放电过程中的电子导电性,降低电池内阻,改善电池的充放电容量和倍率性能。
优选地,所述步骤三中还包括导电剂,所述步骤一中的导电剂和所述步骤三中的导电剂之和不超过所述电解物质粉质量的10%。在步骤一中加入导电剂可以改善电极物质粉内部的电子导电性,在制备带状电极时加入导电剂可以改善电极物质粉颗粒之间的电子导电性;在制备电极物质粉和制带状电极时分别加入导电剂可以分别从电极物质粉的内部和外部改善锂离子电池电极的电子导电性,使得由此制得的锂离子电池正极电极整体电子导电性好。用本发明的方法,可以合使锂离子电池电池中的活性物质、导电剂、粘合剂分布更加均匀,从而使得电池的安全性能更优、循环寿命更长。
优选地,所述锂离子电池电极正极集流体为铝箔或铝网。
优选地,所述锂离子电池电极为负极,所述活性物质为石墨、硅碳材料和钛酸锂中的一种或石墨与硅碳材料的混合,所述活性物质占所述电极物质粉质量的90%~98%。
优选地,所述锂离子电池电极为负极,所述活性物质为石墨或硅碳材料,所述锂离子电池电极负极集流体为铜箔或铜网。
优选地,所述锂离子电池电极为负极,所述活性物质为钛酸锂,所述锂离子电池电极负极集流体为铝箔或铝网。
优选地,所述锂离子电池电极为负极,所述步骤一中还包括导电剂,所述导电剂不超过所述电极物质粉质量的5%。
优选地,所述步骤三中还包括导电剂,所述步骤一中的导电剂和所述步骤三中的导电剂之和不超过所述电解物质粉总质量的10%。在步骤一中加入导电剂可以改善电极物质粉内部的电子导电性,在制备带状电极时加入导电剂可以改善电极物质粉颗粒之间的电子导电性;在制备电极物质粉和制带状电极时分别加入导电剂可以分别从电极物质粉的内部和外部改善锂离子电池负极电极的电子导电性,使得锂离子电池负极电极整体电子导电性好。用本发明的方法,可以合使锂离子电池电池中的活性物质、导电剂、粘合剂分布更加均匀,从而使得电池的安全性能更优、循环寿命更长。
优选地,所述导电剂为炭黑和碳纳米管中的至少一种。
优选地,步骤一中所述粘合剂为聚偏氟乙烯,所述聚偏氟乙烯的含量为所述电极物质粉质量的1.5%~5%。大于5%含量的聚偏氟乙烯会影响电极活性物质的填充量,从而降低锂离子电池的容量。
优选地,步骤三中所述聚四氟乙烯乳液的质量浓度为20%~70%,所述聚四氟乙烯在所述带状电极中的固含量为1%~15%。本发明使用以上用量和浓度的聚四氟乙烯乳液,可以在电极物质粉的各活性物质颗粒表面有效地形成均匀且牢固的网络状结构,且不会形成聚四氟乙烯的过度堆集,从而一方面使制成的带状电极与集流体可以很好地粘结;另一方面,使得电极物质粉之间在保持有效而牢固的网络结构的同时,还可以具有良好的导电性能。
优选地,步骤三中所述溶剂为异丙醇和乙醇中的至少一种。
本发明的有益效果为:
本发明的锂离子电池电极的制作方法,通过将活性物质在粘合剂的溶液中制浆,使得粘合剂均匀紧固地包裹在单个活性物质颗粒的周围,避免了活性物质在电池的充放电过程中过度膨胀和变形,由此制成的电极物质粉再与聚四氟乙烯乳液均匀成膏而制成带状电极,使得带状电极的内外部整体由网络状结构的聚四氟乙烯固定,然后再与集流体压制成锂离子电池电极,这样的电池电极中不仅带状电极与集流体结构牢固,而且整个锂离子电池电极在电池的充放电过程中不易膨胀和变形,且带状电极与集流体的结合牢固,从而提高了电池安全性能和循环寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做详细说明。
实施例1
1、制作锂离子电池正极
将90.0质量份的钴酸锂、5.0质量份的炭黑和5.0质量份的聚偏氟乙烯混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成均匀的浆料,将上述浆料经喷雾干燥制备成电极物质粉。然后,将上述电极物质粉92质量份、质量百分含量为40%的聚四氟乙烯乳液8质量份混合,再加入异丙醇混合搅拌成膏状后挤出,经辊压制成带状电极。将带状电极在0.8MPa压力下压在铝箔上形成锂离子电池正电极。
2、制作锂离子电池负极
将92.0质量份的石墨、8.0质量份的聚偏氟乙烯溶剂混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料,将上述浆料经喷雾干燥制备成电极物质粉。然后,将上述电极物质粉92质量份、质量百分含量为40%的聚四氟乙烯乳液8质量份混合,再加入异丙醇混合搅拌成膏状后挤出,经辊压制成带状电极。将带状电极在1.5MPa压力下压在铜箔上形成锂离子电池负电极。
3、电池制作
将以上正极和负极与隔膜卷绕到一起制作成电池卷芯,将溶剂(碳酸亚乙酯:甲基乙基碳酸酯:碳酸二甲酯体积比为1:1:1)中含有1摩尔每升的六氟磷酸锂的非水电解液注入上述的未完全封合的电池电芯中,制成18650型锂离子电池,化成。
