[發明專利]一種鋰離子電池陽極片的制作方法

有效

• 申請號: 201310092065.9
• 申請日: 2013-03-21
• 公開（公告）號: CN103208613B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 王景芳;梁如福
• 申請（專利權）人: 東莞新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/1395
• 分類號: H01M4/1395
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 曹玉平

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種簡單環保的鋰離子電池陽極片的制作方法。

背景技術

鋰離子電池作為一種綠色的環保電池，具有高能量密度、高工作電壓和長使用壽命的優點，在很多電子產品，如移動電話、手提電腦和攝像機等中得到了廣泛的應用。但鋰離子電池行業存在機遇的同時也面臨巨大挑戰，現有的鋰離子電池快速充電和在低溫環境下充電時，放電的能力不足，越來越難以滿足客戶對電子產品的使用要求。例如，鋰離子電池用戶對電池的低溫性能有嚴格的要求，如他們要求鋰離子電池在-20℃和-10℃下具有良好的循環性能，且要求電池在快速充電過程中不能出現析鋰現象，同時電池的放電容量還需要達到一定的要求。但是，隨著電池能量密度的提升和極片涂布重量的增加，鋰離子電池越來越難滿足以上要求。

鋰離子電池的制備一般需要經過涂覆和冷壓等工序，但是經過冷壓工序后，極片的孔隙率往往比較低，電解液難以完全滲透到膜片內部，電解質粒子在電極內部會出現濃度變化，導致出現濃差極化現象，使得電極與電解質粒子的交換反應步驟受限。特別是對于能量密度要求較高的電池來說，濃差極化現象對離子通道的快速導通的影響更為明顯，這主要是因為涂覆膜片越厚，電解液滲透能力越差，使電極在快速充電過程中極化增加，在一定時間內Li⁺的快速遷移將變得更為困難，因此在一定程度上限制了電池的快速充電性能。

為了提高鋰離子電池的快速充放電性能和低溫性能，業界研究發現可以通過控制極片的壓實密度大小、采用添加極片造孔劑進行極片造孔和采用機械造孔法進行極片造孔等方法來增加極片的孔隙率來實現。基于專利和文獻調研，以上兩種方法各有優缺點：降低壓實密度會導致電芯能量密度降低，因此該做法比較受限；機械造孔法（如膜片打孔法）會對膜片中的活性物質造成機械/物理破壞，且需要使用價格昂貴的精密儀器設備。此外，增加極片的孔隙率還可能對漿料配方以及制漿過程造成一定的影響。即使是最近公開的公開號為102655229A的專利申請報道的將孔隙率提高劑溶液涂在待冷壓的膜片表面，以便減少對漿料的穩定性影響的做法，也會對膜片本身的穩定性和外觀造成影響。同時由于其孔隙率提高機理是利用苯甲酸、草酸、奈丸和碳酸銨等孔隙率提高劑的化學分解形成氣體，進而得到多孔膜片，其中分解的氣體對環境和設備均會造成一定的影響。

有鑒于此，確有必要提供一種鋰離子電池陽極片的制作方法，采用該方法能夠在陽極膜片內形成可調的孔分布，且工序實施簡單、對陽極膜片中的活性物質友好無破壞，而且短時間內即可量產化。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術的不足，而提供一種簡單環保的鋰離子電池陽極片的制作方法，采用該方法能夠在陽極膜片內形成可調的孔分布，且工序實施簡單、對陽極膜片中的活性物質友好無破壞，而且短時間內即可量產化，以克服現有技術中的提高孔隙率的方法容易對陽極活性物質造成機械/物理破壞、對環境和設備會造成影響等不足。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案，一種鋰離子電池陽極片的制作方法，包括以下步驟：第一步，將陽極活性物質、粘接劑和導電劑按照質量比例（80～99）：（0.5～10）：（0.5～10）加入去離子水中，混合均勻后，得到陽極漿料，然后將陽極漿料涂布在陽極集流體上，陽極漿料干燥后在所述陽極集流體上形成陽極膜片，然后對所述陽極集流體上的陽極膜片進行冷壓，得到冷壓后的陽極片。

第二步，將第一步得到的陽極片置于溫度小于或等于0℃的冷凍箱中進行冷凍處理，使得陽極膜片內的水凝固成固體，得到冷凍后的陽極片。

第三步，將第二步得到的陽極片置于溫度大于或等于100℃的烘箱中進行烘烤處理，使陽極膜片內凝固成固體的水升華，至此，陽極片的制作完成。

作為本發明鋰離子電池陽極片的制作方法的一種改進，第一步中所述陽極活性物質、所述粘接劑和所述導電劑的質量之和占所述陽極漿料的質量百分比為30～60%。

作為本發明鋰離子電池陽極片的制作方法的一種改進，第一步中干燥后的陽極膜片中的水含量為1～100g/kg（即每千克陽極膜片中含有的水的質量為1～100g）。為了使得后續溶劑水分子對陽極膜片的孔隙率的提高效果明顯可控，同時又不影響陽極片本身的穩定性，需要將干燥后的陽極膜片中的水含量控制在1～100g/kg范圍內。

作為本發明鋰離子電池陽極片的制作方法的一種改進，第二步所述冷凍處理的持續時間為30min～24h，使得極片膜片中溶劑水分子的物相變化順利且充分地進行。