一种锂离子电池正极集流体铝箔的表面处理方法
【专利摘要】一种锂离子电池正极集流体铝箔的表面处理方法,属于锂离子电池【技术领域】。是将铝箔浸泡在碱溶液中，浸泡的时间为30～90s；将铝箔从碱溶液中取出，然后浸泡在热去离子水中；再将铝箔取出后浸泡在室温下的去离子水中；将铝箔取出，然后浸泡在硝酸溶液中30～60s，再将铝箔取出后浸泡在去离子水中；将铝箔取出，然后浸泡在转化溶液中90～150s；再将铝箔取出后浸泡在去离子水中；将铝箔取出，在室温下干燥6～8小时，从而实现对锂离子电池正极集流体铝箔的表面处理。本发明处理后的铝箔更好地发挥了集流体的特性，促进了活性材料与集流体之间的电子快速转移，降低了集流体与活性材料之间的接触电阻。
【专利说明】一种锂离子电池正极集流体铝箔的表面处理方法
【技术领域】
[0001]本发明属于锂离子电池【技术领域】，具体涉及一种锂离子电池正极集流体铝箔的表面处理方法。
【背景技术】
[0002]从20世纪90年代初，锂离子电池开始产业化，2008年锂离子电池销售量超过30亿只，全球年销售额超过500亿美元，应用领域遍及各电源使用领域。在电动工具方面，锂离子电池的性能优势越来越明显，预期其替代Ni/MH Ni/Cd电池的速度将加快，并在未来5年内完成销售比重高低的转化。在备用电源方面，锂离子电池已开始应用。备用电源方面电池需求量巨大，在这个领域锂离子电池具有非常大的市场潜力。另外作为节能设备的储能电源，锂离子电池已有应用实例，这个市场的发展也将带动锂离子电池出货量的上升。电池技术的发展促进了应用领域的扩大，而应用领域的扩大又要求锂离子电池具有更高的性能更高的安全性可以说更安全更高容量更长寿命更高倍率将永远是锂电人技术追求的宿命。
[0003]集流体作为锂离子电池的重要组成部分，其电化学特性很大程度上影响到锂离子电池的整体性能。铝箔作为市场正在使用的最佳的锂离子电池正极集流体，在工业生产中其表面易形成致密的氧化铝薄膜，严重影响了其导电性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是对锂离子电池正极集流体铝箔表面进行处理，增加其导电性、减小其内阻从而增加其循环次数。本发明提供了一种锂离子电池正极集流体铝箔的表面处理方法。
[0005]本发明所述的一种锂离子电池正极集流体铝箔的表面处理方法，其步骤如下:
[0006]I)将铝箔浸泡在碱溶液中，浸泡的时间为30?90s ；
[0007]2)将铝箔从碱溶液中取出，然后浸泡在热去离子水中；再将铝箔取出后浸泡在室温下的去离子水中；
[0008]3)将铝箔取出，然后浸泡在硝酸溶液中30?60s，再将铝箔取出后浸泡在去离子水中；
[0009]4)将铝箔取出，然后浸泡在转化溶液中90?150s ;再将铝箔取出后浸泡在去离子水中；
[0010]5)将铝箔取出，在室温下干燥6?8小时，从而实现对锂离子电池正极集流体铝箔的表面处理。
[0011]本发明所使用的碱溶液为NaOH溶液，其浓度为60?70g/L ;所使用的硝酸溶液浓度为250?300g/L ;热去离子水的温度为50?60°C;转化液组成为三氧化铬4?6g/L，氟锆酸钾3?5g/L，氟化钠2?4g/L，铁氰化钾2?5g/L，硼酸1.2?3g/L，表面活性剂4?10mg/L，转化液的pH值在1.4?3.8的范围内。所有在去离子水中的浸泡时间均为20?50so[0012]表面活性剂为异构脂肪醇聚氧乙烯醚，主要成分为异构醇与环氧乙烷加成物，德国贝斯曼品牌，广州君鑫化工科技有限公司生产。
[0013]本发明的特点是:
[0014](I)本发明是采用氧化还原法将集流体铝箔表面的氧化层及一些杂质去除掉，其表面形成致密的导电薄膜，防止铝箔表面再一次的被氧化。
[0015](2)本发明处理后的铝箔更好地发挥了集流体的特性，促进了活性材料与集流体之间的电子快速转移，降低了集流体与活性材料之间的接触电阻。
[0016](3)采用本发明处理后的铝箔并没有破坏其表面平整性，这样使接下来的正电极制备变得更容易。
[0017](4)本发明所采用的处理方法相比其他方法操作要更简单，操作所需要的条件更少，成本较低廉，转化溶液可以循环使用，工作环境比较随意，制备过程无危险性，对人体无害，对环境无污染。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1:实施例1制备的锂离子电池的内阻大小对比曲线；
