一种改良负极的制备方法及采用改良负极的圆柱电池与流程

本发明属于圆柱电池，尤其涉及一种改良负极的制备方法及包含改良负极的圆柱电池。

背景技术：

1、现有的负极都是一整片铜箔上铺满一层石墨；小功率圆柱电池是铜箔和石墨层一块卷绕，引出一个极耳；大功率圆柱电池是铜箔叠铺一层石墨，每一层的边缘均可导电，相比小功率圆柱电池只有极耳导电，大功率圆柱电池的电流传输效率更高；

2、现有技术中为了增加铜箔和所涂碳层之间的接触强度，使接触更牢靠，会在石墨粉中加入粘接剂和导电剂混合成料浆，将料浆涂覆在铜箔上，在铜箔上形成具有一定厚度的料浆层，然后由烘箱烘干；在烘干时料浆层中的有机溶剂会大量挥发出来形成烘箱尾气，造成环境污染；然而，处理烘箱尾气需要耗费巨大的成本，造成生产厂家的成本负担；因此存在厂家不对烘箱尾气进行处理直接排放的情况。

3、另外，铜箔生产出来后，如果不进行钝化，会立即氧化，钝化后的铜箔很贵，大约占到整个电池6％～8％的成本；在铜箔表面涂覆负极材料时，铜表面的钝化膜会阻碍涂覆，必须先经过电晕等处理手段除去铜箔表面的钝化膜；采用铜箔作为圆柱电池的负极，会进一步增加圆柱电池的生产成本；而铜箔生产商生产一吨钝化后的铜箔会产生几十万吨废水，对于环境的污染也比较大。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种改良负极的制备方法及采用改良负极的圆柱电池。

2、一种圆柱电池中改良负极的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤1、制备含硅石墨纸：向石墨粉中添加占石墨粉质量1％～5％的硅粉，用酸液浸泡石墨粉和硅粉的混合物，然后在石墨膨胀炉中进行高温膨化，除杂后在均匀压力下进行预压，将石墨粉和硅粉的膨化体预压成块状，再进行轧制，得到内部具备蓬松结构的含硅石墨纸；硅和石墨混合在一起做成含硅石墨纸时，硅粉的膨胀被大大约束了，降低了硅粉膨胀对电池性能的影响；

4、步骤2、在含硅石墨纸上迅速涂布负极材料，制得圆柱电池的改良负极。

5、作为优选，步骤1中酸液为浓硫酸，或浓硫酸和浓硝酸的混合液；石墨粉的纯度为97％～99％。

6、作为优选，步骤1中：

7、将石墨粉和硅粉的膨化体预压成块状后直接用轧辊轧紧实，得到含硅石墨纸；

8、或者将石墨粉和硅粉的膨化体预压成块状后，在表面涂布一些混有负极材料浆料的石墨粉，石墨粉被浆料带至具备蓬松结构的块状内部的孔隙中，再用轧辊轧紧实，得到含硅石墨纸；

9、制备含硅石墨纸时，向石墨粉中添加占石墨粉质量1％～5％的包裹有碳的硅粉。

10、一种采用上述方法制得的改良负极的圆柱电池，包括电池外壳、盖帽、正极集流盘、裸电芯和底部壳体；盖帽设于电池外壳顶部，底部壳体位于电池外壳底部，电池外壳内设有正极集流盘和裸电芯；

11、裸电芯由正极、隔膜和改良负极按顺序卷绕得到，正极的端部被揉平舒展于裸电芯的其中一个端面，形成正极伸出部，改良负极的端部被揉平舒展于裸电芯的另一个端面，形成负极伸出部；正极伸出部与正极集流盘焊接；负极伸出部与电池的底部壳体很难焊接，由锂电负极通用粘接剂与底部壳体相互粘接。

12、另一种采用上述方法制得的改良负极的圆柱电池，包括电池外壳、盖帽、裸电芯和底部壳体；盖帽设于电池外壳顶部，底部壳体位于电池外壳底部，电池外壳内设有裸电芯；

13、裸电芯由正极、隔膜和改良负极按顺序卷绕得到；正极的端部引出有正极耳，正极耳与盖帽焊接；改良负极的端部引出有负极耳，负极耳与电池的底部壳体很难焊接，由锂电负极通用粘接剂与底部壳体相互粘接。

