一种高倍率锂离子电池正极极片的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于裡离子电池极片制备领域，具体的说是在集流体表面涂覆底涂液W提 高裡离子电池的综合性能。
【背景技术】
[0002] 憐酸铁裡是近几年发展起来的一种新型储能电池，并W其安全性能高、循环寿命 长、环境友好等优点成为一种新型动力电池。但是由于憐酸铁裡的导电性较差，需要在憐酸 铁裡中渗杂一些导电剂来改善其材料的导电性能，并提高其活性材料间离子的导电性能， 而对活性材料与集流体侣锥之间的导电性能并未改善。由于憐酸铁裡一次粒子颗粒直径较 小，其与侣锥表面的接触是点接触，憐酸铁裡活性材料与集流体侣锥粘结差，造成电池的内 阻及其极化增加，并影响到电池的倍率性能、循环性能。
[0003] 集流体底涂技术是近几年发展起来的一种新型技术，即在集流体表面涂覆一层含 有导电剂的底涂液，来改善电池的倍率性能和循环性能，尤其对于低电导率的憐酸铁裡材 料材料尤其明显，同时存在涂层厚度使电极集流体的体积占用比增加，降低了活性物质的 担载量，从而降低了电池的整体容量的问题。而金属泡沫作为集流体可W解决活性物质占 有比低的缺点。
[0004] 由于泡沫金属内存在着高孔率的=维孔隙，可W使得活性物质填充在该孔隙内， 而不是像锥体集流体那样只能涂敷在其表面。而活性物质填充在泡沫金属内的高孔率=维 孔隙内后，不但增大了填充率，而且由于泡沫金属本身的=维孔隙结构和高孔率更有利于 电流密度的均匀分布和电解液渗透、均匀分布，从而可W提高裡离子电池的活性物质利用 率，裡离子电池的容量发挥和倍率放电性能。相反，对于金属锥材，活性物质只能分布在集 流体的表面，转化成化学能的电能主要靠集流体传递给活性物质，靠近集流体的活性物质 和远离集流体的活性物质在电能的分配上差异很大，越靠近集流体，其所分配的电能越多 同时也越均匀，越远离集流体，其所分配的电能越少。可W看出由于裡离子电池集流体采用 的金属锥材导致了裡离子电池活性物质输入和输出W及在转化过程中能量的不均匀性，影 响到了活性物质利用率的提高。而大规模商品化的泡沫金属有泡沫铜和泡沫儀，铜的氧化 电位很低不适合做正极集流体，而儀的理论氧化电位约为3.8V，接近于憐酸铁裡的限制电 压3.65V，但实际应用中由于儀表面的非理性状态，导致其氧化电位降低，所W纯泡沫儀未 曾应用于商品化的憐酸铁裡体系裡电池中，需要在其表面电锻一层物质方能满足裡离子电 池的需求。
【发明内容】
[0005] 针对目前裡离子电池极片粘附力差及其电池倍率型能差、循环性能一般及其能量 密度不高等问题，本发明提供了一种在提高裡离子电池极片粘附力、裡离子电池倍率性能 的同时，又能提高裡离子电池能量密度的电池正极极片的制备方法。
[0006] 本发明的技术方案是通过W下方式实现的：一种高倍率裡离子电池正极极片的制 备方法，W重量份计，其特征在于:首先配置复合底涂液，之后通过凹版印刷或喷涂技术涂 覆在泡沫儀正极集流体表面，涂覆厚度为Iym，干燥制得正极底涂极片，再在其表面涂覆正 极憐酸铁裡浆料，并经过干燥、漉压、切片工序制备出正极极片。
[0007] 所述的复合底涂液由粘结剂、导电聚合物、渗杂剂、导电剂、有机溶剂的组成;其比 例为:粘结剂:导电聚合物:渗杂剂:导电剂:有机溶剂=5~50:5~10:0.1~1:1~20:100。
[0008] 所述的粘结剂为聚偏氣乙締(PVD巧，导电聚合物为聚苯胺、聚化咯、聚嚷吩中的一 种，渗杂剂为苯横酸，有机溶剂为N-甲基化咯烧酬(NMP)。