4、电池性能检测
(1)电池的循环性能测试
将上述制作的电池在25℃±2℃,电池充放电倍率为0.5C,电压范围为4.2V~2.75V,充放电循环次数为300次,测试300次循环容量保持率,测试结果见表1。
(2)电池的安全性能检测:
在20℃下进行,安全性能检测包括针刺测试、挤压测试和短路测试。
针刺测试:用Φ5mm-Φ8mm、针尖的圆锥角度为45°~60°的耐高温钢针、以25±5mm/s的速度,从垂直于电池极板的方向贯穿(钢针停留在电池中)电池,观察1小时,测试结果见表1。
挤压测试:
采用半径75mm的半圆柱体(半圆柱体的长度大于被挤压电池的尺寸),挤压方向垂直于电池极板方向。以(5±1)mm/s的速度挤压电池到以下状况之一后停止:电压达到0V或变形量达到30%或挤压力达到200kN,观察1小时,测试结果见表1。
短路测试:将满电态电池经外部短路10min,外部线路电阻3mΩ,观察1小时,测试结果见表1。
对比例1
1、制作锂离子电池正极
将90.0质量份的钴酸锂、5.0质量份的炭黑和5.0质量份的聚偏氟乙烯混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料,将上述浆料涂布在铝箔上,经干燥形成正极。
2、制作锂离子电池负极
将92.0质量份的石墨、8.0质量份的聚偏氟乙烯混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料,将上述浆料涂布在铜箔上,经干燥形成负极。
采用和实施1相同的方法制作电池并进行电池性能检测。结果见表1。
实施例2
1、制作锂离子电池正极
将90.0质量份的锰酸锂、5.0质量份的炭黑和5.0质量份的聚偏氟乙烯混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料,将上述浆料经喷雾干燥制备成电极物质粉。然后,将上述电极物质粉94质量份、质量百分含量为20%的聚四氟乙烯乳液5质量份、5质量份的炭黑混合,再加入乙醇混合搅拌成膏状后挤出,经辊压制成带状电极。将带状电极压力在0.5MPa压力下压在铝网上形成锂离子电池正电极。
2、制作锂离子电池负极
将93.0质量份的硅碳材料、2.0质量份的聚偏氟乙烯、5.0质量份的炭黑混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料,将上述浆料经喷雾干燥制备成电极物质粉。然后,将上述电极物质粉94质量份、质量百分含量为20%的聚四氟乙烯乳5质量份、5质量份的炭黑混合,再加入乙醇混合搅拌成膏状后挤出,经辊压制成带状电极。将带状电极在2.5MPa压力下压在铜网上形成锂离子电池负电极。
3、电池制作
采用和实施例1相同的方法制作电池。
4、电池性能检测
采用和实施例1相同的方法进行电池性能检测,结果见表1。
对比例2
1、制作锂离子电池正极
将90.0质量份的锰酸锂、5.0质量份的炭黑和5.0质量份的聚偏氟乙烯混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料,将上述浆料涂布在铝网上,经干燥形成正极。
2、制作锂离子电池负极
将93.0质量份的硅碳材料、2.0质量份的聚偏氟乙烯、5.0质量份的炭黑混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料,将上述浆料涂布在铜箔上,经干燥形成负极。
采用和实施1相同的方法制作电池并进行电池性能检测。结果见表1。
实施例3
1、制作锂离子电池正极
将95.0质量份的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2、2质量份的碳纳米管和3质量份的聚偏氟乙烯混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料,将上述浆料经喷雾干燥制备成电极物质粉。然后,将上述电极物质粉84质量份、质量百分含量为70%的聚四氟乙烯乳液15质量份、6质量份的碳纳米管混合,再加入体积比为1:1的异丙醇和乙醇混合液,搅拌成膏状后挤出,经辊压制成带状电极。将带状电极在1.0MPa压力下压在铝箔上形成锂离子电池正电极。
2、制作锂离子电池负极
将90.0质量份的钛酸锂、5.0质量份的碳纳米管、5.0质量份的聚偏氟乙烯混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料,将上述浆料经喷雾干燥制备成电极物质粉。然后,将上述电极物质粉80质量份、质量百分含量为70%的聚四氟乙烯乳液21质量份、6质量份的碳纳米管混合,再加入异丙醇混合搅拌成膏状后挤出,经辊压制成带状电极。将带状电极压力在8.0MPa压力下压在铝箔上形成锂离子电池负电极。
