本发明涉及锂离子电池领域,具体而言,涉及一种锂离子电池极片的固态制备方法、极片及锂离子电池。
背景技术:
目前,锂离子电池极片的制备方法是将稳定性好、具有一定粘度值、流动性好的浆料均匀地涂覆在正负极集流体上,再通过烘干除去浆料中的溶剂。然而,在涂布和烘干过程中,流态的浆料容易发生移动,难以保证极片中活物质横向、纵向面密度的一致,并且极片烘干之前中容易有杂质混入。
同时,目前的锂离子电池极片的制备过程中,为了形成浆料,通常是先把粘结剂溶解在溶剂中,形成粘稠的胶水,在粘结剂溶解过程中,一般至少需要2个小时的搅拌才能充分溶解,之后才可以混入其他粉料进行搅拌,搅拌过程较为复杂和费时,使得制备效率不高。
技术实现要素:
鉴于此,本发明提供了一种可以有效提高制备效率的锂离子电池极片的固态制备方法、极片及锂离子电池。
一方面,本发明提供了一种锂离子电池极片的固态制备方法,其包括以下步骤:
1)将粉体活性材料和粉体导电剂固态混合,形成混合粉体;
2)将导电胶涂覆在集流体上;
3)将步骤1)制得的混合粉体均匀覆盖到步骤2)中涂覆了导电胶的集流体上,导电胶凝固后得到极片。
进一步地,上述步骤1)中,粉体活性材料和粉体导电剂经过机械搅拌混合后形成混合粉体。
进一步地,上述步骤1)中,粉体活性材料和粉体导电剂通过球磨机混后形成混合粉体。
进一步地,上述步骤2)中,导电胶通过涂膜器涂覆在集流体上。
进一步地,上述导电胶的厚度不超过100μm。
进一步地,上述步骤3)中,混合粉体均匀覆盖到涂覆了导电胶的集流体上之后,进行碾压作业。
进一步地,上述步骤3)中,碾压作业之后,去除未粘住的粉体。
进一步地,上述步骤3)中,混合粉体通过气流均匀喷涂到涂覆了导电胶的集流体上。
另一方面,本发明提供了一种锂离子电池极片,包括集流体和电极物料,电极物料包括粉体活性材料和粉体导电剂,其通过上述的一种锂离子电池极片的固态制备方法制成。
再一方面,本发明提供了一种锂离子电池,包括电池本体,该电池本体包括上述的一种锂离子电池极片。
本发明所提供的一种锂离子电池极片的固态制备方法、极片及锂离子电池相较于现有技术主要具有以下优点:
1)将粉体导电剂和活性材料在固体粉末状态下混合,有别于传统的液态混合,过程中不用添加溶剂和粘结剂,简化了工艺路线,有效地提高制备效率;
2)将电极粉末粘结在集流体上的过程是室温下导电胶的固化过程,有别于传统的高温烘干,过程在室温下即可进行,节省了能源和烘干设备的投入。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
图1为本发明实施例提供的一种锂离子电池极片的固态制备方法具体采用石墨材料时与对比例的实验结果对比图。
图2为本发明实施例提供的一种锂离子电池极片的固态制备方法具体采用锰酸锂材料时与对比例的实验结果对比图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例一:
1)取94份天然石墨负极材料、4份超导电炭黑(sp)放入球磨机进行混合30分钟,混合成均匀的混合粉体;
2)采用涂膜器将市售导电炭浆进行涂覆在10μm厚的铜箔上,设置涂覆的导电炭浆厚度20μm;
3)采用喷涂机将混合粉体均匀喷在导电炭浆膜表面,即形成极片半成品,将该极片半成品在室温25℃静置3小时即可固化,即得到成品极片。
另外,还将上述锂离子电池极片的固态制备方法应用在锂离子电池极片和锂离子电池的制造中。
采用如上极片组装成cr2032纽扣电池进行测试。
实施例二:
1)取120份锰酸锂正极材料、1份超导电炭黑(sp),放入球磨机进行混合30分钟,混合成均匀的混合粉体;
2)采用涂膜器将市售导电炭浆进行涂覆在15μm厚的铝箔上,设置涂覆的导电炭浆厚度20μm;
3)采用喷涂机将混合粉体均匀喷在导电炭浆膜表面,即形成极片半成品,将该极片半成品在室温25℃静置3小时即可固化,即得到成品极片。
采用如上极片组装成cr2032纽扣电池进行测试。
实施例三:
实施例三在上述实施例的基础上还进一步地做出了以下作为改进的技术方案:上述步骤3)中,混合粉体均匀覆盖到涂覆了导电胶的集流体上之后,进行碾压作业,可以实现粉体与集流体之间更为稳固的连接。
实施例四:
实施例四在上述实施例的基础上还进一步地做出了以下作为改进的技术方案:上述步骤3)中,碾压作业之后,震动或者通过气流吹等方式去除未粘住的粉体。本过程没粘结上去的粉体物料,可实现抖落过程中的粉体回收利用,传统的涂布法过程中活性材料随边角料报废,不能回收,本过程更环保、高效率、低成本。
对比例一:
1)取94份天然石墨负极材料、4份超导电炭黑(sp),3份粘结剂和90份溶剂放入匀浆机进行搅拌混合成均匀的浆料;
2)采用转移式涂布机进行涂覆在10μm厚的铜箔上,设置涂覆的浆料厚度250μm,将涂好的极片放入100摄氏度烘箱,3小时后取出。
采用如上极片组装成cr2032纽扣电池进行测试。
对比例二:
1)取120份锰酸锂正极材料、1份超导电炭黑(sp),2份粘结剂和80份溶剂放入匀浆机进行搅拌混合成均匀的浆料;
2)采用转移式涂布机进行涂覆在15μm厚的铝箔上,设置涂覆的浆料厚度200μm,将涂好的极片放入100摄氏度烘箱,3小时后取出。
采用如上极片组装成cr2032纽扣电池进行测试。
测试结果:
如图1所示,可以看到在石墨材料的对比中,本发明提供的方法和传统方法达到了相同的效果。如图2所示,在锰酸锂材料的对比中,本发明提供的方法产生的效果优于传统方法。
综上,本发明相较于现有技术主要具有以下优点:
1)将粉体导电剂和活性材料在固体粉末状态下混合,有别于传统的液态混合,过程中不用添加溶剂和粘结剂,简化了工艺路线,有效地提高制备效率;
2)将电极粉末粘结在集流体上的过程是室温下导电胶的固化过程,有别于传统的高温烘干,过程在室温下即可进行,节省了能源和烘干设备的投入。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。