一种高倍率锂离子电池正极极片的制备方法技术

一种高倍率锂离子电池正极极片的制备方法，其特征在于：首先配置复合底涂液，之后通过凹版印刷或喷涂技术涂覆在泡沫镍正极集流体表面，干燥制得正极底涂极片，再在其表面涂覆正极磷酸铁锂浆料，并经过干燥、辊切工序制备出正极极片。本发明专利技术，制备的正极极片发挥其底涂层的高导电性、高粘附力、耐腐蚀的优点及其网状集流体体积能量密度小的优点，极大的提高了极片在锂离子电池中的循环性能、倍率性能，同时又提高了电池的能量密度，采用此极片制备出的锂离子电池尤其适合于混合动力汽车上的使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池极片制备领域，具体的说是在集流体表面涂覆底涂液以提高锂离子电池的综合性能。
技术介绍
磷酸铁锂是近几年发展起来的一种新型储能电池，并以其安全性能高、循环寿命长、环境友好等优点成为一种新型动力电池。但是由于磷酸铁锂的导电性较差，需要在磷酸铁锂中掺杂一些导电剂来改善其材料的导电性能，并提高其活性材料间离子的导电性能，而对活性材料与集流体铝箔之间的导电性能并未改善。由于磷酸铁锂一次粒子颗粒直径较小，其与铝箔表面的接触是点接触，磷酸铁锂活性材料与集流体铝箔粘结差，造成电池的内阻及其极化增加，并影响到电池的倍率性能、循环性能。集流体底涂技术是近几年发展起来的一种新型技术，即在集流体表面涂覆一层含有导电剂的底涂液，来改善电池的倍率性能和循环性能，尤其对于低电导率的磷酸铁锂材料材料尤其明显，同时存在涂层厚度使电极集流体的体积占用比增加，降低了活性物质的担载量,从而降低了电池的整体容量的问题。而金属泡沫作为集流体可以解决活性物质占有比低的缺点。由于泡沫金属内存在着高孔率的三维孔隙，可以使得活性物质填充在该孔隙内，而不是像箔体集流体那样只能涂敷在其表面。而活性物质填充在泡沫金属内的高孔率三维孔隙内后，不但增大了填充率，而且由于泡沫金属本身的三维孔隙结构和高孔率更有利于电流密度的均匀分布和电解液渗透、均匀分布，从而可以提高锂离子电池的活性物质利用率，锂离子电池的容量发挥和倍率放电性能。相反，对于金属箔材，活性物质只能分布在集流体的表面，转化成化学能的电能主要靠集流体传递给活性物质，靠近集流体的活性物质和远离集流体的活性物质在电能的分配上差异很大，越靠近集流体，其所分配的电能越多同时也越均匀，越远离集流体，其所分配的电能越少。可以看出由于锂离子电池集流体采用的金属箔材导致了锂离子电池活性物质输入和输出以及在转化过程中能量的不均匀性，影响到了活性物质利用率的提高。而大规模商品化的泡沫金属有泡沫铜和泡沫镍，铜的氧化电位很低不适合做正极集流体，而镍的理论氧化电位约为3.8V，接近于磷酸铁锂的限制电压3.65V，但实际应用中由于镍表面的非理性状态，导致其氧化电位降低，所以纯泡沫镍未曾应用于商品化的磷酸铁锂体系锂电池中，需要在其表面电镀一层物质方能满足锂离子电池的需求。
技术实现思路
针对目前锂离子电池极片粘附力差及其电池倍率型能差、循环性能一般及其能量密度不高等问题，本专利技术提供了一种在提高锂离子电池极片粘附力、锂离子电池倍率性能的同时，又能提高锂离子电池能量密度的电池正极极片的制备方法。本专利技术的技术方案是通过以下方式实现的：一种高倍率锂离子电池正极极片的制备方法，以重量份计，其特征在于：首先配置复合底涂液，之后通过凹版印刷或喷涂技术涂覆在泡沫镍正极集流体表面，涂覆厚度为1μm，干燥制得正极底涂极片，再在其表面涂覆正极磷酸铁锂浆料，并经过干燥、辊压、切片工序制备出正极极片。所述的复合底涂液由粘结剂、导电聚合物、掺杂剂、导电剂、有机溶剂的组成；其比例为：粘结剂：导电聚合物：掺杂剂：导电剂：有机溶剂=5~50：5~10：0.1~1：1~20：100。所述的粘结剂为聚偏氟乙烯（PVDF），导电聚合物为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩中的一种，掺杂剂为苯磺酸，有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮（NMP）。所述的泡沫镍的孔隙率为60~90%。