[發(fā)明專利]一種磷酸鐵鋰電池用集流體及正極片的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110397586.6
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN103137942A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭淑芬;劉登科;崔正朔;劉宇
• 申請（專利權(quán)）人: 北京鼎能開源電池科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/64;H01M4/1397
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王朋飛;張慶敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，具體涉及一種磷酸鐵鋰用集流體的電暈處理方法和磷酸鐵鋰鋰離子電池正極片的制備方法。

背景技術(shù)

磷酸鐵鋰電池近年來發(fā)展迅速，主要得益于磷酸鐵鋰材料優(yōu)良的安全性和長循環(huán)壽命，同時，受到撞擊、高溫等情況下，磷酸鐵鋰動力電池不會起火爆炸，因此非常適宜用做電動交通工具電池。另外，磷酸鐵鋰在儲能電池、電動工具等領(lǐng)域也開始大量應用。

磷酸鐵鋰電池的核心技術(shù)是電池正極片的制造。由于磷酸鐵鋰材料的本征電導率低，在材料制造過程中必須進行碳包覆。同時在極片漿料的制造過程中要加入大量的導電劑，如超級炭黑(SuperP，SP)、乙炔黑、導電石墨等。導電劑都是具有較大比表面積的材料，過多地加入導電劑不僅會造成極片壓實密度低、減小電池容量和體積比能量，而且會大量消耗粘結(jié)劑，在同等粘結(jié)劑比例下造成極片活性物質(zhì)粘結(jié)不牢、易掉粉脫略、循環(huán)壽命減少等問題。

對需要高倍率放電的電池來說，其性能主要由正極決定。傳統(tǒng)的電池正極極片制造，一般采用NMP(N-甲基吡咯烷酮)做溶劑，PVDF(聚偏氟乙烯)做為粘劑，超級炭黑(Super?P)、乙炔黑、導電石墨作為導電劑，磷酸鐵鋰作為主要活性物質(zhì)，經(jīng)過高速分散后形成懸濁液，然后用涂布機涂覆在鋁箔上，再經(jīng)烘烤、輥壓、分切制成極片。

傳統(tǒng)方法制造的極片，是通過PVDF粘結(jié)劑實現(xiàn)磷酸鐵鋰與基體箔材的連接。實際上，金屬鋁和PVDF之間性能差異很大，并不能保證相互粘結(jié)良好，特別是當鋁箔表面殘留微量的污染物，例如油污時，粘結(jié)性會大幅度下降。有文獻提出在鋁箔表面加入過渡層或?qū)щ妼樱赋隽撕芎玫墓に嚰夹g(shù)方向，但不同研究者之間的方法差異較大，效果也不盡相同。由于金屬鋁箔表面存在一層只有幾個分子厚度的氧化鋁層，如何利用該層氧化物形成穩(wěn)定的成膜結(jié)構(gòu)，是電池研究者急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)中磷酸鐵鋰電池極片活性物質(zhì)粘結(jié)性不佳、以及導致的導電劑消耗量大、放電性能差等缺陷。本發(fā)明的目的是提供一種磷酸鐵鋰電池用集流體的處理方法。

本發(fā)明的另一目的是提供一種磷酸鐵鋰電池正極片的制備方法。

本發(fā)明所述的磷酸鐵鋰電池用集流體處理方法，是對所述集流體的表面進行電暈放電處理，使其表面積增加至處理前的2～5倍。其中，所述電暈放電處理可采用本領(lǐng)域通用的技術(shù)手段和設(shè)備，如電暈處理機等；放電處理后的集流體可以通過如掃描電鏡(SEM)的常規(guī)方法檢測，至其表面積增加至處理前的2～5倍后，電暈放電處理即完成。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述電暈放電處理的過程為：沿集流體長度或?qū)挾确较蛎扛?～5cm設(shè)置一高壓放電電極形成一排陣列電極，集流體在距所述陣列電極2～5厘米的距離下以1～7厘米/秒的速度通過所述陣列電極；其中，所述高壓放電電極采用6千～1.2萬伏交流電。

上述集流體為鋁箔或銅箔。

本發(fā)明所述電暈放電處理可以去除掉集流體表面的油污等雜質(zhì)，同時還可以增加集流體表面的粗糙度，表面積增加2倍以上，便于增加活性物質(zhì)的附著力。如市售鋁箔，可由普通產(chǎn)品的2-3微米增加到4-5微米。

本發(fā)明所述的磷酸鐵鋰電池正極片的制備方法，首先采用前述技術(shù)方案任一項所述的電暈放電處理方法處理集流體；然后將所述處理后的集流體制備成磷酸鐵鋰電池正極片。

所述磷酸鐵鋰電池正極片的制備方法進一步包括以下步驟：

(1)采用上述任一項技術(shù)方案所述的處理方法處理集流體；

(2)將包含了導電劑和粘結(jié)劑的導電溶液均勻噴涂在所述集流體表面，干燥后形成3～8微米的導電過渡層；

(3)在步驟(2)所述導電過渡層上涂覆磷酸鐵鋰漿料即得所述正極片。

步驟(2)所述導電過渡層在所述步驟(1)完成后1～3小時之內(nèi)進行噴涂。

步驟(2)所述導電溶液還包括表面活性劑和有機溶劑，按重量比由以下成分組成：

導電劑：????5～20％；

粘結(jié)劑：????1～5％；

有機溶劑：??10～15％；

表面活性劑：0.5～1.0％；

水：????????余量。

所述導電劑選自超級炭黑、納米碳管、乙炔黑、導電石墨中的一種或多種；所述粘結(jié)劑選自聚乙烯醇、羧甲基纖維素、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯中的一種或多種；所述表面活性劑為苯二胺、乳化劑OP、脂肪醇聚氧乙烯醚(平平加)、十二烷基苯磺酸中的一種或多種；所述有機溶劑為乙醇。