3、电池制作
采用和实施例1相同的方法制作电池。
4、电池性能检测
采用和实施例1相同的方法进行电池性能检测,结果见表1。
对比例3
1、制作锂离子电池正极
将95.0质量份的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2、2质量份的碳纳米管和3质量份的聚偏氟乙烯混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料,将上述浆料涂布在铝箔上,经干燥形成正极。
2、制作锂离子电池负极
将90.0质量份的钛酸锂、5.0质量份的碳纳米管、5.0质量份的聚偏氟乙烯混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料,将上述浆料涂布在铝箔上,经干燥形成负极。
采用和实施1相同的方法制作电池并进行电池性能检测。结果见表1。
实施例4
1、制作锂离子电池正极
将95.0质量份的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、2.0质量份的碳纳米管和3.0质量份的聚偏氟乙烯混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料,将上述浆料经喷雾干燥制备成电极物质粉。然后,将上述电极物质粉91.8质量份、质量百分含量为40%的聚四氟乙烯乳液8质量份、5质量份的碳纳米管混合份混合,再加入异丙醇混合搅拌成膏状后挤出,经辊压制成带状电极。将带状电极在2.0MPa压力下压在铝箔上形成锂离子电池正电极。
2、制作锂离子电池负极
将95.0质量份的石墨、5.0质量份的聚偏氟乙烯混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料,将上述浆料经喷雾干燥制备成电极物质粉。然后,将上述电极物质粉92质量份、质量百分含量为40%的聚四氟乙烯乳液8质量份混合,再加入乙醇混合搅拌成膏状后挤出,经辊压制成带状电极。将带状电极压力在12.0MPa压力下压在铜箔上形成锂离子电池负电极。
3、电池制作
采用和实施例1相同的方法制作电池。
4、电池性能检测
采用和实施例1相同的方法进行电池性能检测,结果见表1。
对比例4
1、制作锂离子电池正极
将95.0质量份的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、2.0质量份的碳纳米管和3.0质量份的聚偏氟乙烯混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料,将上述浆料涂布在铝箔上,经干燥形成正极。
2、制作锂离子电池负极
将95.0质量份的石墨、5.0质量份的聚偏氟乙烯混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料,将上述浆料涂布在铝箔上,经干燥形成负极。
采用和实施1相同的方法制作电池并进行电池性能检测。结果见表1。
实施例5
1、制作锂离子电池正极
将98.0质量份的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、0.5质量份的碳纳米管和1.5质量份的聚偏氟乙烯混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料,将上述浆料经喷雾干燥制备成电极物质粉。然后,将上述电极物质粉94.8质量份、质量百分含量为40%的聚四氟乙烯乳液8质量份、1质量份的碳纳米管、1质量份的炭黑混合,再加入乙醇混合搅拌成膏状后挤出,经辊压制成带状电极。将带状电极在5.0MPa压力下压在铝网上形成锂离子电池正电极。
2、制作锂离子电池负极
将94.0质量份的硅碳材料、3.0质量份的聚偏氟乙烯、1.5质量份的炭黑、1.5质量份的碳纳料管混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料,将上述浆料经喷雾干燥制备成电极物质粉。然后,将上述电极物质粉94.8质量份、质量百分含量为40%的聚四氟乙烯乳8质量份、2质量份的碳纳料管混合,再加入体积比为1:1的异丙醇和乙醇混合液混合搅拌成膏状后挤出,经辊压制成带状电极。将带状电极在15MPa压力下压在铜网上形成锂离子电池负电极。
3、电池制作
采用和实施例1相同的方法制作电池。
4、电池性能检测
采用和实施例1相同的方法进行电池性能检测,结果见表1。
对比例5
1、制作锂离子电池正极
将98.0质量份的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、0.5质量份的碳纳米管和1.5质量份的聚偏氟乙烯混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料,将上述浆料涂布在铝箔上,经干燥形成正极。
