用于锂离子电池正负电极极卷外加涂层的浆料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属构件表面涂层技术领域，具体地讲，本发明涉及一种涂层的浆料， 特别是用于锂离子电池正负极极卷外加涂层的浆料。
【背景技术】
[0002] 制作锂离子电池正、负极极卷的基材是金属箱。在定尺的错箱上涂覆由正极活性 物质与导电剂、粘结剂和溶剂组成的浆料，经烘干后形成外置涂层的正极极卷;另外，在定 尺的铜箱上涂覆由负极活性物质与导电剂、粘结剂和溶剂组成的浆料，经烘干后形成外置 涂层的负极极卷。正、负极极卷是用于制作锂离子电池正、负极极片的原材料。用现有技术 制成的正、负极极片质量稳定，能够满足锂离子电池在正常状态下应用要求。但是，现有的 正、负极极片安装在锂离子电池中，在高倍率状态下循环使用寿命短。究其原因是锂离子电 池在充电过程中，锂离子从正极脱出直至嵌入负极极片表面上，再加上锂离子嵌入过程时 间短、阻力大，有部分锂离子沉积在负极极片表面形成锂枝晶，由此加大锂离子电池哀减速 度。当今，本行业为了减缓上述问题的发生，有针对性地采用了两个办法，一是降低正负极 极片厚度;二是在正、负极卷外置涂层中加大导电剂份量，以提高正、负极极片各点电压的 一致性，从而缩短嵌锂离子过程的耗时。此项技术制成的电池能量密度相对较低，而且基材 金属箱和用于层间绝缘的隔膜消耗大的问题。所以说，此项技术改进不能从根本上解决锂 离子电池正、负极片在高倍率状态下循环使用寿命短的问题。
【发明内容】
[0003] 本发明主要克服现有商品锂离子电池正负极极卷的不足，提出一种组分合理、原 料易得、外涂方便和附着力强的用于锂离子电池正负极极卷外加涂层的浆料。该组分的外 涂层可加大活性物质在高倍率下锂离子嵌入和脱出能力，以及能量密度，直接提升配套锂 离子电池的循环使用寿命。
[0004] 本发明通过下述技术方案实现技术目标。
[0005] 用于锂离子电池正负极极卷外加涂层的浆料，其改进之处在于：正极极卷集流体 表面外加涂层的材质为活性炭，固化后形成的活性炭层面密度为2~20mg/cm 2;负极极卷集 流体表面外加涂层的材质为硬碳，固化后的硬碳层面密度为2~16mg/cm2,用于涂覆的活性 炭、硬碳浆料分别用下述按质量百分比计量的原料配制： 活性炭浆料组分 活性炭20%~40% 导电剂1.0%~10% 粘结剂1.0%~5.0% 溶剂50%~78%; 硬碳浆料组分 硬碳35%~55% 导电剂2.0%~10% 粘结剂1.0%~15% 溶剂30%~60%。
[0006] 本发明与现有技术相比，具有以下积极效果： 1、充放电倍率高 硬碳具有相互交错的层状结构，锂离子可以从各个角度嵌入和脱出。在锂离子电池负 极极片表面复合一层硬碳，硬碳可以瞬间嵌入或脱出高倍率充放电析出的锂离子。锂离子 电池正极极片表面复合一层活性炭，活性炭是一种多孔结构的材料，由于自身比表面积大， 可以物理吸附大量的锂离子。由于活性炭和硬碳的共同作用，在高倍率下锂离子嵌入和脱 出能力加强，从而实现提高高倍率放电能力的目的。
[0007] 2、高倍率循环使用寿命长 因锂离子电池的正、负极片上分别复合一层活性炭、硬碳，一方面提高了快速接受锂离 子能力，另一方面避免产生锂枝晶，最重要的是直接提高了能量密度，所以配用本发明的锂 离子电池在高倍率下循环使用寿命长。
【具体实施方式】
[0008] 下面根据具体实施例来进一步说明本发明。
[0009] 用于锂离子电池正负极极卷外加涂层的浆料，因有极性差别，浆料需分别调制，在 正极极卷集流体表面外加涂层的材质为活性炭，在负极极卷集流体表面外加涂层的材质为 硬碳。本实施例配套IOAh锂离子电池，要求固化后的活性炭层面密度为2~20mg/cm 2,固化 后的硬碳层面密度为2~16mg/cm2。现根据配套要求分别配制相应组分的活性炭、硬碳的浆 料，具体组分按质量百分比计量如下： 活性炭浆料实施例组分表
硬碳浆料实施例组分表
取用上述各实施例制成的浆料，分别涂覆到配对的锂离子正负极极卷集流体表面，固 化后经统一检测，每项实施例都能达到预期面密度值。为了验证本发明配装在锂离子电池 中的实际应用效果，活性炭浆料组分取用实施例3，硬碳浆料组分取用实施例4，由此组分制 成的正极极片和负极极片安装到成品电池中，然后与同规格的现有技术成品作电池性能对 比测试，具体测试结果如下： 电池性能对比试验表
从上述实施例的性能对比试验表可知，应用本发明配套的锂离子电池性能远比现有技 术同规格电池好，特别是电池循环使用寿命提高10倍以上，以及支持瞬间超高倍率放电指 标都获得倍增。
【主权项】
1. 一种用于锂离子电池正负极极卷外加涂层的浆料，其特征在于：正极极卷集流体表 面外加涂层的材质为活性炭，固化后形成的活性炭层面密度为2~20mg/cm 2;负极极卷集流 体表面外加涂层的材质为硬碳，固化后的硬碳层面密度为2~16mg/cm2,用于涂覆的活性 炭、硬碳浆料分别用下述按质量百分比计量的原料配制； 活性炭浆料组分 活性炭20%~40% 导电剂1.0%~10% 粘结剂1.0%~5.0% 溶剂50%~78%; 硬碳浆料组分 硬碳35%~55% 导电剂2.0%~10% 粘结剂1.0%~15% 溶剂30%~60%。
【专利摘要】本发明公开了一种用于锂离子电池正负电极极卷外加涂层的浆料，正极极卷表面外加涂层的材质为活性炭，负极极卷表面外加涂层的材质为硬碳，用于涂覆的活性炭、硬碳浆料分别用下述按质量百分比计量的原料配制。活性炭浆料组分：活性炭20%～40%、导电剂1.0%～10%、粘结剂1.0%～5.0%、溶剂50%～78%。硬碳浆料组分：硬碳35%～55%、导电剂2.0%～10%、粘结剂1.0%～15%、溶剂30%～60%。应用本发明配套的锂离子电池性能远比现有技术同规格电池好，特别是电池循环使用寿命提高10倍以上，以及支持瞬间超高倍率放电指标都能获得倍增。
【IPC分类】H01M4/02, H01M4/62, H01M4/583, H01M10/0525
【公开号】CN105680046
【申请号】CN201610180362
【发明人】孙全, 司晓影, 程传捷, 王丽芳, 徐斌
【申请人】江苏富朗特新能源有限公司, 双登集团股份有限公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年3月25日