[0009] 所述的泡沫儀的孔隙率为60~90%。
[0010] 本发明的有益效果：1)采用改性泡沫儀，活性物质填充在泡沫金属内的高孔率= 维孔隙内后，不但增大了填充率，而且由于泡沫金属本身的=维孔隙结构和高孔率更有利 于电流密度的均匀分布和电解液渗透、均匀分布，从而可W提高裡离子电池的活性物质利 用率，提高裡离子电池的容量和倍率放电性能。同时又可W提高充放电过程中的热量平衡， 提高其电池的循环倍率等性能。2)采用所述的复合导电液，由于导电液中的具有导电聚合 物，可W提高裡离子及其电子的传输速率，提高其材料大倍率放电能力。3)改性泡沫儀相对 于泡沫儀由于在其表面涂覆有防止电解液腐蚀物质、可W降低由于电解液及其底涂液腐蚀 造成的集流体内阻增大，并因此提高裡离子电池的电化学性能。
【附图说明】
[0011] 图1、本发明正极极片的结构示意图。
[001 ^ 图中：11为棘性物质层，12为底涂层，13为网状集流体。
【具体实施方式】
[0013] -种高倍率裡离子电池正极极片的制备方法，首先配置复合底涂液，之后通过凹 版印刷或喷涂技术涂覆在泡沫儀正极集流体表面，干燥制得正极底涂极片，再在其表面涂 覆正极憐酸铁裡浆料，并经过干燥、漉压、切片工序制出正极极片。
[0014] 实施例1: 1、 复合底涂液的组成为:依次称取30评VDF粘结剂、地聚苯胺、0.5g苯横酸、IOgSP导电 剂和100gNMP有机溶剂投入到超声分散机中，并超声分散均匀得到油性复合底涂液； 2、 选取孔隙率为80%的改性泡沫儀，并采用凹版印刷技术将上述油性复合底涂液涂覆 在泡沫儀上，涂覆厚度为Iym，干燥完毕后，再通过涂布机在其表面涂覆憐酸铁裡浆料，并经 过干燥、漉压、切片得到正极极片。
[001引实施例2: 1、 复合底涂液的组成为，依次称取5.0评VDF粘结剂、5. Og聚苯胺、0.1 g苯横酸、1. Og SP 导电剂及其100gNMP有机溶剂投入到超声分散机中，并超声分散均匀得到油性复合底涂液； 2、 选取孔隙率为60%的改性泡沫儀，并采用凹版印刷技术将上述油性复合底涂液涂覆 在泡沫儀上，涂覆厚度为Iym，干燥完毕后，再通过涂布机在其表面涂覆憐酸铁裡浆料，并经 过干燥、切片、漉压得到正极极片。
[0016] 实施例3: 1、复合底涂液的组成为，依次称取50评VDF粘结剂、IOg聚苯胺、1. Og苯横酸、20g SP导 电剂及其100gNMP有机溶剂投入到超声分散机中，并超声分散均匀得到油性复合底涂液； 2、选取孔隙率为90%的改性泡沫儀，并采用凹版印刷技术将上述油性复合底涂液涂覆 在泡沫儀上，涂覆厚度为Iym，干燥完毕后，再通过涂布机在其表面憐酸铁裡浆料，并经过干 燥、漉压、切片得到正极极片。
[0017] 对比例1: 步骤1与实施例1相同，差别在于无步骤1中底涂液成分为只有粘结剂、导电剂、溶剂，其 它与实施例1相同。
[001引对比例2: 步骤1与实施例1相同，差别在于步骤2中集流体选择侣锥。
[0019] 对比例3: 采用憐酸铁裡浆料涂覆在80%泡沫儀上，并经过干燥、漉压、切片得到正极极片。
[0020] 1)物化性能测试： 分别选取实施例^3和对比例^3的正极极片测试其极片粘附力及其吸液保液能力。
[0021] 粘附力测试标准:选取5mm X 30mm正极极片粘贴于3M胶带上，之后采用万能拉力机 测试其极片的粘附力。
[0022] 图1为实施例制备出的极片结构图，其中11为活性物质层，12为底涂层，13为集流 体泡沫儀。
[0023] 表1、实施例与对比例的物化性能比较