2、制作锂离子电池负极
将94.0质量份的硅碳材料、3.0质量份的聚偏氟乙烯、1.5质量份的炭黑、1.5质量份的碳纳料管混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料,将上述浆料涂布在铜箔上,经干燥形成负极。
采用和实施1相同的方法制作电池并进行电池性能检测。结果见表1。
实施例6
1、制作锂离子电池正极
将47.5质量份的钴酸锂、47.5质量份的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、2.0质量份的碳纳米管和3.0质量份的聚偏氟乙烯混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料,将上述浆料经喷雾干燥制备成电极物质粉。然后,将上述电极物质粉90质量份、质量百分含量为40%的聚四氟乙烯乳液20质量份、2质量份的碳纳米管混合,再加入体积比为1:1的异丙醇和乙醇混合液混合搅拌成膏状后挤出,经辊压制成带状电极。将带状电极在10.0MPa压力下压在铝箔上形成锂离子电池正电极。
2、制作锂离子电池负极
将90.0质量份的钛酸锂、5.0质量份的聚偏氟乙烯、5.0质量份的炭黑混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料,将上述浆料经喷雾干燥制备成电极物质粉。然后,将上述电极物质粉90质量份、质量百分含量为40%的聚四氟乙烯乳20质量份、2质量份的碳纳料管混合,再加入体积比为1:1的异丙醇和乙醇混合液混合搅拌成膏状后挤出,经辊压制成带状电极。将带状电极在15MPa压力下压在铝网上形成锂离子电池负电极。
3、电池制作
采用和实施例1相同的方法制作电池。
4、电池性能检测
采用和实施例1相同的方法进行电池性能检测,结果见表1。
对比例6
1、制作锂离子电池正极
将47.5质量份的钴酸锂、47.5质量份的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、2.0质量份的碳纳米管和3.0质量份的聚偏氟乙烯混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料,将上述浆料涂布在铝箔上,经干燥形成正极。
2、制作锂离子电池负极
将90.0质量份的钛酸锂、5.0质量份的聚偏氟乙烯、5.0质量份的炭黑混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料,将上述浆料涂布在铝网上,经干燥形成负极。
采用和实施1相同的方法制作电池并进行电池性能检测。结果见表1。
实施例7
1、制作锂离子电池正极
将46质量份的锰酸锂、46份的钴酸锂、1.0质量份的炭黑、2.0质量份的碳纳米管和5质量份的聚偏氟乙烯溶剂混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料,将上述浆料经喷雾干燥制备成电极物质粉。然后,将上述电极物质粉95.8质量份、质量百分含量为40%的聚四氟乙烯乳液8质量份、炭黑1质量份混合,再加入异丙醇混合搅拌成膏状后挤出,经辊压制成带状电极。将带状电极在20.0MPa压力下压在铝箔上形成锂离子电池正电极。
2、制作锂离子电池负极
将45.0质量份的石墨、50.0质量份的硅碳材料、5.0质量份的聚偏氟乙烯溶剂混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料,将上述浆料经喷雾干燥制备成电极物质粉。然后,将上述电极物质粉92质量份、质量百分含量为40%的聚四氟乙烯乳液8质量份混合,再加入异丙醇混合搅拌成膏状后挤出,经辊压制成带状电极。将带状电极压力在20MPa压力下压在铜箔上形成锂离子电池负电极。
3、电池制作
采用和实施例1相同的方法制作电池。
4、电池性能检测
采用和实施例1相同的方法进行电池性能检测,结果见表1。
对比例7
1、制作锂离子电池正极
将46质量份的锰酸锂、46份的钴酸锂、1.0质量份的炭黑、2.0质量份的碳纳米管和5质量份的聚偏氟乙烯溶剂混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料,将上述浆料涂布在铝箔上,经干燥形成正极。
2、制作锂离子电池负极
将45.0质量份的石墨、50.0质量份的硅碳材料、5.0质量份的聚偏氟乙烯溶剂混合,加入N-甲基吡咯烷酮搅拌成浆料,将上述浆料涂布在铜箔上,经干燥形成负极。
采用和实施1相同的方法制作电池并进行电池性能检测。结果见表1。
表1
