一种锂离子电池负极结构及其制造方法
【专利摘要】本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池负极结构及其制造方法。该负极结构包括铜箔以及在所述铜箔上涂布的负极材料，其中，在所述铜箔的表面上设置有若干由碳形成的微突起。本发明提供的锂离子电池负极结构，通过在铜箔上设置碳微突起，以降低铜箔的表面能，提高浆料的浸润性，从而提高了负极材料与铜箔的粘结性能，减少电池在循环使用过程的掉粉现象，因此延长了电池的循环使用寿命，并且对电池的性能没有任何消极的影响；此外，该负极结构可降低浆料中粘结剂的含量，以提高电极活性物质的利用率。
【专利说明】一种锂离子电池负极结构及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池负极结构及其制造方法。【背景技术】
[0002]锂离子电池是最新一代的绿色高能充电电池。随着科学技术的不断进步，锂离子电池的能量密度与容量不断增加，锂离子电池以其优越的性能逐渐取代镍镉电池和镍氢电池，成为便携式电子设备的首选充电电池，在一些便携式数码设备、电动汽车、空间技术、国防工业等诸多方面具有广阔的应用前景。
[0003]然而，锂离子电池虽然性能比较优越，但在制作工艺上还存在一些问题，如在电池负极材料多使用水系涂布在铜箔上，这样涂布的电池负极极片很容易掉粉，导致电池的循环寿命缩短。目前解决此类问题最常用的方法是增加粘结剂用量，但粘结剂的用量增加会导致电池的性能下降，例如:内阻增大、比容量减少、循环寿命变差、生产成本升高等。
【发明内容】
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本发明的目的是提供一种锂离子电池负极结构及其制造方法，以便在保证锂离子电池性能的情况下延长电池的循环使用寿命。
[0006](二)技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种锂离子电池负极结构，包括铜箔以及在所述铜箔上涂布的负极材料，其中，在所述铜箔的表面上设置有若干由碳形成的微突起。
[0008]其中，所述微突起的高度为1-10 μ m。
[0009]其中，所述微突起均匀分布在所述铜箔上。
[0010]本发明还提供了一种锂离子电池，包括正极和负极，其特征在于，所述负极包括根据上述技术方案所述的负极结构。
[0011]本发明还提供了一种制造锂离子电池负极结构的方法，其包括以下步骤:
[0012]S1:铜箔进入喷涂室，在所述喷涂室内对所述铜箔喷涂有机物微珠；
[0013]S2:喷涂有有机物微珠的所述铜箔进入通有还原性或惰性气氛碳化裂解室，在所述裂解室内将有机物微珠裂解碳化成具有导电性的微突起；
[0014]S3:具有微突起的所述铜箔进入涂布机进行负极材料涂布。
[0015]其中，所述铜箔通过位于始端的放卷装置和位于终端的收卷装置依次通过所述喷涂室、裂解室和涂布机。
[0016](三)有益效果
[0017]上述技术方案所提供的锂离子电池负极结构，包括负极材料和铜箔，在铜箔的表面上设置有若干由碳形成的微突起，使得将传统的直接在铜箔表面涂布负极材料改为在有高导电性碳微突起的铜箔上涂布负极材料，以降低铜箔的表面能，提高浆料的浸润性，从而提高负极材料与铜箔的粘结性能，减少电池在循环过程的掉粉现象，因此延长了电池的循环使用寿命，并且对电池的性能没有任何消极的影响；此外，还可降低浆料中粘结剂的含量，以提高电极活性物质的利用率。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明的锂离子电池负极结构的一个优选实施例的结构示意图；
[0019]图2为锂离子电池负极结构的制造方法的流程图；
[0020]图3为喷涂室的结构示意图。
[0021]其中:1-负极材料；2_微突起；3_铜箔；4_放卷装置；5_喷涂室；6_碳化裂解室；7-涂布机；8_收卷装置；9_喷头。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0023]图1所示为本发明的锂离子电池负极结构的一个优选实施例。如图1所示，根据该实施例，本发明的锂离子电池负极结构包括铜箔3和涂布在铜箔3上的负极材料1，此外，在铜箔3的表面上设置有若干微突起2，该微突起2由碳形成，其高度为1-10 μ m。优选地，该微突起2均匀分布在铜箔3上，并与铜箔3结合牢固。本发明利用减小表面能，增大浸润面积的原理，通过在铜箔3上设置若干具有导电性的微突起2，使得该微突起2和电池负极材料I通过分子间作用力紧密结合，有效地增大了铜箔3与负极材料I的接触面积，使得负极材料I更牢固地粘结在铜箔3上。因此大大减少了负极材料3的脱落，延长了锂离子电池的循环使用寿命，并且对电池的性能没有任何消极的影响。此外，还可降低浆料中粘结剂的含量，以提高电极活性物质的利用率。
[0024]本发明还提供了一种制造上述锂离子电池负极结构的方法。如图2所示，该方法包括以下步骤:
[0025]S1:铜箔3进入喷涂室5，由喷涂室5内的喷头9在铜箔3上喷涂有机物微珠，该有机物微珠指的是聚乙烯、蔗糖、葡萄糖等可溶解于溶剂中的有机物形成的微小颗粒。
[0026]S2:喷涂有有机物微珠的铜箔3进入通有还原性或惰性气氛碳化裂解室6，在裂解室6内将有机物微珠裂解碳化成具有导电性的微突起2 ；
[0027]S3:具有微突起2的铜箔3进入市售的涂布机按常规负极涂布工艺进行负极材料涂布。
[0028]进一步地，铜箔3通过位于始端的放卷装置4和位于终端的收卷装置8依次通过所述喷涂室5、裂解室6和涂布机。
[0029]通过实际应用测试，证明本发明提出的锂离子电池负极结构，材料粘结牢固、掉粉极少，效果良好。在用传统的负极结构和本发明负极结构制作的18650型电池循环性能对比实验中，以容量保持率70%计，传统的负极结构电池可以循环约700次，而本发明的负极结构电池循环可以增至约1000次，因此，本发明的锂离子电池负极结构大大延长了锂离子电池的使用寿命。
[0030]以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关【技术领域】的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此所有等同的技术方案也属于本发明的保护范畴。
【权利要求】
1.一种锂离子电池负极结构，包括铜箔以及在所述铜箔上涂布的负极材料，其特征在于，在所述铜箔的表面上设置有若干由碳形成的微突起。
2.根据权利要求1所述的负极结构，其特征在于，所述微突起的高度为1-10μπι。
3.根据权利要求1所述的负极结构，其特征在于，所述微突起均匀分布在所述铜箔上。
4.一种锂离子电池，包括正极和负极，其特征在于，所述负极包括根据权利要求1至4中任一项所述的负极结构。
5.一种制造锂离子电池负极结构的方法，其特征在于，包括以下步骤: S1:铜猜进入嗔涂室，在所述嗔涂室内对所述铜猜嗔涂有机物微珠； S2:喷涂有有机物微珠的所述铜箔进入通有还原性或惰性气氛碳化裂解室，在所述裂解室内将有机物微珠裂解碳化成具有导电性的微突起； S3:具有微突起的所述铜箔进入涂布机进行负极材料涂布。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述铜箔通过位于始端的放卷装置和位于终端的收卷装置依次通过所述喷涂室、裂解室和涂布机。
【文档编号】H01M4/13GK103545534SQ201310439360
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年9月24日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】刘登科, 刘宇, 郑彦俊 申请人:北京鼎能开源电池科技股份有限公司