由表1可W看出，实施例与对比例相比，在材料吸液保液能力及其极片粘附力方面得到 大幅提高，一方面是由于实施例所选用集流体泡沫儀具有较高的孔隙率及其与活性物质较 大的接触面积，从而提高材料对电解液的吸液保液能力，同时由于对比例活性物质与集流 体是点接触，而实施例由于采用底涂技术使其活性物质与底涂层是面接触，从而提高极片 的粘附力。
[0024] 2)电化学性能测试：W实施例1~3和对比例1~3制备出的极片作为正极集流体，憐 酸铁裡作为正极，并W人造石墨作为负极材料，采用LiPF6/EC+DEC(体积比1:1 )为电解 液，Celgard 2400膜为隔膜，制备出5AH软包电池41、42、43、81、82、83测试其软包电池的 倍率性能和循环性能，及其计算出能量密度。
[0025] 表2、实施例与对比例电池的倍率性能、循环性能及其能量密度比较
由表2可W看出，实施例由于在活性物质与集流体之间增加一层底涂层，从而使活性物 质与集流体之间的点接触变为面接触，降低其极片内阻，并提高其电池的倍率性能。同时由 于底涂层可W将电解液与集流体隔离开，防止电池在长期循环过程中电解液对集流体的腐 蚀，提高其电池的结构稳定性，并因此提高电池的循环性能。而实施例所用集流体为泡沫孔 装泡沫儀，其泡沫儀之间可W容纳部分活性物质，从而又可W提高其材料的能量密度。
【主权项】
1. 一种高倍率锂离子电池正极极片的制备方法，以重量份计，其特征在于:首先配置复 合底涂液，之后通过凹版印刷或喷涂技术涂覆在泡沫镍正极集流体表面，干燥制得正极底 涂极片，再在其表面涂覆正极磷酸铁锂浆料，并经过干燥、辊压、切片工序制备出正极极片。2. 根据权利要求1所述的一种高倍率锂离子电池正极极片和制备方法，其特征在于:所 述的复合底涂液由粘结剂、导电聚合物、掺杂剂、导电剂、有机溶剂的组成;其比例为:粘结 剂:导电聚合物:掺杂剂:导电剂:有机溶剂=5~50:5~10:0.1~1:1~20:100。3. 根据权利要求2所述的一种高倍率锂离子电池正极极片的制备方法，其特征在于:所 述的粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)，导电聚合物为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩中的一种，掺杂剂 为苯磺酸，有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)。4. 根据权利要求1所述的一种高倍率锂离子电池正极极片的制备方法，其特征在于:所 述的泡沫镍的孔隙率为60~90%。
【专利摘要】一种高倍率锂离子电池正极极片的制备方法，其特征在于：首先配置复合底涂液，之后通过凹版印刷或喷涂技术涂覆在泡沫镍正极集流体表面，干燥制得正极底涂极片，再在其表面涂覆正极磷酸铁锂浆料，并经过干燥、辊切工序制备出正极极片。本发明，制备的正极极片发挥其底涂层的高导电性、高粘附力、耐腐蚀的优点及其网状集流体体积能量密度小的优点，极大的提高了极片在锂离子电池中的循环性能、倍率性能，同时又提高了电池的能量密度，采用此极片制备出的锂离子电池尤其适合于混合动力汽车上的使用。
【IPC分类】H01M4/74, H01M4/1397, H01M4/66, H01M10/0525
【公开号】CN105633353
【申请号】CN201610147897
【发明人】丁建民
【申请人】江苏乐能电池股份有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年3月16日