CN112768634A - 一种锂离子电池负极片的制备方法、负极片及锂离子电池 - Google Patents

一种锂离子电池负极片的制备方法、负极片及锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池负极片的制备方法，包括以下操作：向溶剂中按比例加入负极活性物质、导电剂和粘结剂，得到负极浆料；将负极浆料设置于细软铜丝网箔的至少一表面，得到负极片；烘烤负极片；翻转负极片后继续反向烘烤，即得。本发明解决了负极片在烘烤过程中粘结剂SBR及导电剂炭黑向极片表面迁移上浮的问题，使得极片中粘结剂SBR及炭黑的分布更均匀，显著提高了极片的剥离强度，减小了阻抗，改善了成品电池的循环性能。

Description

一种锂离子电池负极片的制备方法、负极片及锂离子电池
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池负极片的制备方法、负极片及锂离子电池。
背景技术
锂离子电池是一种可充电电池(二次电池)，其工作电压高，能量密度大，自放电小，工作温度范围宽，循环寿命长且没有记忆效应，自商业化以来已被广泛应用于消费类数码产品、汽车动力电池以及大型储能设备等，极大地改变了人们的生产和生活方式。锂离子电池主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作，充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。由于正负极反复进行锂离子的嵌入与脱嵌，因此正负极材料在循环过程中的稳定性对于锂离子电池的性能起到至关重要的作用。
在锂离子电池的制备过程中，浆料涂布在集流体铜箔的表面后需要进行烘干，其目的是蒸发去除溶剂获得多孔的干燥负极片。在负极片烘干过程中，浆料溶剂通过毛细管力在石墨颗粒间进行向表面的迁移蒸发，由于粘结剂丁苯橡胶(SBR)和导电剂炭黑的尺寸比石墨小两个数量级，石墨颗粒之间的间距又足够让SBR及炭黑自由流动，因此SBR及炭黑会随着溶剂的蒸发而向极片表面迁移，即SBR和炭黑会上浮，这就会导致负极活性物质石墨在铜箔上的粘附力降低。而且，粘结剂SBR及炭黑的这种非均匀分布会使得极片的剥离强度和柔韧性降低，阻抗变大，影响锂离子电池的循环性能。
鉴于此，确有必要提供一种技术方案以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种锂离子电池负极片的制备方法，能够解决锂离子电池负极片在烘烤的过程中粘结剂和导电剂向极片表面迁移上浮的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种锂离子电池负极片的制备方法，包括以下操作：
向溶剂中按比例加入负极活性物质、导电剂和粘结剂，得到负极浆料；
将所述负极浆料设置于细软铜丝网箔的至少一表面，得到负极片；
烘烤所述负极片；
翻转所述负极片后继续反向烘烤，即得。
作为本发明所述的锂离子电池负极片的制备方法的一种改进，翻转所述负极片前，先确保所述负极浆料附着于所述负极片。由于浆料中含有大量的溶剂，在翻转负极片前，为了防止浆料滴落，需要先确保浆料能够附着于负极片上。
作为本发明所述的锂离子电池负极片的制备方法的一种改进，烘烤所述负极片一段时间后，将所述负极片反向烘烤使所述溶剂穿过所述细软铜丝网箔后向背离所述细软铜丝网箔的方向蒸发。现有技术中在常规的金属铜箔表面涂覆浆料，浆料中的溶剂只能向背离金属铜箔的方向蒸发。本发明将金属铜箔替换为细软铜丝网箔，使得浆料中的溶剂能够穿过细软铜丝网箔的微孔向上蒸发，从而带动粘结剂和导电剂靠近细软铜丝网箔，解决了粘结剂和导电剂向极片表面迁移的问题。
作为本发明所述的锂离子电池负极片的制备方法的一种改进，所述细软铜丝网箔中铜的面密度为20～30g/m2。
作为本发明所述的锂离子电池负极片的制备方法的一种改进，所述细软铜丝网箔的厚度为0.5～2mm。
作为本发明所述的锂离子电池负极片的制备方法的一种改进，所述细软铜丝网箔由线径为0.1～1mm的细软铜丝编织而成。
