[發(fā)明專利]一種鈦酸鋰負(fù)極極片及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410536348.2
• 申請(qǐng)日: 2014-10-13
• 公開（公告）號(hào): CN105470456B
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂豪杰;石先興;王慧敏;高新寶;陳軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 萬向一二三股份公司;萬向電動(dòng)汽車有限公司;萬向集團(tuán)公司
• 主分類號(hào): H01M4/131
• 分類號(hào): H01M4/131;H01M4/1391;H01M4/485;H01M4/62;H01M4/66
• 代理公司: 杭州杭誠(chéng)專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發(fā)明公開了一種鈦酸鋰負(fù)極極片，包括負(fù)極集流體和涂覆在負(fù)極集流體表面的負(fù)極材料，其特征在于，所述負(fù)極集流體為涂碳鋁箔，所述負(fù)極材料由以下質(zhì)量百分比的組分組成：2～7％導(dǎo)電劑，3～8％粘結(jié)劑，87～94％鈦酸鋰，各組分質(zhì)量百分比之和為100％，負(fù)極材料壓實(shí)密度為2～2.3g/cm3。本發(fā)明的鈦酸鋰負(fù)極極片采用涂碳鋁箔作為負(fù)極集流體，解決了鈦酸鋰材料加工性能差的問題，使電池的整體性能產(chǎn)生顯著的提升，并對(duì)負(fù)極材料的配方進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，不僅涂布性能好，而且保證了電池的整體性能。本發(fā)明還公開了一種鈦酸鋰負(fù)極極片的制備方法，該制備方法工藝步驟簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種鈦酸鋰負(fù)極極片及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子動(dòng)力電池是最近開發(fā)并迅速發(fā)展起來的新型電池，由于其高比能量、環(huán)保等特殊優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)、軍用產(chǎn)品等多個(gè)領(lǐng)域。鋰離子電池自20世紀(jì)90年代商業(yè)化應(yīng)用以來，至今鋰離子電池已占據(jù)二次電池市場(chǎng)規(guī)模的70％以上。基于對(duì)鋰離子電池的安全性能和循環(huán)性能要求，我們需要尋找替代碳材料的新型負(fù)極材料。而鈦酸鋰負(fù)極材料為尖晶石結(jié)構(gòu)超細(xì)粉末，具有良好的循環(huán)性能和優(yōu)良的充放電平臺(tái)。在Li+嵌入或脫出過程中，晶型不發(fā)生變化，體積變化小于1％，因此被稱為“零應(yīng)變材料”，能夠避免充放電循環(huán)中由于電極材料的來回伸縮而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞，從而提高電極的循環(huán)性能和使用壽命。與炭負(fù)極材料相比，鈦酸鋰具有高的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)(為2*10-8cm2/s)，從而使得該負(fù)極材料可以快速充放電，而且電解液不致發(fā)生分解，提高鋰電池安全性能。因此，鈦酸鋰材料擁有其他鋰離子電池負(fù)極材料不具有的優(yōu)勢(shì)，具有非常好的市場(chǎng)前景和實(shí)用價(jià)值。

但是鈦酸鋰材料比重較小，粒度較細(xì)，涂布性能較差，使得電池的循環(huán)壽命和倍率性能較動(dòng)力鋰電池的要求存在著很大的差距。

申請(qǐng)公布號(hào)CN102945946A，申請(qǐng)公布日2013.02.27的中國(guó)專利公開了一種鈦酸鋰電池負(fù)極極片制作方法，包括集流體制作、漿料配制和涂覆，所述集流體采用刻蝕鋁箔，漿料按下列組分及重量百分比配制：導(dǎo)電劑2％～10％，粘結(jié)劑3％～10％，溶劑45％～60％，鈦酸鋰35％～45％，配制時(shí)先對(duì)原材料干燥預(yù)處理，再先后加入各組分，混合攪拌均勻，涂覆時(shí)控制面密度140～250g/m2。其不足之處在于，集流體采用刻蝕鋁箔，刻蝕鋁箔表面易存在針孔，另外，刻蝕鋁箔對(duì)電池的性能改善有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的鈦酸鋰負(fù)極極片涂布性能差，對(duì)電池的性能改善有限的問題，提供了一種能提高電池倍率循環(huán)性能，降低電池放電直流內(nèi)阻，改善電池低溫功率特性的鈦酸鋰負(fù)極極片。

本發(fā)明還提供了一種鈦酸鋰負(fù)極極片的制備方法，該方法工藝步驟簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種鈦酸鋰負(fù)極極片，包括負(fù)極集流體和涂覆在負(fù)極集流體表面的負(fù)極材料，所述負(fù)極集流體為涂碳鋁箔，所述負(fù)極材料由以下質(zhì)量百分比的組分組成：2～7％導(dǎo)電劑，3～8％粘結(jié)劑，87～94％鈦酸鋰，各組分質(zhì)量百分比之和為100％，負(fù)極材料壓實(shí)密度為2～2.3g/cm3。本發(fā)明的負(fù)極極片采用涂碳鋁箔作為負(fù)極集流體以解決鈦酸鋰材料加工性能差的問題，涂碳鋁箔能提供極佳的靜態(tài)導(dǎo)電性能，收集活性物質(zhì)的微電流，從而可以大幅度降低正極材料和集流之間的接觸電阻，并能提高兩者之間的附著能力，改善鈦酸鋰材料的加工性能，使電池的整體性能產(chǎn)生顯著的提升，另外，本發(fā)明還對(duì)負(fù)極材料的配方進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，不僅涂布性能好，而且保證了電池的整體性能。

作為優(yōu)選，所述涂碳鋁箔具有雙面涂碳層。