[發(fā)明專利]電池極片及其涂布方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110395184.2
• 申請(qǐng)日: 2011-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN102420314A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃仁治;曾裕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州冠碩新能源有限公司;冠碩新能源(香港）有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/136
• 分類號(hào): H01M4/136;H01M4/1397;B05D1/36
• 代理公司: 蘇州威世朋知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32235
• 代理人: 楊林潔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電池極片及其涂布方法，主要應(yīng)用于磷酸鐵鋰電池。

背景技術(shù)

鋰離子電池是指其中的鋰離子(Li⁺)嵌入和脫嵌正負(fù)極材料的一種可充放電的電池，其正極一般采用嵌鋰化合物，如層狀晶體結(jié)構(gòu)的鈷酸鋰(LiCoO₂)、鎳酸鋰(LiNiO₂)與尖晶石晶體結(jié)構(gòu)的錳酸鋰(LiMn₂O₄)。充電時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入到負(fù)極，同時(shí)電子的補(bǔ)償電荷從外部電路供給到負(fù)極；放電時(shí)則相反，Li⁺從負(fù)極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入到正極材料。

1996年一種橄欖石晶體結(jié)構(gòu)的正極材料問世，而1997年美國德州大學(xué)的John?B.?Goodenough等幾位發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了一種橄欖石晶體結(jié)構(gòu)的材料(參見美國專利US?5,910,382)，化學(xué)式為LiFePO₄，具有可嵌入、脫嵌的橄欖石晶體結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)在，LiFePO₄在鋰離子電池正極材料的應(yīng)用已越來越重要，因橄欖石晶體結(jié)構(gòu)的LiFePO₄相較于層狀結(jié)構(gòu)的LiCoO₂、尖晶石結(jié)構(gòu)的LiMn₂O₄，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的特色，又因含鐵(Fe)、磷(P)元素的化合物相較于其他材料較易取得，也因此作為鋰離子電池正極材料具有安全性強(qiáng)、壽命長、成本低的優(yōu)點(diǎn)。

鋰離子電池，特別是磷酸亞鐵鋰電池的極片制作，一般采用將電化學(xué)活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、黏著劑、稀釋劑等材料混合成漿料狀，在以噴墨、擠壓、印刷轉(zhuǎn)移等方式涂布漿料在極片基板材質(zhì)(如鋁箔、銅箔)上，經(jīng)過烘烤步驟使涂布的漿料固體化后，再經(jīng)過輥壓步驟把涂布的漿料材質(zhì)壓實(shí)，最后將極片依照制作電池所需的極片大小裁切。

磷酸亞鐵鋰等材料作為鋰離子電池的正極材料，在極片制作過程中，需要較多的黏著劑黏合，材料的固液比的固體比重低，且黏度高，而不易涂布均勻；又，隨磷酸亞鐵鋰材料為加強(qiáng)充、放電速度，而提高比表面積，即粉體的顆粒越來越小、粉體間的空隙越來越大，振實(shí)密度下降，與黏著劑、稀釋劑等混合的漿料的固體含量即會(huì)減少，液體成分增加，濕厚度也增加，烘干時(shí)移除的液體成分連帶增加，也造成均勻涂布的困難。

參圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中所制成的極片20包括集流體21及涂布于集流體21上的活性材料層22，活性材料層22的兩端厚度過大，從而造成輥壓制程的困難，使中間材料層部分不易密實(shí)，影響振實(shí)密度；又若強(qiáng)行施壓，也可能造成極片兩端材料層于輥壓制程中斷裂。同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中正極極片兩端的材料密度較高，將使充放電反應(yīng)時(shí)，負(fù)極相對(duì)應(yīng)的反應(yīng)區(qū)域需要較高的材料密度，一般負(fù)極極片無法達(dá)到，不能接收較高密度的鋰離子，進(jìn)而產(chǎn)生安全性的疑慮。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種電池極片及其涂布方法，使極片兩端厚度較低，進(jìn)而提升或正面影響電池的效能與安全性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種電池極片，包括集流體及涂布于所述集流體上的活性材料層，其中，所述活性材料層包括中間材料層及分別位于所述中間材料層兩端的起始材料層和結(jié)束材料層，所述起始材料層的厚度小于中間材料層的厚度。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述起始材料層的厚度呈線性變化。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述結(jié)束材料層的厚度小于中間材料層的厚度。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述結(jié)束材料層的厚度呈線性變化。

本發(fā)明的技術(shù)方案還可以這樣實(shí)現(xiàn)：

一種電池極片的涂布方法，提供一種涂布裝置，所述涂布方法包括以下步驟：

（1）涂布起始步驟，用以涂布所述起始材料層；

（2）涂布中間步驟，用以涂布所述中間材料層；

（3）涂布結(jié)束步驟，用以涂布所述結(jié)束材料層，

其中，步驟（1）中涂布速度小于步驟（2）中涂布速度。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟（1）中的涂布速度是逐漸增大的。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述涂布裝置包括一用以涂布所述活性材料層的涂布工具，所述步驟（1）還包括增大所述涂布工具與所述集流體之間距離的過程。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟（3）中涂布速度小于所述步驟（2）中涂布速度。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟（3）中的涂布速度是逐漸減小的。