14、另一种圆柱电池中改良负极的制备方法，包括以下步骤：

15、步骤1、制备含硅石墨纸：向石墨粉中添加占石墨粉质量1％～5％的硅粉，用酸液浸泡石墨粉和硅粉的混合物，然后在石墨膨胀炉中进行高温膨化，除杂后在均匀压力下进行预压，将粉状的石墨粉和硅粉膨化体预压成块状，再进行轧制，得到内部具备蓬松结构的含硅石墨纸；向石墨粉中添加硅粉，可以增加电池容量5％左右；

16、步骤2、安装铜斜拉网生产设备、带冷却段的退火设备和涂布设备；将铜斜拉网生产设备刚生产的孔径为0.5mm～3mm的未经退火的硬质铜斜拉网，在退火设备中边通入氢气边退火冷却；然后将步骤1制得的含硅石墨纸通过粘结剂粘接在铜斜拉网上，由涂布设备在铜斜拉网和含硅石墨纸的粘接体上迅速涂布负极材料，制得圆柱电池的改良负极；采用铜斜拉网可以大量节约铜材；在制备锂电池负极时，直接接续铜箔的生产工艺，铜箔生产出来，退火后马上进行涂覆，因此铜斜拉网没有发生钝化的时间，避免了铜箔氧化问题，省去了处理钝化所产生的废水治理成本；负极材料涂布时，整个过程不接触空气，会大大提升接触强度。

17、作为优选，步骤1中：

18、将石墨粉和硅粉的膨化体预压成块状后直接用轧辊轧紧实，得到含硅石墨纸；

19、或者将石墨粉和硅粉的膨化体预压成块状后，在表面涂布一些混有负极材料浆料的石墨粉，石墨粉被浆料带至具备蓬松结构的块状内部的孔隙中，再用轧辊轧紧实，得到含硅石墨纸；

20、制备含硅石墨纸时，向石墨粉中添加占石墨粉质量1％～5％的包裹有碳的硅粉。

21、一种采用上述方法制得的改良负极的圆柱电池，包括电池外壳、盖帽、正极集流盘、裸电芯和底部壳体；盖帽设于电池外壳顶部，底部壳体位于电池外壳底部，电池外壳内设有正极集流盘和裸电芯；裸电芯由正极、隔膜和改良负极按顺序卷绕得到，正极的端部被揉平舒展于裸电芯的其中一个端面，形成正极伸出部改良负极中铜斜拉网与含硅石墨纸错位粘接，二者的粘接后形成的负极两端分别为含硅石墨纸和铜斜拉网，中部为含硅石墨纸和铜斜拉网重叠部；负极的铜斜拉网端部被揉平舒展于裸电芯的上端面或下端面，形成负极伸出部；正极伸出部与正极集流盘焊接；负极伸出部与电池的底部壳体很难焊接，由锂电负极通用粘接剂与底部壳体相互粘接，该负极的设计节约了电池内部空间，可以提升5％～8％的电池容量。

22、另一种采用上述方法制得的改良负极的圆柱电池，包括电池外壳、盖帽、裸电芯和底部壳体；盖帽设于电池外壳顶部，底部壳体位于电池外壳底部，电池外壳内设有裸电芯；

23、裸电芯由正极、隔膜和改良负极按顺序卷绕得到；正极的端部引出有正极耳，正极耳与盖帽焊接；改良负极中铜斜拉网与含硅石墨纸对齐粘接，铜斜拉网的端部引出一部分作为负极耳，负极耳与电池的底部壳体很难焊接，由锂电负极通用粘接剂与底部壳体相互粘接。

24、作为优选，圆柱电池中改良负极还可采用石墨纸。

25、本发明的有益效果是：

26、本发明提出了制备内部具备蓬松结构的含硅石墨纸的方法，硅和石墨混合在一起做成含硅石墨纸时，硅粉的膨胀被大大约束了，降低了硅粉膨胀对电池性能的影响；并选择性将铜斜拉网与含硅石墨纸粘接用作改性负极；采用铜斜拉网可以大量节约铜材；在制备锂电池负极时，直接接续铜箔的生产工艺，铜箔生产出来，退火后马上进行涂覆，因此铜斜拉网没有发生钝化的时间，避免了铜箔氧化问题，省去了处理钝化所产生的废水治理成本；负极材料涂布时，整个过程不接触空气，会大大提升接触强度；

27、含硅石墨纸和铜斜拉网的复合结构既能够储存锂离子，又能作为集流体，集流的效果更优秀。