电池的制作方法_2

文档序号:9575541阅读:来源:国知局
的材料选自碳基材料、金属或合金中的一种。
[0038] 碳基材料选自玻璃碳、石墨巧、石墨片、泡沫碳、碳租、碳布、碳纤维中的一种。在具 体的实施方式中,正极集流体为石墨,如商业化的石墨压制的巧,其中石墨所占的重量比例 范围为90-100%。
[0039]金属包括Ni、Al、化、化、Pb、Ti、化、Mo、Co、Ag或经过纯化处理的上述金属中的一 种。
[0040] 合金包括不镑钢、碳钢、Al合金、Ni合金、Ti合金、化合金、Co合金、Ti-Pt合金、 Pt-化合金或经过纯化处理的上述金属中的一种。
[0041] 不镑钢包括不镑钢网、不镑钢巧,不镑钢的型号包括但不仅限于不镑钢304或者 不镑钢316或者不镑钢316L中的一种。
[0042] 优选的,对正极集流体进行纯化处理,其的主要目的是,使正极集流体的表面形成 一层纯化的氧化膜,从而在电池充放电过程中,能起到稳定的收集和传导电子的作用,而不 会参与电池反应,保证电池性能稳定。正极集流体纯化处理方法包括化学纯化处理或电化 学纯化处理。
[0043] 化学纯化处理包括通过氧化剂氧化正极集流体,使正极集流体表面形成纯化膜。 氧化剂选择的原则为氧化剂能使正极集流体表面形成一层纯化膜而不会溶解正极集流体。 氧化剂选自但不仅限于浓硝酸或硫酸高饰(Ce (S〇4) 2)。
[0044] 电化学纯化处理包括对正极集流体进行电化学氧化或对含有正极集流体的电池 进行充放电处理,使正极集流体表面形成纯化膜。
[0045] 更加优选的,正极还包括负载正极活性物质的复合集流体,复合集流体包括正极 集流体和包覆在正极集流体上导电膜。
[0046] 导电膜的选材必须满足在水系电解液中可W稳定存在、不溶于电解液、不发生溶 胀、高电压不能被氧化、易于加工成致密、不透水并且导电的膜。一方面,导电膜对正极集流 体可W起到保护作用,避免水系电解液对正极集流体的腐蚀。另一方面,有利于降低正极片 与正极集流体之间的接触内阻,提高电池的能量。
[0047] 优选的,导电膜的厚度为10 U m~2mm,导电膜不仅能够有效的起到保护正极集流 体的作用,而且有利于降低正极活性物质与正极集流体之间的接触内阻,提高电池的能量。
[0048] 正极集流体具有相对设置的第一面和第二面,优选的,正极集流体的第一面和第 二面均包覆有导电膜。
[0049] 导电膜包含作为必要组分的聚合物,聚合物占导电膜的重量比重为50~95%,优 选的,聚合物选自热塑性聚合物。为了使导电膜能够导电,有两种可行的形式:(1)聚合物 为导电聚合物;(2)除了聚合物之外,导电膜还包含导电填料。
[0050] 导电聚合物选材要求为具有导电能力但电化学惰性,即不会作为电荷转移介质的 离子导电。具体的,导电聚合物包括但不仅限于聚己快、聚化咯、聚喔吩、聚苯硫離、聚苯胺、 聚丙帰腊、聚哇晰、聚对苯撑(polyparaphenylene)及其任意混合物。导电聚合物本身就具 有导电性,但还可W对导电聚合物进行渗杂或改性W进一步提高其导电能力。从导电性能 和电池中的稳定使用考量,导电聚合物优选聚苯胺、聚化咯、聚喔吩和聚己快。
[0051] 同样的,导电填料的选材要求为表面积小、难于氧化、结晶度高、具有导电性但电 化学惰性,即不会作为电荷转移介质的离子导电。
[0052] 导电填料的材料包括但不仅限于导电聚合物、碳基材料或金属氧化物。导电填料 在导电膜中的质量百分比范围为5~50%。导电填料的平均粒径并没有特别限定,通常范 围在 IOOnm ~100 y m。
[0053] 当导电膜中包含导电填料时,导电膜中的聚合物优选包含起到结合导电填料作用 的非导电聚合物,非导电聚合物增强了导电填料的结合,改善了电池的可靠性。优选的,非 导电聚合物为热塑性聚合物。
