一種高功率密度鋰離子電池制造技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供一種高功率密度鋰離子電池，屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域。所述鋰離子電池包括正極片和負(fù)極片，正極片包括鋁箔、正極導(dǎo)電劑和正極粘結(jié)劑；所述負(fù)極片包括銅箔和負(fù)極導(dǎo)電劑；所述正極粘結(jié)劑為PVDF，且分子量為30～70萬(wàn)；所述銅箔和所述鋁箔在制作極片前先進(jìn)行表面處理，然后在鋁箔和銅箔表面附著一層導(dǎo)電膜，所述導(dǎo)電膜的厚度為1～5μm。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)對(duì)銅箔和鋁箔的處理和增加導(dǎo)電膜，提高了極片的導(dǎo)電率，進(jìn)而提升了電池的倍率性能；同時(shí)使用低分子量的正極粘結(jié)劑PVDF，使正負(fù)極片的厚度反彈更小，降低了極片厚度對(duì)離子傳遞產(chǎn)生的阻礙，減小了電池內(nèi)阻，進(jìn)一步提高了電池容量的發(fā)揮，促進(jìn)了電池功率密度的提升。

A high power density lithium ion battery

The invention provides a high power density lithium ion battery, belonging to the technical field of lithium ion batteries. The lithium ion battery comprises a positive plate and a negative plate, positive plate including aluminum foil, conductive agent and binder cathode; the anode sheet comprises a copper foil and the cathode conductive agent; the anode binder is PVDF, and the molecular weight of 30 to 700 thousand; the copper foil and the aluminum foil in the production of sheet before the surface treatment, and then attached to a layer of conductive film on the aluminum foil and the copper foil surface, the conductive film thickness is 1 ~ 5 m. The present invention through processing and increase the conductive film on the copper foil and aluminum foil, improve the conductivity of the pole piece, so as to improve the rate performance of the battery; at the same time, the use of low molecular weight PVDF cathode binder, the positive and negative pole piece thickness rebound smaller, reducing the thickness of the pole piece of ion transfer barriers, reduce to further improve the internal resistance of the battery, the battery capacity to play, promote the power density of battery upgrade.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種高功率密度鋰離子電池
本專(zhuān)利技術(shù)鋰離子電池
，具體涉及一種高功率密度鋰離子電池。
技術(shù)介紹
目前鋰離子電池以高能量密度、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電小、無(wú)記憶效應(yīng)、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，迅速成為多數(shù)電子類(lèi)產(chǎn)品不可或缺的一部分。如，手機(jī)，筆記本，數(shù)碼相機(jī)等。但鋰離子電池的功率密度較低，大倍率電流放電正極材料克容量發(fā)揮低，同時(shí)循環(huán)性能差。限制了鋰離子電池在很多方面的應(yīng)用，如新能源汽車(chē)、太陽(yáng)能、風(fēng)能等領(lǐng)域。人們?yōu)榱私鉀Q上述問(wèn)題，提高了正極中導(dǎo)電劑的質(zhì)量百分比，但這種方法會(huì)降低鋰離子電池的能量密度。因此，尋找其他的解決途徑，在不降低能量密度的前提下，提高了鋰離子電池的功率密度非常有必要。