由表1中的结果可以看出,使用本发明的方法制作的锂离子电极制备的锂离子电池,其循环性能好,300次循环的容量保持率高;电池的安全性能好,针刺测试、挤压测试和短路测试中均不发生起火和爆炸;而采用现的技术的方法制备的锂离子电极的锂离子电池在上述测试中,300次循环的容量保持率较低;电池的安全性能较差,在针刺测试、挤压测试和短路测试中多有发生起火和爆炸。由此可见,本发明的锂离子电池电极的制作方法,可以提高锂离子电池安全性能和循环寿命。
在此需要说明的是,对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明,但并不构成对本发明的限定。此外,以上所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。另外以上仅为本发明的部分实施例,而不是全部实施例,基于本发明中的实施例,本技术领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。比如,以上仅给出了钴酸锂、三元材料、锰酸锂和镍钴铝酸锂单独使用、钴酸锂和三元材料镍钴锰酸锂混合使用、钴酸锂和锰酸锂混合使用的实例,做为本技术领域的技术人员可以预测:由于本发明的方法并不存在使各正极活性物质发生相抵作用的步骤,因此采用本发明的锂离子电池电极的制作方法,无论是以上所述的正极活性物质的单独使用还是以不同的组合方式使用,均可以做到在步骤一制浆过程中使得粘合剂均匀紧固地包裹在单个活性物质颗粒的周围、且在步骤三中使得带状电极的内、外部整体由网络状结构的聚四氟乙烯固定,从而使所制得的锂离子电池电极在电池的充放电过程中不易膨胀和变形,且带状电极与集流体的结合牢固,由此提高电池安全性能和循环寿命。
Claims (14)
1.一种锂离子电池电极的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:制浆:将活性物质、粘合剂和N-甲基吡咯烷酮混合制成浆料;
步骤二:制电极物质粉:将所述浆料干燥制成粉状,即为电极物质粉;
步骤三:制带状电极:将所述电极物质粉、聚四氟乙烯乳液和溶剂混合成均匀膏状,挤出,压成带状电极;
步骤四:制锂离子电池电极:以0.5MPa~20MPa压力将所述带状电极压在集流体上制成锂离子电池电极。
2.如权利要求1所述的锂离子电池电极的制作方法,其特征在于,步骤二中所述的干燥并制成粉状的方法为喷雾干燥。
3.如权利要求1所述的锂离子电池电极的制作方法,其特征在于,所述锂离子电池电极为正极,所述活性物质为钴酸锂、三元材料、锰酸锂和镍钴铝酸锂中的一种或几种的混合,所述活性物质占所述电极物质粉质量的90%~98%;
所述步骤一中还包括导电剂,所述导电剂含量不超过所述电极物质粉质量的5%。
4.如权利要求3所述的锂离子电池电极的制作方法,其特征在于,所述步骤三中还包括导电剂,所述步骤一中的导电剂和所述步骤三中的导电剂之和不超过所述电解物质粉质量的10%。
5.如权利要求3所述的锂离子电池电极的制作方法,其特征在于,所述锂离子电池电极正极集流体为铝箔或铝网。
6.如权利要求1所述的锂离子电池电极的制作方法,其特征在于,所述锂离子电池电极为负极,所述活性物质为石墨、硅碳材料和钛酸锂中的一种或石墨与硅碳材料的混合,所述活性物质占所述电极物质粉质量的90%~98%。
7.如权利要求6所述的锂离子电池电极的制作方法,其特征在于,所述活性物质为石墨或硅碳材料,所述锂离子电池电极负极集流体为铜箔或铜网。
8.如权利要求6所述的锂离子电池电极的制作方法,其特征在于,所述活性物质为钛酸锂,所述锂离子电池电极负极集流体为铝箔或铝网。
9.如权利要求6所述的锂离子电池电极的制作方法,其特征在于,所述步骤一中还包括导电剂,所述导电剂不超过所述电极物质粉质量的5%。
10.如权利要求9所述的锂离子电池电极的制作方法,其特征在于,所述步骤三中还包括导电剂,所述步骤一中的导电剂和所述步骤三中的导电剂之和不超过所述电解物质粉总质量的10%。
11.如权利要求3、4、5、9或10所述的锂离子电池电极的制作方法,其特征在于,所述导电剂为炭黑和碳纳米管中的至少一种。
12.如权利要求1所述的锂离子电池电极的制作方法,其特征在于,步骤一中所述粘合剂为聚偏氟乙烯,所述聚偏氟乙烯的含量为所述电极物质粉质量的1.5%~5%。
13.如权利要求1所述的锂离子电池电极的制作方法,其特征在于,步骤三中所述聚四氟乙烯乳液的质量浓度为20%~70%,所述聚四氟乙烯在所述带状电极中的固含量为1%~15%。
14.如权利要求1所述的锂离子电池电极的制作方法,其特征在于,步骤三中所述溶剂为异丙醇和乙醇中的至少一种。
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