作为本发明所述的锂离子电池负极片的制备方法的一种改进，所述负极浆料涂覆于所述细软铜丝网箔的至少一表面。
作为本发明所述的锂离子电池负极片的制备方法的一种改进，在所述烘烤箱中烘烤所述负极片，所述烘烤箱包括反向滚轮，所述负极片经过所述反向滚轮后翻转。
本发明的目的之二在于，提供一种锂离子电池负极片，由说明书前文任一项所述的方法制备而成。
本发明的目的之三在于，提供一种锂离子电池，包括正极片、负极片、设置于所述正极片和所述负极片之间的隔膜、以及电解液，所述负极片为说明书前文所述的锂离子电池负极片。
相对于现有技术中，本发明至少具有以下有益效果：本发明提供了一种锂离子电池负极片的制备方法，包括以下操作：向溶剂中按比例加入负极活性物质、导电剂和粘结剂，得到负极浆料；将所述负极浆料设置于细软铜丝网箔的至少一表面，得到负极片；烘烤所述负极片；翻转所述负极片后继续反向烘烤，即得。本发明将现有技术中的金属铜箔替换为细软铜丝网箔，并且改进了烘烤方法，先烘烤负极片一段时间，粘结剂和导电剂随着溶剂的蒸发向背离细软铜丝网箔的方向聚集；在翻转负极片后反向烘烤，使溶剂穿过细软铜丝网箔向上蒸发，粘结剂和导电剂也随着溶剂的蒸发方向向靠近细软铜丝网箔的方向聚集，从而解决了负极片在烘烤过程中粘结剂SBR及导电剂炭黑向极片表面迁移上浮的问题，使得极片中粘结剂SBR及炭黑的分布更均匀，显著提高了极片的剥离强度，减小了阻抗，改善了成品电池的循环性能。
附图说明
图1是本发明中实施例5和对比例2锂离子电池的循环性能曲线图。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。
实施例1
本实施例提供一种锂离子电池负极片，其制备方法为：
S1，在去离子水溶剂中加入0.5％的粘结剂SBR调成胶液后，分次加入质量百分比为2％的炭黑、0.5％的增稠剂羧甲基纤维素钠和97％的石墨，经高速搅拌得到均匀分散的负极浆料；
S2，将负极浆料均匀涂布在细软铜丝网箔的一表面，得到负极片；
S3，将负极片经由传送带传送至烘烤箱中短时间烘烤，使得负极浆料能够附着于细软铜丝网箔上不会滴落；
S4，负极片经过烘烤箱中的反向滚轮后反向翻转，负极片继续走带烘烤直至溶剂完全蒸发；
S5，将负极浆料均匀涂布在细软铜丝网箔的另一表面，重复S3～S4，经过辊压和分切后得到锂离子电池负极片。
其中，细软铜丝网箔中铜的面密度为25g/m2，厚度为1mm，宽度为580mm。
实施例2
本实施例提供一种锂离子电池负极片，其制备方法与实施例1不同的是：
细软铜丝网箔中铜的面密度为22g/m2，厚度为0.8mm，宽度为580mm。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例3
本实施例提供一种锂离子电池负极片，其制备方法与实施例1不同的是：
细软铜丝网箔中铜的面密度为26g/m2，厚度为1.2mm，宽度为580mm。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例4
本实施例提供一种锂离子电池负极片，其制备方法与实施例1不同的是：
细软铜丝网箔中铜的面密度为28g/m2，厚度为0.5mm，宽度为580mm。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例5
本实施例提供一种锂离子电池，其制备方法为：
(1)正极片的制备：正极浆料的原料按照固体重量比配比为钴酸锂：导电剂：粘结剂＝95％：3.2％：1.8％的配方比例进行混合，经高速搅拌得到分散均匀的正极浆料。将正极浆料均匀涂布在铝箔上，经过烘烤箱干燥至溶剂完全蒸发。然后对极片反面重复以上涂布烘烤操作，经辊压、分切后得到正极片。
(2)负极片的制备：由实施例1中所述的锂离子电池负极片的制备方法制备而成。
(3)锂离子电池的制备：分别对正极极片和负极极片进行制片(负极片焊接Ni极耳、贴胶带，正极片焊接Al极耳、贴胶带)，对制片后的正负极片与隔膜进行卷绕得到卷芯，再封装、真空烘烤、注液、化成、二封得到电池。
对比例1
本对比例提供一种锂离子电池负极片，其制备方法为：
