[發明專利]一種用于鋰離子電池電極的水基制漿成膜方法

無效

• 申請號: 200810028235.6
• 申請日: 2008-05-23
• 公開（公告）號: CN101304085A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: 蔡宗平;李偉善;梁英;邢麗丹
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/02;H01M4/58;H01M4/48;H01M4/62
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 楊曉松

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，具體涉及一種用于鋰離子電池電極的水基制漿成膜方法。

背景技術

鋰離子電池與其它可充電電池相比具有能量密度大、工作電壓高、循環壽命長、自放電低等優點，已成為21世紀重要的新型能源之一。目前，鋰離子電池生產的主要技術環節之一是正負極粉末材料的制漿成膜，現有技術是采用有機溶劑N-甲基吡咯烷銅(NMP)，該有機溶劑具有分散性好的特點，但其易揮發、易燃易爆、且有毒，是鋰離子電池生產的主要污染源；同時該技術要求嚴格密封，能耗大；此外，該技術使用的粘結劑PVDF也很貴，是鋰離子電池生產高成本的主要原因之一。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺點，提供一種環境友好、成本低、工藝簡單的鋰離子電池電極的水基制漿成膜方法，代替目前鋰離子電池制造工業中普遍使用的NMP有機溶劑制漿成膜。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種鋰離子電池電極的水基制漿成膜方法，包括下述步驟：

(1)采用聚丙烯酸類聚合物(PAA，結構式1)為粘結劑，將質量比為7～9∶1的正極活性物質和聚丙烯酸類聚合物混合，然后將混合物溶解于水中，攪拌至完全溶解均勻成為漿料；所述正極活性物質為鈷、鐵、錳、鎳類正極如LiFePO₄、LiCoO₂、LiMn₂O₄或LiNiO₂等；

(2)制漿成膜后均勻涂覆在經過表面預處理的集流體鋁箔上，在60～100℃溫度下真空干燥8～14小時，經過碾壓等工藝處理，得到鋰離子電池正極。

式1

所述聚丙烯酸類聚合物可為聚丙烯酸、聚丙烯酸和有機酸氨的混合物、或聚丙烯酸和弱堿性物質的混合物；所述聚丙烯酸和有機酸氨的混合物或聚丙烯酸和弱堿性物質的混合物中，聚丙烯酸和有機酸氨或弱堿性物質的質量比為1～4∶1；優選聚丙烯酸和CH₃COONH₄的混合物、聚丙烯酸和LiOH的混合物。

將上述得到的鋰離子電池電極在粉末壓片機上壓平，薄膜沖成1cm²大小的圓片，作為正極；以金屬鋰片為負極；進口聚丙烯微孔膜(Celgard?2300)為隔膜；1mol/L?LiPF₆/碳酸乙烯酯(EC)+碳酸二乙酯(DEC)+碳酸二甲酯(DMC)(體積比為1∶1∶1)的混合溶液為電解液；在充滿氬氣的手套箱中裝成扣式電池。

本發明與現有技術相比具有如下優點和效果：

(1)本發明采用水作溶劑代替傳統的排放污染環境且價格高的有機溶劑N-甲基吡咯烷銅(NMP)，既降低成本，又對環境友好；

(2)采用聚丙烯酸(PAA)類聚合物代替PVDF(聚偏氟乙烯)作粘結劑，成本低且環境友好。

(3)該方法相對現有傳統技術對密封性要求降低，能耗減小，節約能源并降低生產成本。

(4)采用該方法生產的電池，其安全性、倍率放電性能和循環壽命等性能提高。

附圖說明

圖1是利用本發明水基制漿成膜方法和傳統方法有機溶劑制漿成膜方法制成的兩種電池循環50次充放電對比曲線圖。

圖2是利用本發明水基制漿成膜方法和傳統方法有機溶劑制漿成膜方法制成的兩種電池首次充放電對比曲線圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。

實施例1

正極活性物質選用LiFePO₄，粘結劑采用PAA(聚丙烯酸)，正極活性物質與粘結劑按質量比為9∶1混合，混合物溶解于溶劑二次蒸餾水中，攪拌均勻至完全溶解不再有懸浮物；制漿成膜后均勻涂覆于集流體鋁箔上，在80℃下真空干燥12h，然后在粉末壓片機上壓平，得到鋰離子電池的正極。

實施例2

正極活性物質選用LiFePO₄，粘結劑采用質量比為2∶1的PAA(聚丙烯酸)和CH₃COONH₄的混合物，正極活性物質與粘結劑按質量比為8∶1混合，混合物溶解于溶劑二次蒸餾水中，攪拌均勻至完全溶解不再有懸浮物；制漿成膜后均勻涂覆于集流體鋁箔上，在90℃下真空干燥10h，然后在粉末壓片機上壓平，得到鋰離子電池的正極。

實施例3