CN114203947A - 一种动力电池极片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种动力电池极片及其制备方法，该方法包括以下步骤：(1)配制导电浆料：将活性物质、黏结剂和导电碳分散于溶剂中，搅拌均匀，得到导电浆料；(2)涂布：将导电浆料均匀涂布在基板上；(3)激光直写：向涂布有导电浆料的基板上进行激光直写，完成动力电池极片的制备。所述激光直写的中心波长50‑520nm，平均功率2‑3.5W，脉冲能量为460‑480nJ，输出光斑直径为1.5‑2.5mm。与现有技术相比，本发明具有能够很好的缓解循环过程极片膨胀从而达到延长循环寿命的目的，同时导电性好等优点。

Description

一种动力电池极片及其制备方法
技术领域
本发明涉及电池极片制备领域，具体涉及一种动力电池极片及其制备方法。
背景技术
为了满足快速发展的移动数码类电池和动力电池对高能量密度，高功率性能的迫切需求，锂离子电池及其关键材料需要从高倍率和高容量性能上进一步提高。由于锂离子电池正极材料属于半导体材料，电子导电性较差，需要添加导电碳材料提高电池能量密度的同时仍然保持良好的大电流充放电能力。
针对以上现有技术，目前主要是通过在极片表面进行普通的导电剂涂覆实现，但是此技术可能会存在涂布工艺复杂、不能够有效缓解电芯循环过程中膨胀等问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够很好的缓解循环过程极片膨胀从而达到延长循环寿命的目的，同时导电性好的动力电池极片及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
发明人了解到，石墨烯由单层sp2碳原子组成，具有二维平面结构，比表面积大，是一种新型的二维碳纳米材料，具有超高的电导率、高化学稳定性和优良的柔韧性，可以采用在极片表面涂覆相关的导电碳层，降低电芯阻抗，提高电芯的功率性能，本发明采用激光直写技术直接制备高分辨率具有凹凸状花纹状的可直接转化为石墨烯的电芯极片，具体方案如下：
一种动力电池极片的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)配制导电浆料：将活性物质、黏结剂和导电碳分散于溶剂中，搅拌均匀，得到导电浆料；
(2)涂布：将导电浆料均匀涂布在基板上；
(3)激光直写：向涂布有导电浆料的基板上进行激光直写，完成动力电池极片的制备。
进一步地，所述的活性物质、黏结剂和导电碳的质量比为(95-99):(1-2):(0.2-0.8)。
进一步地，所述的活性物质包括正极材料或负极材料。
进一步地，所述的正极材料包括LiCoO2，所述的负极材料包括石墨。
进一步地，所述的黏结剂包括PVDF 761或丁苯橡胶胶乳。
进一步地，所述的溶剂包括NMP。
进一步地，所述的基板材质为聚酰亚胺。聚酰亚胺经过激光效应进行碳化，直接形成石墨烯。
进一步地，所述激光直写的中心波长50-520nm，平均功率2-3.5W，脉冲能量为460-480nJ，输出光斑直径为1.5-2.5mm。
进一步地，所述的平均功率2.75W。
一种如上所述方法制备的动力电池极片。
与现有技术相比，本发明采用激光直写技术，可直接在基底转化原位合成活性电极极片的技术，而且还可以直接制备直写高分辨率具有凹凸状花纹状的电芯极片，其具有精准度高，效率高，成本低，环境友好等优点。
附图说明
图1为激光直写技术的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种动力电池极片的制备方法，如图1，该方法包括以下步骤：
(1)配制导电浆料：将活性物质、黏结剂和导电碳分散于溶剂中，搅拌均匀，得到导电浆料；其中，活性物质、黏结剂和导电碳的质量比为(95-99):(1-2):(0.2-0.8)。活性物质包括正极材料或负极材料。正极材料包括LiCoO2，所述的负极材料包括石墨。黏结剂包括PVDF 761或丁苯橡胶胶乳。溶剂包括NMP。基板材质为聚酰亚胺。聚酰亚胺经过激光效应进行碳化，直接形成石墨烯。
(2)涂布：将导电浆料均匀涂布在基板上；
(3)激光直写：向涂布有导电浆料的基板上进行激光直写，完成动力电池极片的制备。其中，激光直写的中心波长50-520nm，平均功率2-3.5W，优选2.75W，脉冲能量为460-480nJ，输出光斑直径为1.5-2.5mm。
实施例1
本实施例中制浆由98wt％负极材料—石墨，1.5wt％黏结剂—丁苯橡胶胶乳和0.5wt％导电碳组成，并分散在溶剂NMP中。
激光直写设备采用中心波长515nm，平均功率2.75W，脉冲能量为478nJ，输出光斑直径为2mm的参数。
对比例1
与实施例1相比，本对比例在涂布后不进行激光直写，直接烘干，完成制备。
实施例1制得的极片制成的电芯经测试发现相同条件下其内阻比常规涂覆得到的小12％左右，另外经过测试，发现长期性能也比相同条件下的普通涂覆要提高300圈左右，同时还有电芯鼓胀不明显、JR不轻易变形等优势。
本次实验的测试项目包括室温50％SOC 10s DCR、循环、满充拆解的照片，具体数据如下：
Figure BDA0003328693660000031
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种动力电池极片的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)配制导电浆料：将活性物质、黏结剂和导电碳分散于溶剂中，搅拌均匀，得到导电浆料；
(2)涂布：将导电浆料均匀涂布在基板上；
(3)激光直写：向涂布有导电浆料的基板上进行激光直写，完成动力电池极片的制备。
2.根据权利要求1所述的一种动力电池极片的制备方法，其特征在于，所述的活性物质、黏结剂和导电碳的质量比为(95-99):(1-2):(0.2-0.8)。
3.根据权利要求1所述的一种动力电池极片的制备方法，其特征在于，所述的活性物质包括正极材料或负极材料。
4.根据权利要求3所述的一种动力电池极片的制备方法，其特征在于，所述的正极材料包括LiCoO2，所述的负极材料包括石墨。
5.根据权利要求1所述的一种动力电池极片的制备方法，其特征在于，所述的黏结剂包括PVDF 761或丁苯橡胶胶乳。
6.根据权利要求1所述的一种动力电池极片的制备方法，其特征在于，所述的溶剂包括NMP。
7.根据权利要求1所述的一种动力电池极片的制备方法，其特征在于，所述的基板材质为聚酰亚胺。
8.根据权利要求1所述的一种动力电池极片的制备方法，其特征在于，所述激光直写的中心波长50-520nm，平均功率2-3.5W，脉冲能量为460-480nJ，输出光斑直径为1.5-2.5mm。
9.根据权利要求8所述的一种动力电池极片的制备方法，其特征在于，所述的平均功率2.75W。
10.一种如权利要求1-9任一项所述方法制备的动力电池极片。
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