S1，在去离子水溶剂中加入0.5％的粘结剂SBR调成胶液后，分次加入质量百分比为2％的炭黑、0.5％的增稠剂羧甲基纤维素钠和97％的石墨，经高速搅拌得到均匀分散的负极浆料；
S2，将负极浆料均匀涂布在金属铜箔的一表面；
S3，将金属铜箔经由传送带传送至烘烤箱中烘烤直至溶剂完全蒸发；
S4，将负极浆料均匀涂布在金属铜箔的另一表面，再将金属铜箔经由传送带传送至烘烤箱中烘烤直至溶剂完全蒸发，经过辊压和分切后得到锂离子电池负极片。
对比例2
本对比例提供一种锂离子电池，其制备方法与实施例5不同的是：负极片的制由对比例1中所述的锂离子电池负极片的制备方法制备而成。
其余与实施例5相同，这里不再赘述。
分别对实施例1和对比例1制备的锂离子电池负极片辊压后做剥离力测试、膜片电阻测试：
测试结果如表1和表2所示。
表1
Figure BDA0002917057410000061
表2
Figure BDA0002917057410000062
对实施例5和对比例2制备的锂离子电池做循环性能测试，测试结果如图1。
从表1和表2中可以看出，本发明方法制备的负极片的剥离强度更高而且膜片电阻阻值更小，从图1中可以看出，由本发明方法制备的负极片而成的锂离子电池，循环性能更好，说明本发明方法通过先烘烤负极片一段时间，粘结剂和导电剂随着溶剂的蒸发向背离细软铜丝网箔的方向聚集；在翻转负极片后反向烘烤，使溶剂穿过细软铜丝网箔向上蒸发，粘结剂和导电剂也随着溶剂的蒸发方向向靠近细软铜丝网箔的方向聚集，使得极片中粘结剂SBR及炭黑的分布更均匀，显著提高了极片的剥离强度，减小了阻抗，改善了成品电池的循环性能。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种锂离子电池负极片的制备方法，其特征在于，包括以下操作：
向溶剂中按比例加入负极活性物质、导电剂和粘结剂，得到负极浆料；
将所述负极浆料设置于细软铜丝网箔的至少一表面，得到负极片；
烘烤所述负极片；
翻转所述负极片后继续反向烘烤，即得。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池负极片的制备方法，其特征在于，翻转所述负极片前，先确保所述负极浆料附着于所述负极片。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池负极片的制备方法，其特征在于，烘烤所述负极片一段时间后，将所述负极片反向烘烤使所述溶剂穿过所述细软铜丝网箔后向背离所述细软铜丝网箔的方向蒸发。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池负极片的制备方法，其特征在于，所述细软铜丝网箔中铜的面密度为20～30g/m2。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池负极片的制备方法，其特征在于，所述细软铜丝网箔的厚度为0.5～2mm。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池负极片的制备方法，其特征在于，所述细软铜丝网箔由线径为0.1～1mm的细软铜丝编织而成。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池负极片的制备方法，其特征在于，所述负极浆料涂覆于所述细软铜丝网箔的至少一表面。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池负极片的制备方法，其特征在于，在所述烘烤箱中烘烤所述负极片，所述烘烤箱包括反向滚轮，所述负极片经过所述反向滚轮后翻转。
9.一种锂离子电池负极片，其特征在于，由权利要求1～8任一项所述的方法制备而成。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极片、负极片、设置于所述正极片和所述负极片之间的隔膜、以及电解液，所述负极片为权利要求9所述的锂离子电池负极片。
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