[發(fā)明專利]鋰離子電池的負極極片的制造方法及使用該負極極片的鋰離子電池

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810029767.1
• 申請日: 2008-07-28
• 公開（公告）號: CN101640264A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙豐剛;袁慶豐;潘香英
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M10/40
• 代理公司: 東莞市新南方專利商標事務(wù)所
• 代理人: 王 敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池的負極極片的制造方法及使用該負極極片的鋰 離子電池，特指一種使用經(jīng)過特殊改性處理的石墨粉體作為負極活性物質(zhì)制作負 極片的方法及用該負極極片制作的鋰離子電池。

背景技術(shù)

鋰離子電池行業(yè)存在機遇的同時也面臨巨大挑戰(zhàn)，電池安全性能，低溫析鋰， 高溫膨脹等等，亟待完善的解決方案提出。例如，鋰離子電池用戶對低溫有嚴格 的要求，如5℃，10℃要求循環(huán)良好，不能出現(xiàn)析鋰現(xiàn)象，同時45度與60度高 溫條件充放電也不允許電池脹氣。

石墨作為鋰離子電池的負極材料，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用和充分的發(fā)展。伴 隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大，應(yīng)用條件的不斷拓寬，對于鋰離子電池的使用環(huán)境、 充放電條件也提出了更高的要求。目前石墨材料作為鋰離子電池的負極材料，主 要應(yīng)用于水性體系(CMC-SBR，羧甲基纖維素鈉-丁苯橡膠)和油性(PVDF，聚偏 氟乙烯)體系兩種體系。

我們傳統(tǒng)用的水基負極鋰離子電池在低溫下充放電，由于CMC-SBR體系的負 極，在形成SEI(Solid?Electrolyte?Interface)膜時，阻抗較大，在低溫下表現(xiàn)的 更為明顯；此外，CMC-SBR本身也是一種不導(dǎo)鋰離子的膠體，對電解液的浸潤性 也不好，這些因素的綜合作用，使得其在低溫充電時，電解液的浸潤性和導(dǎo)離子 能力變差，這樣的電池存在嚴重的安全隱患。

為了解決低溫析鋰問題，傳統(tǒng)電池普遍采用PVDF基負極，在這種體系中， 在負極表面形成的SEI膜較疏松，阻抗較小，利于電解液的浸潤和鋰離子的脫嵌。 此方法基本解決了電池低溫循環(huán)析鋰，但是由于PVDF在高溫下易膨脹，導(dǎo)致電 池變形，而且電池的安全性能(如穿釘，短路等測試)較差。

綜上，對CMC-SBR體系的鋰電池負極來說，它表現(xiàn)出良好的常溫和高溫性能， 對環(huán)境友好，安全性較好等優(yōu)點，但其低溫循環(huán)性能較差，容易出現(xiàn)析鋰現(xiàn)象， 可能引發(fā)安全問題的風(fēng)險增大；對PVDF基體系的負極，它表現(xiàn)出優(yōu)異的低溫特 性，即使5度1C/1C循環(huán)，也不會有金屬鋰的析出，但其高溫循環(huán)易出現(xiàn)析鋰現(xiàn) 象，并且電芯容易變形，膨脹較大，安全性不好。這樣，傳統(tǒng)鋰離子電池很難做 到高低溫性能和安全性的兼顧。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，通過新的石墨改性處理方法和 工藝的優(yōu)化處理，在不降低安全性的前提下，不但獲得了良好的低溫循環(huán)性能， 并且保證了其60℃的循環(huán)穩(wěn)定性，為鋰離子更為寬廣范圍的應(yīng)用提供了保證。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：一種鋰離子電池，其由正負 極極片、隔離膜、電解液、包裝殼等部分組成。本發(fā)明涉及的鋰離子電池所運用的 材料與傳統(tǒng)工藝基本相同，只是事先對石墨進行PVDF包覆處理，具體工藝如下：

1，PVDF與石墨在NMP(N-甲基吡咯烷酮)溶劑中混合后均勻攪拌成漿料；

2，將混合漿料干燥成粉料；

3，處理后的粉料在CMC-SBR的水基體系中攪拌；

4，對漿料進行研磨使顆粒度達到涂布的要求。

然后將經(jīng)過上述處理的漿料均勻涂布在銅箔上，干燥后得到負極極片。再 通過傳統(tǒng)工藝制得鋰離子電池正極極片，將上述正極片、隔離膜和負極極片依次 疊加后，通過疊片或卷繞工藝制得電池芯，并將電池芯裝入電池包裝殼中，向其 內(nèi)注入電解液，經(jīng)化成等工序后制得電池。

本發(fā)明基于以上對水基負極(CMC/SBR)和PVDF基負極高低溫性能的認識， 通過先在石墨粉體表面包覆一層PVDF，再用這種處理后的石墨粉料進行水基攪 料，涂布。利用本發(fā)明技術(shù)所制的鋰離子電池，除具有良好的高低溫循環(huán)性能外， 還具有可靠的安全性能。

圖例說明

圖1為本發(fā)明鋰離子電池在5℃時以0.8C充電，0.5C放電時的循環(huán)曲線。

圖2為本發(fā)明鋰離子電池在25℃時以1C充電，1C放電時的循環(huán)曲線。

圖3為本發(fā)明鋰離子電池在60℃時以1C充電，1C放電時的循環(huán)曲線。

具體實施方式

本發(fā)明涉及的鋰離子電池所運用的材料與傳統(tǒng)工藝基本相同，只是為同時保 證電池的高低溫性能和安全性，需事先對石墨進行PVDF包覆處理，具體工藝如 下：