一种含PTC元件锂离子电池负极制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含PTC元件锂离子电池负极制备方法，该方法使用多孔陶瓷热敏材料，将其预先与导电剂和粘结剂制备成浆料，并涂覆在铜箔或铝箔上得到预涂层集流体，然后在预涂层集流体上涂布负极材料，得到负极极片，该负极极片与相关正极极片匹配按照电池制备工艺制备成锂离子电池。本发明专利技术制备的预涂层集流体厚度均匀，性能稳定，制备出的锂离子电池安全性能良好，并且在预涂层制备过程中，使用去离子水作为分散剂，降低了对环境的污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池安全工程领域，尤其是涉及一种含PTC元件锂离子电池负极制备方法。
技术介绍
随着煤、石油和天然气等天然资源的日渐枯竭以及环境的恶化，开发新能源、改善环境质量成为必然趋势。因此，一些新能源，如风能、太阳能、地热能及电能等得到了快速发展。其中锂离子电池作为一种储能器件，由于其具有体积小，重量轻，高能量，安全可靠，无污染，可反复使用等优点，使得人们对其需求量越来越大，性能要求也越来越高。其中，安全性能作为锂离子电池性能的一项重要指标，直接决定着该电池能否投入实际应用，并且影响着电池的使用寿命，因为随着使用时间的增长，电池内部的化学成分会有一定的变化，而这些组分在电池充放电过程中可能会发生相变。同时，在使用过程中，电池温度的升高会加速这一系列变化，容易使电池库伦效率降低，使用寿命减短，甚至发生短路、爆炸等安全事故。PTC(positive temperature coefficient)材料，即正温度系数热敏材料，具有随着温度升高电阻率增大的特点。因此，可将其应用于锂离子电池中，当电池的温度达到一定值时，PTC材料的电阻率迅速增大，从而使电解液离子传输困难，或者直接阻断电路，起到保护电池系统的作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含PTC元件锂离子电池负极制备方法，其能够大幅提高电池的安全性。为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式提供了一种含PTC元件锂离子电池负极制备方法，其包括如下步骤：S1.制备预涂层集流体：将多孔陶瓷热敏材料、导电剂、粘结剂按质量比10:85：5～80：0:20称取，均匀分散于去离子水中，得到固含量为40～65wt％浆料，控制涂覆速度在2～8m/s，将浆料涂覆在集流体上，控制面密度使烘干后预涂层的涂覆厚度为1～15μm；S2.含有预涂层的负极极片制备：将负极材料制备成浆料并根据给定的面密度均匀涂布在步骤S1所制备的预涂层集流体上，经过干燥、碾压、切片后，得到含有预涂层的负极极片；S3.锂离子电池制作：将步骤S2中制备的负极极片与正极极片按照锂离子电池生产过程，制备得到锂离子电池。与现有技术相比，本专利技术提供的一种含PTC元件锂离子电池负极制备方法制备的预涂层集流体厚度均匀，性能稳定，制备出的锂离子电池安全性能良好。并且在预涂层制备过程中，使用去离子水作为分散剂，降低了对环境的污染。作为本专利技术的一种含PTC元件锂离子电池负极制备方法的步骤S1中，多孔陶瓷热敏材料为钛酸钡。作为本专利技术的一种含PTC元件锂离子电池负极制备方法的步骤S1中，导电剂为Super P、乙炔黑或KS-6中的一种或多种的组合。作为本专利技术的一种含PTC元件锂离子电池负极制备方法的步骤S1中，粘结剂为SBR、CMC或PTFE中的一种或多种的组合。作为本专利技术的一种含PTC元件锂离子电池负极制备方法的步骤S1中，浆料制备过程中材料的添加顺序依次为：粘结剂、导电剂、多孔陶瓷热敏材料。作为本专利技术的一种含PTC元件锂离子电池负极制备方法的步骤S1中，集流体为铜箔或铝箔。作为本专利技术的一种含PTC元件锂离子电池负极制备方法的步骤S2中，负极材料为人造石墨或钛酸锂。作为本专利技术的一种含PTC元件锂离子电池负极制备方法的步骤S3中，正极极片所使用的正极材料为磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂或镍钴锰酸锂。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。本专利技术的第一实施方式提供了一种含PTC元件锂离子电池负极制备方法，其包括如下流程：(1)制备预涂层集流体：将多孔陶瓷热敏材料、Super P、SBR按质量比10∶85∶5称取，均匀分散于一定质量的去离子水中，得到固含量为40wt％浆料。控制涂覆速度为2m/s,将浆料涂覆在铜箔上，控制面密度使烘干后预涂层的涂覆厚度为1μm。(2)含有预涂层的负极极片制备：将人造石墨按照相关的工艺条件(属于现有技术，在此不加以赘述)制备成浆料并根据给定的面密度(根据电池的设计容量而确定，其单位为g/m2)均匀涂布在步骤(1)所制备的预涂层集流体上，经过干燥、辊压，切片等工序得到含有预涂层的负极极片。(3)锂离子电池制作：将步骤(2)中制备的负极极片与磷酸铁锂极片按照锂离子电池生产过程，制备得到得锂离子电池。