CN1581538A

CN1581538A - 一种二次金属锂电池负极的制造方法

Info

Publication number: CN1581538A
Application number: CNA2004100273594A
Authority: CN
Inventors: 郭春泰; 陈国荣; 王洪
Original assignee: Huizhou TCL Jinneng Battery Co Ltd
Current assignee: Huizhou TCL Jinneng Battery Co Ltd
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2004-05-21
Publication date: 2005-02-16

Abstract

一种二次金属锂电池负极的制造方法，该方法以金属网为骨架，在其两侧粘贴锂箔，外侧再垫上PTFE膜后用双辊压机辊压，使锂箔牢固地粘附于金属网的两侧；或以金属网为骨架，在其两侧喷涂导电胶后粘贴锂箔，再用双辊压机辊压使锂箔牢固地粘附于金属网的两侧；将制备好的锂箔金属网浸入组份为PVDF与全氟丙烯的共聚物，气相二氧化硅，三氧化二铝微粉，四氢呋喃的处理液中处理；第三冲切出极耳。由于锂箔与金属网紧密结合，降低了使用中锂原子的沉积量，而金属网的网格细密也有效限制或阻止了锂结晶体的生长，有效避免和解决了锂结晶枝刺破隔膜的现象，大幅度提高了电池的循环使用寿命。

Description

一种二次金属锂电池负极的制造方法

技术领域

本发明涉及一种金属锂电池的制造方法，特别是指一种二次金属锂电池负极的制造方法。

背景技术

各种移动电子产品的集成度的提高和功能的增加，对电池容量的要求也越来越大。由于二次金属锂电池的负极是由金属锂或其合金制成，而锂金属的理论比容量是常规碳负极材料石墨的十倍左右，因此以金属锂作为负极的锂二次电池的研究成为近年来的一个热点。随着研究的成熟，锂离子电池以其高的比能量、优良的的循环性能、高的工作电压及良好的低温性能被广泛应用于当今的如手机、手提电脑、便携式DVD、MP3、PDA、兰牙耳机、航模、星际飞行器、军用设施及移动基站等各种移动电子产品中。锂电池的基本结构包含正极、负极和其间的隔膜，对由金属锂或其合金制成的二次金属锂电池的负极一般是直接接上极耳就使用，由这样的负极构成的电池，在充放电循环过程中易产生锂的枝状结晶，导致隔膜被刺破造成电池短路，因此电池的循环使用寿命较低。采取什么样的措施来降低或减少锂枝晶的生成机会呢？

发明内容

本发明的目的是提供一种降低或减少锂电池负极表面锂结晶问题的二次金属锂电池的制造方法。

根据上述目的设计了一种二次金属锂电池负极的制造方法，该方法按以下步骤进行，首先，以金属网为骨架，在金属网的两侧粘贴锂金属箔，在锂箔的外侧垫上PTFE膜，然后通过双辊压机辊压使锂箔牢固地粘附于金属网的两侧；或者以金属网为骨架，在金属网的两侧分别喷涂上导电胶后粘贴锂金属箔，再通过双辊压机辊压使锂箔牢固地粘附于金属网的两侧；其次，将两侧粘附有锂箔的金属网浸入处理液处理，处理液的组份为PVDF与全氟丙烯的共聚物，气相二氧化硅，三氧化二铝微粉，四氢呋喃；第三，冲切出极耳。

其中，金属网用金属铜、或镍、或不锈钢丝编织而成；而导电胶组份为丙烯酸(酯)接枝改性的聚偏氟乙烯PVDF树脂和导电乙炔碳黑，其各组份的重量百分比为丙烯酸(酯)接枝改性的聚偏氟乙烯PVDF树脂∶导电乙炔碳黑＝20～40∶80～60。。实施时，金属锂箔的厚度应控制在10～20微米；双辊压机的工作温度为100～200℃。

处理液各组份的重量百分比为聚偏氟乙烯PVDF与全氟丙烯的共聚物1～5，气相二氧化硅0.1～0.5，三氧化二铝微粉2～10，四氢呋喃85～95。金属网经处理液处理后，在其表面形成一层厚度在1～10微米的坚固的多孔膜。在向金属网上粘贴金属锂箔时，在裁剪好的金属上留有预留边，极耳位于预留边上。在极耳底端与包装膜接触部分涂敷有聚丙烯热熔胶。

本发明与现有技术相比，有效解决了锂结晶枝生成问题，其原理是：由于锂箔与金属网紧密结合，降低了使用中锂原子的沉积量，加之金属网的网格细密也有效限制或阻止了锂结晶体的生长，有效避免和解决了锂结晶枝刺破隔膜的现象，大幅度提高了电池的循环使用寿命。

具体实施方案

本发明的思路是通过减少锂原子的沉积和降低沉积速度来降低锂结晶枝的生成率。首先要降低使用中锂原子的沉积和降低沉积速度，其次要控制锂结晶的生长特别是阻止结晶枝的生成。

