CN113659103A - 一种锂离子电池用极片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子电池用极片的制备方法，在集流体的表面未涂覆正极或是负极浆料的区域涂覆无机有机复合材料，从而在集流体表面的两长边边缘处分别形成两块无机有机复合材料涂覆区，极性浆料涂覆区位于两块无机有机复合材料涂覆区之间，两块无机有机复合材料涂覆区和极性浆料涂覆区完全覆盖集流体的表面。本发明无机有机复合材料的涂层，选用颗粒较大的无机材料会进一步降低掉粉的风险，匹配选用溶剂和高熔点的有机材料保证具有较好的涂层粘附力又会进一步增加涂层的高温稳定性，无机有机复合材料涂覆的边缘涂层设计轻薄化涂覆后，其涂层厚度和宽度可很好的覆盖住边缘毛刺，进一步降低因毛刺存在引发电池的性能降低的风险。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体是一种锂离子电池用极片的制备方法。
背景技术
随着锂离子电池的广泛应用，对电池的安全性能要求也越来越高。电池设计中使用集流体一般正极使用铝箔或涂炭铝箔，负极使用铜箔或多孔铜箔，然后在集流体上涂覆正极或负极浆料烘干辊压分切后为符合设计要求的正极片和负极片，进行电池组装制作。但分切后的集流体箔材边缘会存在大小不等的毛发状刺状物，这些毛刺存在电池中有刺穿电芯中使用的抗穿刺能力较低的聚烯烃类隔离膜致使电池内部发生短路，有引发电池发生热失控的风险。或者如果这些金属类毛刺存在电池极片上会因在电池中具有相对较低的氧化还原电位，很大程度上发生副反应增加电池的不可逆容量，增大电池的自放电率，从而逐渐降低电池的性能，增大引发电池发生性能失效的风险概率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种锂离子电池用极片的制备方法，。
本发明的技术方案为：
一种锂离子电池用极片的制备方法，具体包括有以下步骤：
(1)、在集流体表面涂覆正极或是负极浆料形成极性浆料涂覆区，极性浆料涂覆区的宽度小于集流体的宽度，极性浆料涂覆区的每个长边和集流体的对应长边之间均留有一定距离；
(2)、在集流体的表面未涂覆正极或是负极浆料的区域涂覆无机有机复合材料，从而在集流体表面的两长边边缘处分别形成两块无机有机复合材料涂覆区，所述的极性浆料涂覆区位于两块无机有机复合材料涂覆区之间，两块无机有机复合材料涂覆区和极性浆料涂覆区完全覆盖集流体的表面；所述的无机有机复合材料中，无机材料和有机材料的固含量比为5：5-7：3；所述的无机材料选用无机陶瓷粉体，即为氧化铝陶瓷粉体、勃姆石粉体、二氧化硅粉体和硫酸钡粉体中的一种；所述的有机材料选用聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物。
所述的无机有机复合材料中，含有的溶剂为N-甲基吡咯烷酮或二甲基乙酰胺。
所述的无机有机复合材料涂覆区的涂层厚度为30-50μm。
所述的集流体表面的两块无机有机复合材料涂覆区中，每块无机有机复合材料涂覆区的涂层宽度和对应正极浆料涂覆形成的极性浆料涂覆区的涂层宽度比值为4-5％。
所述的集流体表面的两块无机有机复合材料涂覆区中，每块无机有机复合材料涂覆区的涂层宽度和对应负极浆料涂覆形成的极性浆料涂覆区的涂层宽度比值为2-2.5％。
所述的无机材料的粒径分布为：D10：＞5μm、D50：10μm±1、D90：＜20μm，无机材料的比表面积＜20㎡/g。
所述的有机材料的熔点不小于130℃。
所述的集流体的双面均涂覆有极性浆料涂覆区和对应的两块无机有机复合材料涂覆区。
所述的无机有机复合材料涂覆区采用狭缝挤压式双面涂覆。
本发明的优点：
(1)、现用正负极片边缘毛刺一般在7-10μm左右，激光切产生的熔珠在10μm左右，本发明的极片边缘处双面涂覆有无机有机复合材料的涂层，涂层厚度为30-50μm确保可覆盖住边缘带有的毛刺和熔珠等其他异物，选用粒径D50在10μm的无机陶瓷粉体，降低激光分切掉粉的风险，在提高电池安全的基础上减少了进一步产生粉尘异物的机率。
(2)、本发明无机有机复合材料的涂层，匹配选用溶剂和高熔点的有机材料保证具有较好的涂层粘附力又会进一步增加涂层的高温稳定性，降低高温下因涂层微形变导致的极片边缘变形。
附图说明
图1是本发明实施例1制得的正极极片的表面结构示意图。
图2是本发明实施例2制得的负极极片的表面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
实施例1
一种锂离子电池用正极极片的制备方法，具体包括有以下步骤：
(1)、选用12μm的铝箔作为正极极片的集流体，铝箔表面涂覆正极浆料形成正极浆料涂覆区1，正极浆料涂覆区1的宽度小于铝箔的宽度，正极浆料涂覆区1的每个长边和铝箔的对应长边之间均留有一定距离；
(2)、在铝箔的表面未涂覆正极浆料的区域涂覆无机有机复合材料，从而在铝箔表面的两长边边缘处分别形成两块无机有机复合材料涂覆区2，正极浆料涂覆区1位于两块无机有机复合材料涂覆区2之间(见图1)，两块无机有机复合材料涂覆区2和正极浆料涂覆区1完全覆盖铝箔的表面，每块无机有机复合材料涂覆区2的涂层宽度和正极浆料涂覆区1的宽度比值为4-5％；无机有机复合材料中，N-甲基吡咯烷酮为溶剂，无机陶瓷选用氧化铝陶瓷粉体，其粒径D10为6μm、D50为10μm、D90为18μm，有机材料选用熔点为155℃的聚偏氟乙烯-六氟丙烯，无机材料和有机材料的固含量比为7：3，使用夹缝式挤压双面涂覆，涂覆厚度为35μm，烘干后得无机有机复合材料涂覆区2，然后边缘涂覆后的正极极片按照锂离子电池制作工艺制作得电池。