目前，鋰離子電池行業(yè)提高功率的主要方法：(1)通過(guò)正極材料摻雜金屬元素或顆粒表面改性等達(dá)到提高正極材料的導(dǎo)電率，公開(kāi)號(hào)CN103296249A公開(kāi)了“摻雜改性鋰鎳鈷錳、制備方法及鋰離子電池”，通過(guò)摻雜改性鋰鎳鈷錳的二次顆粒由一次顆粒組成，二次顆粒為球狀或類(lèi)球狀，一次顆粒的表面非均勻摻雜有納米金屬氧化物層；制備方法是在鋰鎳鈷錳的前驅(qū)體合成階段對(duì)其摻雜納米金屬氧化物而進(jìn)行摻雜改性。采用本專(zhuān)利技術(shù)摻雜改性鋰鎳鈷錳作為正極活性材料的鋰離子電池，在充放電條件下，具有良好的循環(huán)性和熱穩(wěn)定性，可以有效滿(mǎn)足鋰離子電池的高能量密度、高功率密度；(2)提高負(fù)極材料導(dǎo)電率，公開(kāi)號(hào)CN103178243A公開(kāi)了“鋰離子電池用石墨烯/金屬?gòu)?fù)合負(fù)極材料及其制備方法”，通過(guò)化學(xué)刻蝕制備得到光柵結(jié)構(gòu)的金屬電極及氧化還原化學(xué)法制備得到石墨烯/二氧化鈦復(fù)合粒子，并采用電化學(xué)沉積法在光柵結(jié)構(gòu)的金屬電極上沉積石墨烯/二氧化鈦復(fù)合粒子，進(jìn)一步熱處理獲得石墨烯/金屬?gòu)?fù)合負(fù)極材料。本專(zhuān)利技術(shù)利用納米二氧化鈦粒子用作石墨烯堆疊的改性，金屬光柵結(jié)構(gòu)作為石墨烯載體，使之垂直于集流體排成陣列，這種結(jié)構(gòu)既減小了鋰離子在石墨烯片層之間的擴(kuò)散距離,同時(shí)也使鋰離子在石墨烯片層間的嵌入、脫出更加快速，因而所得復(fù)合材料作為鋰離子電池負(fù)極時(shí)，具有高的比容量，優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能，有望用于高能量密度、高功率密度的鋰離子電池負(fù)極材料；實(shí)際正負(fù)極材料本身容量問(wèn)題很小，也有能達(dá)到實(shí)際的功率效果潛力，但生產(chǎn)或制作電池的過(guò)程中，卻往往材料的后處理及工藝工序確實(shí)人們最容易忽略的，其對(duì)材料容量發(fā)揮的影響也是非常大的，因此會(huì)造成本身材料性能良好，而在實(shí)際電池生產(chǎn)制作過(guò)程中容量發(fā)揮不正常，進(jìn)而影響電池的整體性能，造成電池容量低，內(nèi)阻大，功率密度低等情況。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的專(zhuān)利技術(shù)目的在于：為解決上述存在的問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供一種高功率密度鋰離子電池，通過(guò)正負(fù)極片對(duì)應(yīng)的銅箔和鋁箔的處理和增加導(dǎo)電膜，提高了鋰離子電池的導(dǎo)電率，進(jìn)而提升了電池的大倍率放電性能，同時(shí)使用低分子量的正極粘結(jié)劑PVDF，使正負(fù)極片的厚度反彈更小，降低了極片厚度對(duì)離子傳遞產(chǎn)生的阻礙，減小了電池內(nèi)阻，進(jìn)一步提高了電池容量的發(fā)揮，促進(jìn)了電池功率密度的提升。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專(zhuān)利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：本專(zhuān)利技術(shù)一種高功率密度鋰離子電池，包括正極片和負(fù)極片；所述正極片包括鋁箔、正極導(dǎo)電劑和正極粘結(jié)劑；所述負(fù)極片包括銅箔和負(fù)極導(dǎo)電劑；所述正極粘結(jié)劑為PVDF，且分子量為30～70萬(wàn)；所述銅箔和所述鋁箔在制作極片前先進(jìn)行表面處理，然后在鋁箔和銅箔表面附著一層導(dǎo)電膜，所述導(dǎo)電膜的厚度為1～5μm。正極粘結(jié)劑目前市面上使用的PVDF的分子量均為70萬(wàn)分子量以上的，正極材料涂布成正極片再經(jīng)過(guò)滾壓，PVDF固化后，極片厚度反彈較大，而且PVDF的分子量越大，極片厚度滾壓后和充放電后反彈值也越大，；而使用低分子量的PVDF，可以有效地減小正極片滾壓后的反彈，也能減小電池充放電后極片的厚度反彈，從而減小極片厚度對(duì)鋰離子遷移或電子傳遞的距離，較好的降低了電池的內(nèi)阻，也減少了電池的發(fā)熱量，提高了電池能量的利用率。本專(zhuān)利技術(shù)的正極片在涂布正負(fù)極極片前，先在鋁箔或銅箔上附著一層導(dǎo)電膜，該導(dǎo)電膜可以由重量比95～98:2～5的石墨烯和所述PVDF組成，且用靜電噴涂貨絲網(wǎng)印刷在鋁箔上；也可以由石墨烯組成，且導(dǎo)電膜利用氣相沉積法附著在鋁箔上。因石墨烯的導(dǎo)電能力非常強(qiáng)，使用石墨烯作為導(dǎo)電膜，可以增加正極片的電導(dǎo)率，降低內(nèi)阻，提高正極材料容量的發(fā)揮，進(jìn)而達(dá)到提升電池容量的效果。在附著導(dǎo)電膜之前，本專(zhuān)利技術(shù)對(duì)銅箔和鋁箔的表面處理，處理方法包括以下步驟：(1)除油：將鋁箔或銅箔先放入0.5～2mol/L的堿溶液中浸泡10～30min，然后用去離子水沖洗；(2)除銹：將除油水洗后的鋁箔或銅箔放入1.0～5.0mol/L酸溶液中浸泡3～10min，然后用去離子水沖洗；本專(zhuān)利技術(shù)所述堿溶液中的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣或碳酸氫鈉一種或幾種的混合物；而酸溶液中的酸為硫酸、鹽酸或硝酸中的一種或幾種混合物；銅箔或鋁箔使用堿溶液和酸溶液進(jìn)行處理，可以快速達(dá)到出去表面油漬和氧化物的目的，可以使銅箔或鋁箔中的銅或鋁充分與導(dǎo)電劑接觸，降低了接觸電阻，提高了極片的導(dǎo)電率。