本专利技术的第二实施方式提供了一种含PTC元件锂离子电池负极制备方法，其包括如下流程：(1)制备预涂层集流体：将多孔陶瓷热敏材料、Super P、SBR按质量比30∶60∶10称取，均匀分散于一定质量的去离子水中，得到固含量为50wt％浆料。控制涂覆速度为4m/s,将浆料涂覆在铜箔上，控制面密度使烘干后预涂层的涂覆厚度为5μm。(2)含有预涂层的负极极片制备：将人造石墨按照相关的工艺条件制备成浆料并根据给定的面密度均匀涂布在步骤(1)所制备的预涂层集流体上，经过干燥、辊压，切片等工序得到含有预涂层的负极极片。(3)锂离子电池制作：将步骤(2)中制备的负极极片与镍钴锰酸锂极片按照锂离子电池生产过程，制备得到得锂离子电池。本专利技术的第三实施方式提供了一种含PTC元件锂离子电池负极制备方法，其包括如下流程：(1)制备预涂层集流体：将多孔陶瓷热敏材料、导电剂(Super P和KS-6)、粘结剂(SBR和CMC)按质量比50∶(30∶10)∶(5∶5)称取【Super P、KS-6的质量比为30:10，SBR、CMC的质量比为5:5】，均匀分散于一定质量的去离子水中，得到固含量为50wt％浆料。控制涂覆速度为5m/s,将浆料涂覆在铜箔上，控制面密度使烘干后预涂层的涂覆厚度为10μm。(2)含有预涂层的负极极片制备：将人造石墨按照相关的工艺条件制备成浆料并根据给定的面密度均匀涂布在步骤(1)所制备的预涂层集流体上，经过干燥、辊压，切片等工序得到含有预涂层的负极极片。(3)锂离子电池制作：将步骤(2)中制备的负极极片与锰酸锂极片按照锂离子电池生产过程，制备得到得锂离子电池。本专利技术的第四实施方式提供了一种含PTC元件锂离子电池负极制备方法，其包括如下流程：(1)制备预涂层集流体：将多孔陶瓷热敏材料、乙炔黑、粘结剂(CMC和PTFE)按质量比65∶20∶(5∶10)称取，均匀分散于一定质量的去离子水中，得到固含量为65wt％浆料。控制涂覆速度为8m/s,将浆料涂覆在铝箔上，控制面密度使烘干后预涂层的涂覆厚度为15μm。(2)含有预涂层的负极极片制备：将钛酸锂按照相关的工艺条件制备成浆料并根据给定的面密度均匀涂布在步骤(1)所制备的预涂层集流体上，经过干燥、辊压，切片等工序得到含有预涂层的负极极片。(3)锂离子电池制作：将步骤(2)中制备的负极极片与锰酸锂极片按照锂离子电池生产过程，制备得到得锂离子电池。本专利技术的第五实施方式提供了一种含PTC元件锂离子电池负极制备方法，其包括如下流程：(1)制备预涂层集流体：将多孔陶瓷热敏材料、导电剂、粘结剂(SBR和CMC)按质量比80∶0∶(10∶10)称取，均匀分散于一定质量的去离子水中，得到固含量为65wt％浆料。控制涂覆速度为8m/s,将浆料涂覆在铜箔上，控制面密度使烘干后预涂层的涂覆厚度为15μm。(2)含有预涂层的负极极片制备：将人造石墨按照相关的工艺条件制备成浆料并根据给定的面密度均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含PTC元件锂离子电池负极制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：S1.制备预涂层集流体：将多孔陶瓷热敏材料、导电剂、粘结剂按质量比10:85：5～80：0:20称取，均匀分散于去离子水中，得到固含量为40～65wt％浆料，控制涂覆速度在2～8m/s，将浆料涂覆在集流体上，控制面密度使烘干后预涂层的涂覆厚度为1～15μm；S2.含有预涂层的负极极片制备：将负极材料制备成浆料并根据给定的面密度均匀涂布在步骤S1所制备的预涂层集流体上，经过干燥、碾压、切片后，得到含有预涂层的负极极片；S3.锂离子电池制作：将步骤S2中制备的负极极片与正极极片按照锂离子电池生产过程，制备得到锂离子电池。

【技术特征摘要】
1.一种含PTC元件锂离子电池负极制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：S1.制备预涂层集流体：将多孔陶瓷热敏材料、导电剂、粘结剂按质量比10:85：5～80：0:20称取，均匀分散于去离子水中，得到固含量为40～65wt％浆料，控制涂覆速度在2～8m/s，将浆料涂覆在集流体上，控制面密度使烘干后预涂层的涂覆厚度为1～15μm；S2.含有预涂层的负极极片制备：将负极材料制备成浆料并根据给定的面密度均匀涂布在步骤S1所制备的预涂层集流体上，经过干燥、碾压、切片后，得到含有预涂层的负极极片；S3.锂离子电池制作：将步骤S2中制备的负极极片与正极极片按照锂离子电池生产过程，制备得到锂离子电池。2.根据权利要求1所述的一种含PTC元件锂离子电池负极制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述多孔陶瓷热敏材料为钛酸钡。3.根据权利要求1所述的一种含PTC元件锂离子电池负极制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘浩涵，刘微，代贤友，曹逸平，张军，张静，李萍，闵国全，
申请(专利权)人：上海产业技术研究院，上海市纳米科技与产业发展促进中心，
类型：发明
国别省市：上海;31