以下是本发明的非限定性实施例，具体数据和配比可根据实际情况进行实时调整而对结果无关键影响。

第一种实施方案。在加工过程中，首先将15微米厚的锂金属箔分别粘贴在金属铜、不锈钢或镍网的两侧，完成粘贴后在锂箔的外侧垫上聚四氟乙烯PTEE膜，然后使该组合通过160℃的双辊压机辊压，以便使锂金属膜熔化并牢固粘附于金属网的两侧。应注意的是，粘贴过程中应预留足够的边缘以备冲切极耳之需，至此负极制作的第一步骨架及粘贴锂金属已完成。

其次，将负极浸入处理液中进行处理。处理液的组份及重量百分比为聚偏氟乙烯PVDF与全氟丙烯的共聚物2，气相二氧化硅0.2，三氧化二铝微粉5，四氢呋喃92.8。在处理液中浸泡的过程中会在负极表面均匀地沉积一层厚度1～10微米的坚固的多孔膜，厚度与浸泡时间长短密切相关。最好的处理时间是将负极带在以每秒2.5～5.0mm的速度经过处理液。

然后，在网的预留边上冲切出极耳，再在极耳的底端与包装膜接触部分热复合上改性聚丙烯热熔胶，便完成了负极的制作，并可将该负极用于二次金属锂电池的组装。所述的热熔胶是改性的聚丙烯PP料，或聚乙烯PE料或其它高分子聚合物。

第二种实施方案。在加工过程中，首先在金属铜、不锈钢或镍网的两侧分别均匀地喷涂上导电胶后，将15微米厚的锂金属箔分别粘贴于金属网的两侧，并在网的边缘处预留出足够的边缘以备冲切极耳之需，然后使该组合通过100℃的双辊压机辊压，以便使锂金属膜牢固地粘附于金属网的两侧，至此负极制作的第一步骨架及粘贴锂金属已完成。其中，导电胶的组份及其重量百分比为：70％丙烯酸(酯)接枝改性的PVDF树脂和30％导电乙炔碳黑，丙烯酸(酯)接枝改性的PVDF树脂中含30％的丙烯酸及70％的PVDF；当然导电胶也可是其它导电高分子物质或可常温固化的其它组合。

其余步骤与方案一相同。

组装电池时，用上述两实施例的方法制出的负极作为负极，钴酸锂LiCoO₂作正极，PP多孔膜为隔膜，1摩尔LiPF₆(EC/DEC＝1∶1)为电解液，外壳用铝塑复合膜制成。完成电池成品后，电池在充放电测试仪上进行循环，充放电电流为1C₅/2A(电池容量的1/2电流值)，充电截止电压为4.15伏，放电截止电压为3伏，当电池容量下降至80％时循环次数分别为155周和197周(即两种负极制作的两只电池性能有些差别，属正常现象)。根据本发明制作的锂电池与现有技术相比，电池放电电压曲线的平台平整度好、质量高，充电至电池容量的70％以上时都可以在3.9伏附近放出，3.6伏以下放出的容量非常少，只有5％左右。

Claims

1、一种二次金属锂电池负极的制造方法，其特征是该方法按以下步骤进行，

首先，以金属网为骨架，在金属网的两侧粘贴锂金属箔，在锂箔的外侧垫上聚四氟乙烯PTFE膜，然后通过双辊压机辊压使锂箔牢固地粘附于金属网的两侧；或者

以金属网为骨架，在金属网的两侧分别喷涂上导电胶后粘贴锂金属箔，再通过双辊压机辊压使锂箔牢固地粘附于金属网的两侧；

其次，将两侧粘附有锂箔的金属网浸入处理液处理，处理液的组份为聚偏氟乙烯PVDF与全氟丙烯的共聚物，气相二氧化硅，三氧化二铝微粉，四氢呋喃；

第三，冲切出极耳。

2、根据权利要求1所述负极的制造方法，其特征是所述的金属网用金属铜、或镍、或不锈钢丝编织而成。

3、根据权利要求1所述负极的制造方法，其特征是所述的导电胶组份为丙烯酸或酯接枝改性的聚偏氟乙烯PVDF树脂和导电乙炔碳黑。

4、根据权利要求3所述负极的制造方法，其特征是所述的导电胶各组份的重量百分比为改性聚偏氟乙烯PVDF∶导电碳黑＝20～40∶80～60。

5、根据权利要求1所述负极的制造方法，其特征是所述的金属锂箔厚度为10～20微米。

6、根据权利要求1所述负极的制造方法，其特征是所述的双辊压机的工作温度为100～200℃。

7、根据权利要求1所述负极的制造方法，其特征是所述的处理液各组份的重量百分比为

聚偏氟乙烯PVDF与全氟丙烯的共聚物1～5，气相二氧化硅0.1～0.5，三氧化二铝微粉2～10，四氢呋喃85～95。

8、根据权利要求7所述负极的制造方法，其特征是金属网经处理液处理后，在其表面形成一层厚度在1～10微米的坚固的多孔膜。

9、根据权利要求1～7任一项所述负极的制造方法，其特征是在向金属网上粘贴金属锂箔时，在裁剪好的金属上留有预留边，极耳位于预留边上。

10、根据权利要求9所述负极的制造方法，其特征是在极耳底端与包装膜接触部分涂敷有聚丙烯热熔胶。