[發明專利]一種高功率密度鋰離子電池

在審

• 申請號: 201710029580.0
• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN106784996A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 李慶余;崔李三;張曉輝;吳強;賴飛燕;梁沁沁;彭繼明;耿斌;王紅強;黃有國
• 申請（專利權）人: 安徽益佳通電池有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/058;H01M4/62
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司11340
• 代理人: 但玉梅

【技術領域】

本發明鋰離子電池技術領域，具體涉及一種高功率密度鋰離子電池。

【背景技術】

目前鋰離子電池以高能量密度、循環壽命長、自放電小、無記憶效應、環境友好等優點，迅速成為多數電子類產品不可或缺的一部分。如，手機，筆記本，數碼相機等。但鋰離子電池的功率密度較低，大倍率電流放電正極材料克容量發揮低，同時循環性能差。限制了鋰離子電池在很多方面的應用，如新能源汽車、太陽能、風能等領域。人們為了解決上述問題，提高了正極中導電劑的質量百分比，但這種方法會降低鋰離子電池的能量密度。因此，尋找其他的解決途徑，在不降低能量密度的前提下，提高了鋰離子電池的功率密度非常有必要。

目前，鋰離子電池行業提高功率的主要方法：(1)通過正極材料摻雜金屬元素或顆粒表面改性等達到提高正極材料的導電率，公開號CN103296249A公開了“摻雜改性鋰鎳鈷錳、制備方法及鋰離子電池”，通過摻雜改性鋰鎳鈷錳的二次顆粒由一次顆粒組成，二次顆粒為球狀或類球狀，一次顆粒的表面非均勻摻雜有納米金屬氧化物層；制備方法是在鋰鎳鈷錳的前驅體合成階段對其摻雜納米金屬氧化物而進行摻雜改性。采用本發明摻雜改性鋰鎳鈷錳作為正極活性材料的鋰離子電池，在充放電條件下，具有良好的循環性和熱穩定性，可以有效滿足鋰離子電池的高能量密度、高功率密度；(2)提高負極材料導電率，公開號CN103178243A公開了“鋰離子電池用石墨烯/金屬復合負極材料及其制備方法”，通過化學刻蝕制備得到光柵結構的金屬電極及氧化還原化學法制備得到石墨烯/二氧化鈦復合粒子，并采用電化學沉積法在光柵結構的金屬電極上沉積石墨烯/二氧化鈦復合粒子，進一步熱處理獲得石墨烯/金屬復合負極材料。本發明利用納米二氧化鈦粒子用作石墨烯堆疊的改性，金屬光柵結構作為石墨烯載體，使之垂直于集流體排成陣列，這種結構既減小了鋰離子在石墨烯片層之間的擴散距離,同時也使鋰離子在石墨烯片層間的嵌入、脫出更加快速，因而所得復合材料作為鋰離子電池負極時，具有高的比容量，優異的循環穩定性和倍率性能，有望用于高能量密度、高功率密度的鋰離子電池負極材料；

實際正負極材料本身容量問題很小，也有能達到實際的功率效果潛力，但生產或制作電池的過程中，卻往往材料的后處理及工藝工序確實人們最容易忽略的，其對材料容量發揮的影響也是非常大的，因此會造成本身材料性能良好，而在實際電池生產制作過程中容量發揮不正常，進而影響電池的整體性能，造成電池容量低，內阻大，功率密度低等情況。

【發明內容】

本發明的發明目的在于：為解決上述存在的問題，本發明的目的在于提供一種高功率密度鋰離子電池，通過正負極片對應的銅箔和鋁箔的處理和增加導電膜，提高了鋰離子電池的導電率，進而提升了電池的大倍率放電性能，同時使用低分子量的正極粘結劑PVDF，使正負極片的厚度反彈更小，降低了極片厚度對離子傳遞產生的阻礙，減小了電池內阻，進一步提高了電池容量的發揮，促進了電池功率密度的提升。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明一種高功率密度鋰離子電池，包括正極片和負極片；所述正極片包括鋁箔、正極導電劑和正極粘結劑；所述負極片包括銅箔和負極導電劑；所述正極粘結劑為PVDF，且分子量為30～70萬；所述銅箔和所述鋁箔在制作極片前先進行表面處理，然后在鋁箔和銅箔表面附著一層導電膜，所述導電膜的厚度為1～5μm。

正極粘結劑目前市面上使用的PVDF的分子量均為70萬分子量以上的，正極材料涂布成正極片再經過滾壓，PVDF固化后，極片厚度反彈較大，而且PVDF的分子量越大，極片厚度滾壓后和充放電后反彈值也越大，；而使用低分子量的PVDF，可以有效地減小正極片滾壓后的反彈，也能減小電池充放電后極片的厚度反彈，從而減小極片厚度對鋰離子遷移或電子傳遞的距離，較好的降低了電池的內阻，也減少了電池的發熱量，提高了電池能量的利用率。

本發明的正極片在涂布正負極極片前，先在鋁箔或銅箔上附著一層導電膜，該導電膜可以由重量比95～98:2～5的石墨烯和所述PVDF組成，且用靜電噴涂貨絲網印刷在鋁箔上；也可以由石墨烯組成，且導電膜利用氣相沉積法附著在鋁箔上。因石墨烯的導電能力非常強，使用石墨烯作為導電膜，可以增加正極片的電導率，降低內阻，提高正極材料容量的發揮，進而達到提升電池容量的效果。

在附著導電膜之前，本發明對銅箔和鋁箔的表面處理，處理方法包括以下步驟：

(1)除油：將鋁箔或銅箔先放入0.5～2mol/L的堿溶液中浸泡10～30min，然后用去離子水沖洗；