本专利技术的有益效果：1）采用改性泡沫镍，活性物质填充在泡沫金属内的高孔率三维孔隙内后，不但增大了填充率，而且由于泡沫金属本身的三维孔隙结构和高孔率更有利于电流密度的均匀分布和电解液渗透、均匀分布，从而可以提高锂离子电池的活性物质利用率，提高锂离子电池的容量和倍率放电性能。同时又可以提高充放电过程中的热量平衡，提高其电池的循环倍率等性能。2）采用所述的复合导电液，由于导电液中的具有导电聚合物，可以提高锂离子及其电子的传输速率，提高其材料大倍率放电能力。3）改性泡沫镍相对于泡沫镍由于在其表面涂覆有防止电解液腐蚀物质、可以降低由于电解液及其底涂液腐蚀造成的集流体内阻增大，并因此提高锂离子电池的电化学性能。附图说明图1、本专利技术正极极片的结构示意图。图中：11为活性物质层，12为底涂层，13为网状集流体。具体实施方式一种高倍率锂离子电池正极极片的制备方法，首先配置复合底涂液，之后通过凹版印刷或喷涂技术涂覆在泡沫镍正极集流体表面，干燥制得正极底涂极片，再在其表面涂覆正极磷酸铁锂浆料，并经过干燥、辊压、切片工序制出正极极片。实施例1：1、复合底涂液的组成为：依次称取30gPVDF粘结剂、8g聚苯胺、0.5g苯磺酸、10gSP导电剂和100gNMP有机溶剂投入到超声分散机中，并超声分散均匀得到油性复合底涂液；2、选取孔隙率为80%的改性泡沫镍，并采用凹版印刷技术将上述油性复合底涂液涂覆在泡沫镍上，涂覆厚度为1μm，干燥完毕后，再通过涂布机在其表面涂覆磷酸铁锂浆料，并经过干燥、辊压、切片得到正极极片。实施例2：1、复合底涂液的组成为，依次称取5.0gPVDF粘结剂、5.0g聚苯胺、0.1g苯磺酸、1.0gSP导电剂及其100gNMP有机溶剂投入到超声分散机中，并超声分散均匀得到油性复合底涂液；2、选取孔隙率为60%的改性泡沫镍，并采用凹版印刷技术将上述油性复合底涂液涂覆在泡沫镍上，涂覆厚度为1μm，干燥完毕后，再通过涂布机在其表面涂覆磷酸铁锂浆料，并经过干燥、切片、辊压得到正极极片。实施例3：1、复合底涂液的组成为，依次称取50gPVDF粘结剂、10g聚苯胺、1.0g苯磺酸、20gSP导电剂及其100gNMP有机溶剂投入到超声分散机中，并超声分散均匀得到油性复合底涂液；2、选取孔隙率为90%的改性泡沫镍，并采用凹版印刷技术将上述油性复合底涂液涂覆在泡沫镍上，涂覆厚度为1μm，干燥完毕后，再通过涂布机在其表面磷酸铁锂浆料，并经过干燥、辊压、切片得到正极极片。对比例1：步骤1与实施例1相同，差别在于无步骤1中底涂液成分为只有粘结剂、导电剂、溶剂，其它与实施例1相同。对比例2：步骤1与实施例1相同，差别在于步骤2中集流体选择铝箔。对比例3：采用磷酸铁锂浆料涂覆在80%泡沫镍上，并经过干燥、辊压、切片得到正极极片。1）物化性能测试：分别选取实施例1~3和对比例1~3的正极极片测试其极片粘附力及其吸液保液能力。粘附力测试标准：选取5mm×30mm正极极片粘贴于3M胶带上，之后采用万能拉力机测试其极片的粘附力。图1为实施例制备出的极片结构图，其中1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高倍率锂离子电池正极极片的制备方法，以重量份计，其特征在于：首先配置复合底涂液，之后通过凹版印刷或喷涂技术涂覆在泡沫镍正极集流体表面，干燥制得正极底涂极片，再在其表面涂覆正极磷酸铁锂浆料，并经过干燥、辊压、切片工序制备出正极极片。

【技术特征摘要】
1.一种高倍率锂离子电池正极极片的制备方法，以重量份计，其特征在于：首先配置复
合底涂液，之后通过凹版印刷或喷涂技术涂覆在泡沫镍正极集流体表面，干燥制得正极底
涂极片，再在其表面涂覆正极磷酸铁锂浆料，并经过干燥、辊压、切片工序制备出正极极片。
2.根据权利要求1所述的一种高倍率锂离子电池正极极片和制备方法，其特征在于：所
述的复合底涂液由粘结剂、导电聚合物、掺杂剂、导电剂、有机溶剂的组成；其比例为：粘结
剂：导电聚合...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁建民，
申请(专利权)人：江苏乐能电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32