双重涂层的锂离子电池正负极极卷的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种双重涂层的锂离子电池正负极极卷，它包括基材、内涂层和外涂层。所述基材是一种金属箔，基材集流体两面均匀涂覆一层内涂料，两者结合构成常规结构的锂离子电池极卷。本实用新型为了进一步提高电极极片在高倍率下锂离子嵌入和脱出能力，在已固定的内涂层表面上加涂一层外涂层。外涂层的材质依据待制电极极片极性而定，制作正极极片的外涂层材质为活性碳，活性碳固化后面密度为2～20mg/cm2，厚度为50～200μm；制作负极极片的外涂层材质为硬碳，硬碳固化后面密度为2～16mg/cm2，厚度为40～180μm。配用本实用新型的锂离子电池倍率性能好，循环使用寿命长，可支持瞬间超高倍率放电，而且具有能量密度高、成本低等优势。
【专利说明】
双重涂层的锂离子电池正负极极卷
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种锂离子电池配件，具体地讲，本实用新型涉及一种锂离子电 池正、负极极卷，特别是一种双重涂层的锂离子电池正负极极卷。
【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，而且产生 基材金属箱和用于层间绝缘的隔膜耗用大问题。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。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型主要克服现有商品锂离子电池正负极极卷的不足，提出一种通过加层 复合材质的双重涂层的锂离子电池正负极极卷，该极卷层叠结构简单、制作容易、涂层物理 性质稳定、附着力强。本实用新型通过加设外置涂层来加大活性物质在高倍率下锂离子嵌 入和脱出能力。
[0004] 本实用新型通过下述技术方案实现技术目标。
[0005] 双重涂层的锂离子电池正负极极卷，它包括基材、内涂层和外涂层。所述基材是一 种金属箱，基材集流体两面均匀涂覆一层内涂层，此复合结构构成常规锂离子电池极卷。其 改进之处在于:在已固化的内涂层表面上加涂一层外涂层。
[0006] 作为进一步改进方案，外涂层的材质依据待制电极极片极性而定，制作正极极片 的外涂层材质为活性碳，活性碳固化后面密度为2~20mg/cm 2,制作负极极片的外涂层材质 为硬碳，硬碳固化后面密度为2~16mg/cm2。
[0007] 作为进一步改进方案，正极极卷的外涂层固化后厚度为50~200μπι，负极极卷的外 涂层固化后厚度为40~180μηι。
[0008] 本实用新型与现有技术相比，具有以下积极效果：
[0009] 1、充放电倍率高
[0010] 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碳，活性碳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。由于活性碳和硬碳的共同作用，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。
[0011] 2、高倍率循环使用寿命长
[0012] 因锂离子电池的正、负极片上分别复合一层活性碳、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，所以配用本实用 新型的锂离子电池在高倍率下循环使用寿命长。
【附图说明】
[0013] 图1是本实用新型结构剖面放大示意图。
【具体实施方式】
[0014] 下面根据附图并结合实施例，对本实用新型作进一步说明。
[0015] 图1所示双重涂层的锂离子电池正负极极卷，是用于制作锂离子电池正、负极极片 的原材料，该材料是一种包括基材1、内涂层2和外涂层3的多层叠合板材。所述基材1是一种 金属箱，具体材质依据待制作的锂离子电池极片的极性而定，正极极片选用铝箱，负极极片 选用铜箱。首先在基材1集流体两面均匀涂覆一层内涂层2,内涂层2是本行业常规组分，它 由三元材料与导电剂、粘结剂和溶剂调和而成，待内涂层2固化后构成常规结构的锂离子电 池正负极极卷。本实用新型为了进一步提高电极极片在高倍率下锂离子嵌入和脱出能力， 在已固化的内涂层2表面上加涂一层外涂层3。外涂层3的材质依据待制电极极片极性而定， 制作正极极片的外涂层3材质为活性碳，活性碳固化后面密度为2~20mg/cm 2,厚度为端50 ~200μηι;制作负极极片的外涂层3材质为硬碳，硬碳固化后面密度为2~16mg/cm 2,厚度为 40 ~180μπι。
[0016] 实施例1
[0017] 按照上述技术方案制成的双重涂层的锂离子电池正负极极卷仍属于一种坯料，该 坯料经分切后，依据配套电池的设计尺寸和极性分别冲切成正、负极片。本实施例配套容量 为10Ah锂离子电池，所用正极极卷的外涂层3固化后面密度取值为20mg/cm 2,厚度为50μηι。 所述负极极卷的外涂层3固化后面密度取值为16 mg/cm2,厚度为40μπι。为了验证本实用新 型技术效果，现将应用本实用新型而组装的成品电池与现有技术同规格电池在同一台架上 作性能对比试验，具体试验项目见下表一：
[0018] 表一性能对比试验表
[0019]
[0020] 实施例2
[0021] 本实施例配套容量为20Ah锂离子电池，所用正极极卷的外涂层3固化后密度取值 为2. Omg/cm2，厚度为200μπι。所述负极极卷的外涂层3固化后面密度取值为2mg/cm2，厚度为 180μπι。其它要素同实施例1相同，故不再重复叙述。本实施例的具体试验项目见下表二： [0022] 表二性能对比试验表
[0023]
[0024] 从上述两件实施例的性能对比试验表可知，应用本实用新型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. 一种双重涂层的锂离子电池正负极极卷，它包括基材（1)、内涂层(2)和外涂层(3); 所述基材（1)是一种金属箱，基材(1)集流体两面均匀涂覆一层内涂层(2)，此复合结构构成 常规锂离子电池极卷;其特征在于:在已固化的内涂层(2)表面上加涂一层外涂层(3)。2. 根据权利要求1所述的双重涂层的锂离子电池正负极极卷，其特征在于:所述外涂层 (3)的材质依据待制电极极片极性而定，制作正极极片的外涂层(3)材质为活性碳，活性碳 固化后面密度为2.0~20mg/cm 2,制作负极极片的外涂层(3)材质为硬碳，硬碳固化后面密 度为2 · 0~16mg/cm2〇3. 根据权利要求1所述的双重涂层的锂离子电池正负极极卷，其特征在于:正极极卷的 外涂层(3)固化后厚度为50~200μηι，负极极卷的外涂层(3)固化后厚度为40~180μηι。
【文档编号】H01M4/13GK205508953SQ201620234889
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月25日
【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