本发明所属锂离子电池制造领域,特别是涉及一种锂电池用正极集流体的制备方法。
背景技术:
随着社会的快速发展,人们对资源和能源需求的不断增加,特别是在现在水及空气污染的环境下,渴望一种新能源代替传统的化石能源。目前,锂离子电池作为新能源越来越得到人们的认可,然而锂电池的倍率性能和能量密度等性能指标较低,特别是倍率性能的需求越来越大。因此,寻找一种能够提锂电池倍率的性能方法是当今锂电池领域研究的一大热点。
锂离子电池主要有正负极材料、隔膜、电解液和集流体等构成,而锂电池的倍率性能主要影响因素是锂离子的迁移扩散速度、集流体的导电性和材料本身的导电性。材料本身的导电性差可以用导电剂解决,本发明则是提高集流体和活性材料之间的导电性来提高锂离子电池的倍率性能。设计一种新的工艺来制备新型的正极集流体,在材料和集流体之间形成一个有利于电子传送的通道,降低内阻,从而提高锂离子电池的充放电倍率性能。
技术实现要素:
本发明的目的是提供一种锂电池用正极集流体的制备方法。
技术方案如下,一种锂电池用正极集流体的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
a、称取下述重量百分比配比的原料:碳纤维(CF)12.5%-22.5%,导电剂炭黑(SP)70.0%-85.0%,粘结剂(PVDF)2.5%-7.5%,N-甲基吡络烷酮(NMP)溶剂质量为为总料重的1.0-1.5倍;
b、取步骤a中的NMP和PVDF依次倒入玛瑙球磨罐中,尽量使其分散;
c、称取玛瑙磨球(磨球比1.5-3.0)加入球磨罐中,转速500-600rpm,时间3-5h,磨球比是指所需磨球的质量与CF和SP总质量的比例;
d、待步骤c时间到了,取步骤a中称取的CF和SP依次逐渐撒在球磨罐中,再加NMP到球磨罐中,调节NMP的量为CF和SP总质量的0.1-1.0倍,转速500-600rpm,时间2-4h;
f、待d时间到了,用涂覆机将浆料涂覆在预先准备好的铝箔上形成导电层,烘干后控制铝集流体上导电层厚度为5-20μm,此铝箔称为涂CF-SP铝箔。
根据权利要求1中所述的一种锂电池用正极集流体的制备方法,其特征在于,调节后NMP量来控制其浆料的固含量为40%-50%。
根据权利要求1中步骤b、c和d所述的一种锂电池用正极集流体的制备方法,其特征在于,球磨时间控制在5-9h。
根据权利要求1中步骤f所述的一种锂电池用正极集流体的制备方法,其特征在于,控制铝集流体上导电层厚度为5-20μm。
本发明实际有益的效果:采用上述技术方案不仅本身工艺易操作,而且能够大幅度提高集流体和材料之间的导电性,降地内阻,有利于锂离子电池实际倍率性能的充分发挥。
附图说明
图1为本发明实施例1所得的三元锂电池的电化学性能数据。
具体实施方式
三元(NCM532)类型锂离子电池制作的主要流程:浆料的制备(配料、搅拌)→极片的制备(涂覆、烘干、裁剪、滚压)→电芯的制备(点焊、卷绕、注液)→化成和测试(化成激活、二次封装、测试),正极是三元材料+Al箔集流体,负极是人造石墨+Cu箔集流体,隔膜是单层PP膜,电解液是LiPF6有机电解液,浓度为1mol/L。
检测方法:
(1)根据三元电池常规流程,除了正极集流体不同(常规铝箔和涂CF-SP铝箔),其他的材料和工艺都一样,成品电池设计容量为1000mAh,两种不同正极集流体各制备6个单体电池,取平均值作对比数据;
(2)不同正极集流体制作的单体电池,用分容仪测出其实际正极比容量;
(3)各种成品电池采用1C恒流充电,截止电压4.2V,然后采用0.2C、1C、2C恒流放电,截止电压3.0V,检测倍率性能。
实施例1
本实施例采用本发明的涂CF-SP铝箔正极集流体,按照三元锂电池常规制作流程制做1000mAh单体电池,按照以下工艺来制备涂CF-SP铝箔正极集流体:
a、称取下述重量百分比配比的原料:碳纤维(12.5%)1.25g,导电剂炭黑(83%)8.3g,粘结剂(4.5%)0.45g,N-甲基吡络烷酮(NMP)溶剂质量为为总料重的1.5倍,质量15g;
b、取步骤a中的NMP和PVDF依次倒入玛瑙球磨罐中,尽量使其分散;
c、称取玛瑙磨球(磨球比1.5)14.3g左右加入球磨罐中,转速500rpm,时间3h;
d、待步骤c时间到了,取步骤a中称取的CF和SP依次逐渐撒在球磨罐中,再加NMP到球磨罐中,调节NMP的量为CF和SP总质量的0.1倍,质量为1g,转速500rpm,时间2h;
f、待d时间到了,用涂覆机将浆料涂覆在预先准备好的铝箔上形成导电层,烘干后控制铝集流体上导电层厚度为10μm。
三元532单体电池性能检测数据如图1。
对比实施例1
本实施例是采用三元锂电池常规铝箔正极集流体,按照三元锂电池常规制作流程制做1000mAh单体电池。
其三元532单体电池性能检测数据如图1。
从图1中的数据可以看出,采用涂CF-SP铝箔作为锂离子电池的正极集流体,其电池的放电倍率性能明显优于常规铝箔。本发明不仅工艺操作简单,而且更加有利于锂离子电池实际比容量的发挥,倍率性能和循环性能的提高。