实施例2
一种锂离子电池用负极极片的制备方法，具体包括有以下步骤：
(1)、选用8μm的铜箔作为负极极片的集流体，铜箔涂覆负极浆料形成负极浆料涂覆区3，负极浆料涂覆区3的宽度小于铜箔的宽度，负极浆料涂覆区3的每个长边和铜箔的对应长边之间均留有一定距离；
(2)、在铜箔的表面未涂覆负极浆料的区域涂覆无机有机复合材料，从而在铜箔表面的两长边边缘处分别形成两块无机有机复合材料涂覆区4，负极浆料涂覆区3位于两块无机有机复合材料涂覆区4之间(见图2)，两块无机有机复合材料涂覆区4和负极浆料涂覆区3完全覆盖铜箔的表面，每块无机有机复合材料涂覆区4的涂层宽度和负极浆料涂覆区3的宽度比值为2-2.5％；无机有机复合材料中，二甲基乙酰胺为溶剂，无机陶瓷选用二氧化硅粉体，其粒径D10为7μm、D50为11μm、D90为18μm，有机材料选用熔点为150℃的聚偏氟乙烯，两者固含量比为5：5，使用夹缝式挤压双面涂覆，涂覆厚度为38μm，烘干后得无机有机复合材料涂覆区2，然后使用边缘涂覆后的负极极片按照锂离子电池制作工艺制作得电池。
对比例1
一种锂离子电池用正极极片的制备方法，由实施例1步骤(1)的制备方法制得。
对比例2
一种锂离子电池用负极极片的制备方法，由实施例2步骤(1)的制备方法制得。
对比例1制得的正极极片，使用金相显微镜测试观察到铝箔边缘处有2个毛刺，大小分别在5μm和7μm左右；对比例2制得的负极极片，使用金相显微镜测试观察到铝箔边缘处有1个毛刺，大小在7μm左右；实施例1制得正极极片边缘处、实施例2制得的负极极片的边缘处均无毛刺。
将实施例1、实施例2、对比例1和对比例2制得的电池各5支分别进行室温存储28天和高温55℃下存储7天性能测试，测试电池的容量保持率和容量恢复率以及电压下降值，测试结果如下表1所示。从表1可知，室温存储28天和高温55℃存储7天容量保持率和容量恢复率，实施例1和2均高于对比例1和2的电池测试结果，实施例1和2的电压降低值低于对比例1和2的电压降低值，说明实施例1和2中制得的电池自放电率较小，说明电池中发生的物理和化学自放电较少，电池具有相对较好的存储稳定性，而对比例1和2制得的电池用极片含有边缘毛刺，在电池存储过程中产生较多的不可逆化学反应导致化学自放电较大，影响电池使用性能。
表1实施例1-2和对比例1-2电池性能测试结果
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种锂离子电池用极片的制备方法，其特征在于：具体包括有以下步骤：
(1)、在集流体表面涂覆正极或是负极浆料形成极性浆料涂覆区，极性浆料涂覆区的宽度小于集流体的宽度，极性浆料涂覆区的每个长边和集流体的对应长边之间均留有一定距离；
(2)、在集流体的表面未涂覆正极或是负极浆料的区域涂覆无机有机复合材料，从而在集流体表面的两长边边缘处分别形成两块无机有机复合材料涂覆区，所述的极性浆料涂覆区位于两块无机有机复合材料涂覆区之间，两块无机有机复合材料涂覆区和极性浆料涂覆区完全覆盖集流体的表面；所述的无机有机复合材料中，无机材料和有机材料的固含量比为5：5-7：3；所述的无机材料选用无机陶瓷粉体，即为氧化铝陶瓷粉体、勃姆石粉体、二氧化硅粉体和硫酸钡粉体中的一种；所述的有机材料选用聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用极片的制备方法，其特征在于：所述的无机有机复合材料中，含有的溶剂为N-甲基吡咯烷酮或二甲基乙酰胺。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用极片的制备方法，其特征在于：所述的无机有机复合材料涂覆区的涂层厚度为30-50μm。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用极片的制备方法，其特征在于：所述的集流体表面的两块无机有机复合材料涂覆区中，每块无机有机复合材料涂覆区的涂层宽度和对应正极浆料涂覆形成的极性浆料涂覆区的涂层宽度比值为4-5％。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用极片的制备方法，其特征在于：所述的集流体表面的两块无机有机复合材料涂覆区中，每块无机有机复合材料涂覆区的涂层宽度和对应负极浆料涂覆形成的极性浆料涂覆区的涂层宽度比值为2-2.5％。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用极片的制备方法，其特征在于：所述的无机材料的粒径分布为：D10：＞5μm、D50：10μm±1、D90：＜20μm，无机材料的比表面积＜20㎡/g。
7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用极片的制备方法，其特征在于：所述的有机材料的熔点不小于130℃。
8.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用极片的制备方法，其特征在于：所述的集流体的双面均涂覆有极性浆料涂覆区和对应的两块无机有机复合材料涂覆区。
9.根据权利要求8所述的一种锂离子电池用极片的制备方法，其特征在于：所述的无机有机复合材料涂覆区采用狭缝挤压式双面涂覆。
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