[0054] 具体的,热塑性聚合物包括但不仅限于聚帰姪如聚己帰、聚丙帰,聚了帰,聚氯己 帰,聚苯己帰,聚醜胺,聚碳酸醋,聚甲基丙帰酸甲醋,聚甲醒,聚苯離,聚讽,聚離讽、了苯橡 胶或聚偏氣己帰中的一种或多种。其中,优选为聚帰姪、聚醜胺和聚偏氣己帰。送些聚合物 容易通过热而烙化,因此容易与正极集流体复合在一起。此外,送些聚合物具有大电位窗 口,从而使正极稳定并为电池输出密度节省重量。优选的,导电膜通过热压复合、抽真空或 喷涂的方式结合到正极集流体上。
[00巧]在具体的实施方式中,制备正极时,除了正极活性物质之外,还包括石墨导电剂 SFG。W正极的质量百分比为基准,其中,活性物质的质量百分含量为80%~90%。本发 明中,在正极添加石墨导电剂SFG,相对于添加石墨导电剂KS W及己快黑等其他各种常用 正极导电剂而言,不仅具有良好的导电性,还具有各向异性,添加在本发明的电池体系正极 中,能够明显改善电池的浮充问题和自放电问题,提高电池性能。正极所添加的石墨导电剂 SFG可W包括SFG-6或SFG-15等各种不同颗粒尺寸或者不同性能参数的SFG中的一种或 几种,具体的,W正极的质量百分比为基准,添加到正极中的石墨导电剂SFG的质量百分含 量为5%~10%。进一步优选的,W正极的质量百分比为基准,添加到正极中的石墨导电剂SFG的质量百分含量为10%~12%。石墨导电剂SFG可W直接与正极活性物质混合制备正 极浆料从而制得正极,也可W其他方式加入到正极中。
[0056] 在具体的实施方式中,制备正极时,除了正极活性物质和石墨导电剂SFG之外,通 常可能还会添加正极粘结剂来提升正极的性能。
[0057] 正极粘结剂可W选自聚己帰氧化物、聚丙帰氧化物,聚丙帰腊、聚醜亚胺、聚醋、聚 離、氣化聚合物、聚二己帰基聚己二醇、聚己二醇二丙帰酸醋、聚己二醇二甲基丙帰酸中的 一种、或上述聚合物的混合物及衍生物。更优选地,正极粘结剂选自聚四氣己帰(PTFE)、聚 偏氣己帰(PVD巧或了苯橡胶(SBR)。
[0058] 电池的负极,发生电化学反应的物质为第二金属,第二金属能够氧化溶解为第二 金属离子且第二金属离子能可逆还原沉积为第二金属。优选的实施方式中,第二金属离子 为儘离子、铁离子、铜离子、锋离子、館离子、媒离子、锡离子或铅离子。
[0059] 电池的负极,根据结构W及作用的不同,可W为W下H种不同的形式:
[0060] 在第一优选实施方式中,负极仅包括负极集流体,并且负极集流体仅作为电子传 导和收集的载体,不参与电化学反应。
[0061] 负极集流体的材料选自金属Ni、化、Ag、PKMn、SnJe、Al或经过纯化处理的上述 金属中的至少一种,或者单质娃,或者碳基材料;其中,碳基材料包括石墨材料,比如商业化 的石墨压制的巧,其中石墨所占的重量比例范围为90~100%。负极集流体的材料还可W 选自不镑钢或经纯化处理的不镑钢。不镑钢包括但不仅限于不镑钢网和不镑钢巧,同样的, 不镑钢的型号可W是300系列的不镑钢,如不镑钢304或者不镑钢316或者不镑钢316L。 另外,负极集流体还可W选自含有析氨电位高的锥/涂层的金属,从而降低负极副反应的 发生。锥/涂层选自含有C、Sn、In、Ag、PKCo的单质,合金,或者氧化物中至少一种。锥/ 涂层的厚度范围为1~lOOOnm。例如;在铜巧或石墨巧的负极集流体表面锥上锡,铅或银。
[0062] 在第二优选实施方式中,负极除了负极集流体,还包括负载在负极集流体上的负 极活性物质。负极活性物质为第二金属,第二金属包括其单质。优选地,负极活性物质为 Zn、化、Fe、Cr、Cu、Mn、Sn或Pb。
[0063] 其中,负极集流体可W参考第一优选实施方式,在此不再赏述。
[0064] 第二金属W片状或者粉末状存在。
[0065] 当采用第二金属片作为负极活性物质时,第二金属片与负极集流体形成复合层。
[0066] 具体的实施方式中,制备负极时,除了负极活性物质第二金属粉末之外,根据实际 情况,还根据需要添加负极导电剂和负极粘结剂来提升负极的性能。
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