[發明專利]一種三維多孔鋁帶及制備方法和正極

有效

• 申請號: 202010013706.7
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111193030B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 楊歡;王國偉;曾凡炯;李殿峰;羅洪杰;董晶;秘軍林;高秀玲;從長杰;王馳偉
• 申請（專利權）人: 天津市捷威動力工業有限公司
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M4/80;H01M4/13;H01M10/0525;C22C47/08;C22C49/06;C22C49/14;C22C101/00
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 耿樹志

本發明提供了一種三維多孔鋁帶及制備方法和正極，其組成組分包括熔體金屬鋁、可溶性無機鹽和纖維；可溶性無機鹽為鈉鹽、鉀鹽或銨鹽；金屬鋁、可溶性無機鹽、纖維的質量比為50：10?40：0.1?10。本發明制作的多孔鋁帶具有均勻的多孔性和較好的碾壓強度，適用于多孔正極極片的制作，使用該多孔鋁帶制作的正極極片具有更好的電化學性能和更低的正極電阻率。

技術領域

本發明屬于正極材料領域，尤其是涉及一種三維多孔鋁帶及制備方法和正極。

背景技術

鋰離子電池高能量密度的需求,導致電池設計追求更厚的極片厚度和更高的壓實，采用當前商業應用的涂布碾壓方式，電池在集流體兩側涂覆更厚的正極活性物質，采用高的壓實密度后，正極活性顆粒的形狀會因為高的壓實造成變形甚至結構破壞。而且過厚的正極活性物質涂覆在集流體上需要在極片設計時加入大量的粘結劑保持活性物質在集流體上的粘結，同時需要加入大量的導電劑來導通活性物質與集流體之間的電子通道，這些導電劑和粘結劑的加入既沒有對電池的容量和功率做出貢獻，還浪費了大量的材料。

當前常規正極極片的電阻率10-50Ω.cm，純鋁箔的電阻率2-4μΩ.cm，正極的電阻主要來源于正極活性物質，而當前采用的雙面涂覆方式,導致正極材料堆積區域的電阻率高，從而影響了整個正極的電阻率。降低正極的電阻率的關鍵不在于何種集流體的電阻率更低，而在于能否在正極活性物質周圍構建更好的導電網絡，促使整個正極物質聚集區域具有良好的導電性能。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種三維多孔鋁帶及制備方法和正極，制作的多孔鋁帶具有均勻的多孔性和較好的碾壓強度，適用于多孔正極極片的制作，使用該多孔鋁帶制作的正極極片具有更好的電化學性能和更低的正極電阻率。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種三維多孔鋁帶，其組成組分包括熔體金屬鋁、可溶性無機鹽和纖維。

進一步的，可溶性無機鹽為鈉鹽、鉀鹽或銨鹽。鈉鹽可以是氯化鈉，碳酸鈉，硫酸鈉，硝酸鈉。優選為，氯化鈉。

進一步的，金屬鋁：可溶性無機鹽：纖維的質量比為50：10-40：0.1-10。

進一步的，金屬鋁為99.7％的高純金屬鋁。

進一步的，可溶性無機鹽顆粒粒度分布在200目以下，平均直徑2-75微米，在加入前先120℃烘干6-12h，去除水分，然后加入坩堝中的熔體內。

進一步的，纖維包括玻璃纖維、碳纖維或者氧化鋁纖維。纖維是增強多孔鋁帶材的強度，防止碾壓的過程中多孔材料的撕裂，纖維長徑比10-20之間，纖維直徑不大于25微米。

本發明還提供了一種鋰離子電池正極的多孔鋁帶的制備方法，包括如下步驟：

步驟一，在金屬鋁熔體中加入純凈的可溶性無機鹽顆粒，以及纖維，攪拌均勻，在軋機上進行熱鑄軋，軋制出的帶材通過平整輥后，形成初品；

步驟二，初品經過去離子水清洗槽，洗去帶材中的氯化鈉顆粒，露出初品中的微孔，經去離子水噴淋，洗去帶材表面的鹽離子溶液，進入烘干室；清洗槽中水的溫度為常溫；

步驟三，烘干后的初品進行冷軋(或稱之為碾壓,作用是對熱鑄軋的鋁帶進一步減薄)，軋制厚度不大于0.5mm，軋制后重復進行步驟二的操作；

步驟四，經過平整輥進行表面平整后，卷成卷后包裝放置。

進一步的，步驟二中烘干室為風淋室，初品中的水被流動的空氣帶走吹干，烘干溫度為120℃，通過時間為3-6h。

進一步的，步驟一中的初品厚度不大于1mm，寬度不大于900mm。

這樣得到多孔鋁帶厚度0.2-0.6mm，鋁帶上氣孔為通孔，孔徑在0.01-1mm，孔隙率為30-80％。