[0019]曲线I为未处理铝箔的锂离子电池，曲线2为处理铝箔的锂离子电池；
[0020]图2:实施例2制备的锂离子电池的最大容量下降比率曲线；
[0021]曲线I为未处理铝箔的锂离子电池，曲线2为处理铝箔的锂离子电池。
【具体实施方式】
[0022]实施例1
[0023]对于处理前的铝箔需用抹布擦拭其表面，将表面存有的可见颗粒处理掉。
[0024]准备7个0.5mX3mX0.2m的玻璃槽(底面积是1.5m2)，在室温20°C下。第一个玻璃槽装IOcm深的65g/L的NaOH的溶液；第二个装深0.1米，保持55°C的热去离子水；第三个、第五和第七个都装0.15米深的去离子水；第四个装0.1米深的硝酸，浓度为260g/L ;第六个装0.1米深的转化液，其组成三氧化铬5g/L，氟锆酸钾3.2g/L，氟化钠2g/L，铁氰化钾2g/L，硼酸2.8g/L，表面活性剂6mg/L，总的溶液pH=l.5。
[0025]将表面光滑的铝箔首先浸泡在第一个玻璃槽的溶液里42s的时间，转移到第二个玻璃槽中用55°C热去离子水浸泡30s，接着在第三个玻璃槽中用去离子水浸泡35s，然后浸泡在第四个玻璃槽中的溶液里50s,再用第五个玻璃槽中的去离子水浸泡35s,最后浸泡在第六个玻璃槽中2min，再用第七个玻璃槽中的去离子水浸泡40s，取出并在室温下干燥8小时。
[0026]采用此铝箔与未处理的铝箔作为集流体制作纽扣电池(型号CR2032)。制作完成后检测其导电性能。
[0027]如图1，结果表明经过转化处理后的铝箔作为集流体的锂离子电池的内阻要比未处理过的铝箔作为集流体的锂离子电池小。由此得出结论，处理过后的铝箔作为集流体具有更好的导电性，大大减小了锂离子电池的自放电，从而延长了锂离子电池的使用寿命。
[0028]实施例2
[0029]对于处理前的铝箔需用抹布擦拭其表面，将存有的可见颗粒处理掉。[0030]准备7个0.5mX3mX0.2m的玻璃槽(底面积是1.5m2)，在室温20°C下。第一个玻璃槽装0.1米深的64g/L的NaOH的溶液；第二个装深0.1米、保持55°C的热去离子水；第三个、第五和第七个都装0.15米深的去离子水；第四个装0.1深的硝酸，浓度为280g/L ;第六个装0.1米深的转化处理溶液，其组成三氧化铬:4.8g/L，氟锆酸钾:3.6g/L，氟化钠:2.4g/L，铁氰化钾:2.5g/L，硼酸:1.8g/L，表面活性剂:5mg/L，总的溶液pH=l.8。
[0031]将表面光滑的铝箔首先浸泡在第一个玻璃槽的溶液里50s的时间，转移到第二个玻璃槽中用55°C热去离子水浸泡30s，接着在第三个玻璃槽中用去离子水浸泡35s，然后浸泡在第四个玻璃槽中的溶液里50s,再用第五个玻璃槽中的去离子水浸泡35s,最后浸泡在第六个玻璃槽中2.5min，再用第七个玻璃槽中的去离子水浸泡40s，取出并在室温下干燥8小时。
[0032]采用此铝箔与未处理的铝箔作为集流体制作纽扣电池(型号CR2032)。制作完成后检测其循环性能下降比率(将纽扣电池循环充放电1000次，测量其最大容量下降比率)。
[0033]如图2，结果表明经过转化处理后的铝箔作为集流体的锂离子电池的循环容量下降比率要比未处理过的铝箔作为集流体的锂离子电池小。由此得出结论，转化处理后的铝箔作为集流体更能提高锂离子电池的循环性能，从而增加了锂离子电池的循环次数。
[0034]实施例3
[0035]对于处理前的铝箔需用抹布擦拭其表面，将存有的可见颗粒处理掉。
[0036]准备7个0.5mX3mX0.2m的玻璃槽(底面积是1.5m2)，在室温20°C下。第一个玻璃槽装IOcm深的68g/L的NaOH的溶液；第二个装深0.1米，保持55°C的热去离子水；第三个、第五和第七个都装0.15米深的去离子水；第四个装0.1深的硝酸，浓度为269g/L ;第六个装0.1米深的转化处理溶液，其组成三氧化铬:4.5g/L，氟锆酸钾:4.2g/L，氟化钠:3.52g/L，铁氰化钾:4.2g/L，硼酸:2.8g/L，表面活性剂:4mg/L，总的溶液pH=l.6。
[0037]将表面光滑的铝箔首先浸泡在第一个玻璃槽的溶液里30s的时间，转移到第二个玻璃槽中用55°C热去离子水浸泡30s，接着在第三个玻璃槽中用去离子水浸泡35s，然后浸泡在第四个玻璃槽中的溶液里50s,再用第五个玻璃槽中的去离子水浸泡35s,最后浸泡在第六个玻璃槽中2min，再用第七个玻璃槽中的去离子水浸泡40s，取出并在室温下干燥8小时。
