[發明專利]一種高壓實、高柔韌性鈦酸鋰極片

在審

• 申請號: 201810868411.0
• 申請日: 2018-08-02
• 公開（公告）號: CN109004177A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 陳永勝;任潘利;崔維國;王茂范;隨東;李愛紅
• 申請（專利權）人: 天津普蘭能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/1391;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 周于凱

一種高壓實、高柔韌性鈦酸鋰極片，包括：鋁箔片、小顆粒鈦酸鋰、常規球形鈦酸鋰顆粒，其中，所述的常規球形鈦酸鋰顆粒涂敷在鋁箔片表面，所述的小顆粒鈦酸鋰通過PVDF膠液附著在常規球形鈦酸鋰顆粒的縫隙處，在常規球形鈦酸鋰與鋁箔片之間通過導電劑和PVDF膠液混合粘合連接。是采用混合兩種形貌鈦酸鋰的方法，將球形鈦酸鋰和小顆粒鈦酸鋰按照一定比例混合勻漿，制備混合漿料涂覆在鋁箔上，經烘干、碾壓、分切制備極片。其中小顆粒鈦酸鋰由球形鈦酸鋰破碎制備。由于小顆粒比表面積大，有利于粘結劑和導電劑均勻分布，粘接性好，碾壓時緩沖大顆粒對鋁箔的擠壓，對鋁箔損傷小，不易破損，極片柔韌性好，有利于壓實密度提高，且操作簡單。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池領域，涉及一種高壓實、高柔韌性鈦酸鋰極片的制造方法。

背景技術

鋰離子電池能量密度高、循環性能好，環境友好，廣泛用于電動車、數碼、儲能等領域。按照負極材料分類，鋰離子電池主要包括石墨體系、鈦酸鋰體系和硅碳體系，硅碳體系目前還不夠成熟。與石墨負極材料相比，尖晶石結構的鈦酸鋰(Li4Ti5O12，LTO)材料安全穩定性好，因其本身嵌鋰電位較高，充放電過程中不會析出鋰枝晶刺穿隔膜，避免引起電池短路；耐寬溫性能好，鈦酸鋰由于其結構原因，在零下50℃到零上60℃均能正常充放電；快充性能優異，鈦酸鋰有三維鋰離子通道，可以高倍率充放電；循環壽命長。

鈦酸鋰材料有明顯缺點，作為負極材料，其電壓比石墨負極高，單位體積能量小，在有限的空間里可以提高極片壓實密度使極片更薄，增加極片長度，來提高單位體積的容量，但是壓實密度太大會導致鋁箔受擠壓嚴重，加劇變形，極片柔韌性變差，造成極片受損甚至斷裂。

目前提高極片柔韌性的方法主要有異種材料分層涂覆、添加纖維體、添加石墨烯、極片熱輥壓等等。

專利CN201610991423.3通過將石墨烯改性并制備復合導電劑，提高了極片柔韌性，改善了電池倍率性能和循環性能。缺點是石墨烯成本高，并且專利中提供的方法工序較多，不利于操作。

專利CN204947009U通過設計一種極片結構，在鋁箔上涂覆兩層不同材料，保持鋁箔的完整性和機械強度，提高極片的柔韌性。缺點是兩層材料不同，電池在充放電過程中兩種材料結構變化不同，可能會產生應力，會影響電池性能。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種高壓實、高柔韌性鈦酸鋰極片的制造方法，提高鈦酸鋰極片的壓實密度，同時不影響極片的柔韌性。

一種高壓實、高柔韌性鈦酸鋰極片，包括：鋁箔片、鈦酸鋰涂層、其中，所述的鈦酸鋰涂層涂覆在鋁箔片兩側表面；鈦酸鋰涂層包括：小顆粒鈦酸鋰、常規球形鈦酸鋰顆粒，所述的鈦酸鋰涂層中的小顆粒鈦酸鋰填充在常規球形鈦酸鋰顆粒之間的縫隙處，所述的小顆粒鈦酸鋰通過PVDF膠液與常規球形鈦酸鋰顆粒粘合在一起。

進一步的，所述的鈦酸鋰涂層通過導電劑和PVDF膠液混合涂覆在鋁箔片的兩側表面。

進一步的，所述的鈦酸鋰、導電劑、PVDF的混合比例為92：5：3。

使用申請的電極片與傳統電極片的具體效果對比如下：

1#方案：按照常規電池極片制作工藝，將一定比例的PVDF膠液、導電劑、小顆粒鈦酸鋰材料、球形鈦酸鋰材料混合，制備漿料，按照一定的面密度將漿料涂覆在鋁箔的兩面上，烘干后按照壓實密度1.6g/cc進行碾壓，分切得到極片。按照鋰電池常規制作工藝，以鈷酸鋰極片為正極片，使用聚乙烯、聚丙烯復合隔膜，1.0 mol/L LiPF6的三組分混合溶劑EC/DMC/EMC(三溶劑體積比為1:1:1)溶液為電解液，組裝成圓柱60138電池。