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果是：本專(zhuān)利技術(shù)采用用低分子量的PVDF作為正極粘結(jié)劑減小正極片厚度的反彈率，從而減小極片厚度對(duì)鋰離子遷移或電子傳遞的距離，較好的降低了電池的內(nèi)阻，也減少了電池的發(fā)熱量，提高了電池能量的利用率；同時(shí)，通過(guò)正負(fù)極片對(duì)應(yīng)的銅箔和鋁箔的處理和增加導(dǎo)電膜，提高了鋰離子電池的導(dǎo)電率，進(jìn)而提升了電池的大倍率放電性能，同時(shí)使用低分子量的正極粘結(jié)劑PVDF，使正負(fù)極片的厚度反彈更小，降低了極片厚度對(duì)離子傳遞產(chǎn)生的阻礙，減小了電池內(nèi)阻，進(jìn)一步提高了電池容量的發(fā)揮，促進(jìn)了電池功率密度的提升?！靖綀D說(shuō)明】圖1是本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例1的電池銅箔和鋁箔未進(jìn)行處理的不同電流的放電比容量曲線。圖2是本專(zhuān)利技術(shù)對(duì)照組1的電池銅箔和鋁箔已進(jìn)行處理的不同電流的放電比容量曲線。【具體實(shí)施方式】以下通過(guò)具體實(shí)施例及附圖及數(shù)據(jù)表對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)作進(jìn)一步詳述。實(shí)施例1一種高功率密度鋰離子電池，包括正極片和負(fù)極片；所述正極片包括鋁箔、正極導(dǎo)電劑和正極粘結(jié)劑；所述負(fù)極片包括銅箔和負(fù)極導(dǎo)電劑；所述正極粘結(jié)劑為PVDF，且分子量為30～50萬(wàn)；所述銅箔和所述鋁箔在制作極片前先進(jìn)行表面處理，然后在鋁箔和銅箔表面附著一層導(dǎo)電膜，所述導(dǎo)電膜的厚度為1μm。正極片在涂布正負(fù)極極片前，先在鋁箔或銅箔上附著一層導(dǎo)電膜，該導(dǎo)電膜可以由重量比95:5的石墨烯和所述PVDF組成，且用靜電噴涂貨絲網(wǎng)印刷在鋁箔上；也可以由石墨烯組成，且導(dǎo)電膜利用氣相沉積法附著在鋁箔上。因石墨烯的導(dǎo)電能力非常強(qiáng)，使用石墨烯作為導(dǎo)電膜，可以增加正極片的電導(dǎo)率，降低內(nèi)阻，提高正極材料容量的發(fā)揮，進(jìn)而達(dá)到提升電池容量的效果。在附著導(dǎo)電膜之前，本專(zhuān)利技術(shù)對(duì)銅箔和鋁箔的表面處理，處理方法包括以下步驟：(1)除油：將鋁箔或銅箔先放入0.5mol/L的堿溶液中浸泡10min，然后用去離子水沖洗；(2)除銹：將除油水洗后的鋁箔或銅箔放入1.0mol/L酸溶液中浸泡3min，然后用去離子水沖洗；其中，堿溶液中的堿為氫氧化鈉；而酸溶液中的酸為硫酸。實(shí)施例2一種高功率密度鋰離子電池，包括正極片和負(fù)極片；所述正極片包括鋁箔、正極導(dǎo)電劑和正極粘結(jié)劑；所述負(fù)極片包括銅箔和負(fù)極導(dǎo)電劑；所述正極粘結(jié)劑為PVDF，且分子量為50～70萬(wàn)；所本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種高功率密度鋰離子電池，包括正極片和負(fù)極片；所述正極片包括鋁箔、正極導(dǎo)電劑和正極粘結(jié)劑；所述負(fù)極片包括銅箔和負(fù)極導(dǎo)電劑；其特征在于，所述正極粘結(jié)劑為PVDF，且分子量為30～70萬(wàn)；所述銅箔和所述鋁箔在制作極片前先進(jìn)行表面處理，然后在鋁箔和銅箔表面附著一層導(dǎo)電膜，所述導(dǎo)電膜的厚度為1～5μm。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種高功率密度鋰離子電池，包括正極片和負(fù)極片；所述正極片包括鋁箔、正極導(dǎo)電劑和正極粘結(jié)劑；所述負(fù)極片包括銅箔和負(fù)極導(dǎo)電劑；其特征在于，所述正極粘結(jié)劑為PVDF，且分子量為30～70萬(wàn)；所述銅箔和所述鋁箔在制作極片前先進(jìn)行表面處理，然后在鋁箔和銅箔表面附著一層導(dǎo)電膜，所述導(dǎo)電膜的厚度為1～5μm。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高功率密度鋰離子電池，其特征在于，所述銅箔和鋁箔的表面處理方法包括以下步驟：(1)除油：將鋁箔或銅箔先放入0.5～2mol/L的堿溶液中浸泡10～30min，然后用去離子水沖洗；(2)除銹：將除油水洗后的鋁箔或銅箔放入1.0～5.0mol/L酸溶液中浸泡3～10min，然后用去離子水沖洗。3....

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李慶余，崔李三，張曉輝，吳強(qiáng)，賴(lài)飛燕，梁沁沁，彭繼明，耿斌，王紅強(qiáng)，黃有國(guó)，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：安徽益佳通電池有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：安徽,34