[0038]采用此铝箔与未处理的铝箔作为集流体制作纽扣锂离子电池。制作完成后检测其导电性能来验证实施例1的结论，所的结论一样。
[0039]实施例4
[0040]对于处理前的铝箔需用抹布擦拭其表面，将存有的可见颗粒处理掉。
[0041]准备7个0.5mX3mX0.2m的玻璃槽(底面积是1.51112)，在室温201:下。第一个玻璃槽装IOcm深的62g/L的NaOH的溶液；第二个装深0.1米，保持55°C的热去离子水；第三个、第五和第七个都装0.15米深的去离子水；第四个装0.1深的硝酸，浓度为220g/L ;第六个装0.1米深的转化处理溶液，其组成三氧化铬:6g/L，氟锆酸钾:4.9g/L，氟化钠:3.6g/L，铁氰化钾:5g/L，硼酸:3g/L，表面活性剂:5mg/L，总的溶液pH=l.4。
[0042]将表面光滑的铝箔首先浸泡在第一个玻璃槽的溶液里60s的时间，转移到第二个玻璃槽中用55°C热去离子水浸泡30s，接着在第三个玻璃槽中用去离子水浸泡35s，然后浸泡在第四个玻璃槽中的溶液里50s,再用第五个玻璃槽中的去离子水浸泡35s,最后浸泡在第六个玻璃槽中1.5min，再用第七个玻璃槽中的去离子水浸泡40s，取出并在室温下干燥8小时
[0043]采用此铝箔与未处理的铝箔作为集流体制作纽扣锂离子电池。制作完成后检测其循环性能下降比率，来验证实施例2的结论，所的结论一样。
[0044]实施例5
[0045]对于处理前的铝箔需用抹布擦拭其表面，将存有的可见颗粒处理掉。
[0046]准备7个0.5mX3mX0.2m的玻璃槽(底面积是1.5m2)，在室温20°C下。第一个玻璃槽装IOcm深的60g/L的NaOH的溶液；第二个装深0.1米，保持55°C的热去离子水；第三个、第五和第七个都装0.15米深的去离子水；第四个装0.1深的硝酸，浓度为300g/L ;第六个装0.1米深的转化处理溶液，其组成三氧化铬:4.8g/L，氟锆酸钾:5g/L，氟化钠:4g/L，铁氰化钾:4.6g/L，硼酸:2.2g/L，表面活性剂:10mg/L，总的溶液pH=3.8。
[0047]将表面光滑的铝箔首先浸泡在第一个玻璃槽的溶液里20s的时间，转移到第二个玻璃槽中用55°C热去离子水浸泡30s，接着在第三个玻璃槽中用去离子水浸泡35s，然后浸泡在第四个玻璃槽中的溶液里50s,再用第五个玻璃槽中的去离子水浸泡35s,最后浸泡在第六个玻璃槽中2.5min，再用第七个玻璃槽中的去离子水浸泡40s，取出并在室温下干燥8小时。
[0048]采用此铝箔与未处理的铝箔作为集流体制作纽扣锂离子电池。制作完成后检测其循环性能下降比率，来验证实施例2的结论，所得结果一样。
【权利要求】
1.一种锂离子电池正极集流体铝箔的表面处理方法，其步骤如下: 1)将铝箔浸泡在碱溶液中，浸泡的时间为30?90s； 2)将铝箔从碱溶液中取出，然后浸泡在热去离子水中；再将铝箔取出后浸泡在室温下的去离子水中； 3)将铝箔取出，然后浸泡在硝酸溶液中30?60s，再将铝箔取出后浸泡在去离子水中；4)将铝箔取出，然后浸泡在转化溶液中90?150s;再将铝箔取出后浸泡在去离子水中； 5)将铝箔取出，在室温下干燥6?8小时，从而实现对锂离子电池正极集流体铝箔的表面处理； 转化液组成为三氧化铬4?6g/L，氟锆酸钾3?5g/L，氟化钠2?4g/L，铁氰化钾2?5g/L,硼酸1.2?3g/L，表面活性剂4?10mg/L，转化液的pH值在1.4?3.8的范围内。
2.如权利要求1所述的一种锂离子电池正极集流体铝箔的表面处理方法，其特征在于:碱溶液为NaOH溶液，其浓度为60?70g/L。
3.如权利要求1所述的一种锂离子电池正极集流体铝箔的表面处理方法，其特征在于:硝酸溶液浓度为250?300g/L。
4.如权利要求1所述的一种锂离子电池正极集流体铝箔的表面处理方法，其特征在于:热去离子水的温度为50?60°C。
5.如权利要求1所述的一种锂离子电池正极集流体铝箔的表面处理方法，其特征在于:在去离子水中的浸泡时间为20?50s。
【文档编号】H01M4/64GK103618090SQ201310627045
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月28日 优先权日:2013年11月28日
【发明者】韩炜, 席云龙, 刘喜龙, 康书文, 周亮 申请人:长春吉大科诺科技有限责任公司