一种高压实、高柔韧性钛酸锂极片制造技术

一种高压实、高柔韧性钛酸锂极片：包括电极片、铝箔片，其中，所述的电极片内层由小颗粒钛酸锂与PVDF胶液和导电剂混合制备，在电极片内层的两侧涂覆有常规球形钛酸锂颗粒，所述的电极片为两条，两条电极片分别附着在铝箔片的两侧。小颗粒比表面积大，有利于粘结剂和导电剂均匀分布，并且粒度小，碾压时缓冲大颗粒对铝箔的挤压，对铝箔损伤小，所以极片柔韧性好，有利于压实密度提高。并且，两种形貌钛酸锂为同种材料，浆料制备配方及工艺相同，操作简单。同时两层材料在充放电时结构变化相同，不存在异种材料可能会引起的内应力，有利于物料粘接。

【技术实现步骤摘要】
一种高压实、高柔韧性钛酸锂极片
本专利技术属于锂离子电池领域，涉及一种高压实、高柔韧性钛酸锂极片。
技术介绍
与石墨负极材料相比，尖晶石结构的钛酸锂(Li4Ti5O12，LTO)材料具几方面明显的优势：1)安全稳定性好，因其本身嵌锂电位较高，约1.55V(vsLi/Li+)，充放电过程中不会析出锂枝晶刺穿隔膜，避免引起电池短路；2)快充性能优异，钛酸锂有三维锂离子通道，较高的锂离子扩散系数，可以高倍率充放电；3)循环寿命长，循环过程中体积变化小，；4)耐宽温性能好，一般电动车在零下10℃充放电就会出现问题，而钛酸锂由于其结构原因，在零下50℃到零上60℃均能正常充放电。但是，钛酸锂材料有明显缺点，作为负极材料，其电压比石墨负极高，单位体积能量小，因此需要在有限空间内放置更多材料，以提高其体积能量密度，可以通过提高极片压实密度，增加极片长度来实现，但是压实密度太大会导致铝箔受挤压严重，加剧变形，极片柔韧性变差，造成极片受损甚至断裂。目前提高极片柔韧性的方法主要有异种材料分层涂覆、添加纤维体、添加石墨烯、极片热辊压等等。专利CN201610991423.3通过将石墨烯改性并制备复合导电剂，提高了极片柔韧性，改善了电池倍率性能和循环性能。缺点是石墨烯成本高，并且专利中提供的方法工序较多，不利于操作。专利CN204947009U通过设计一种极片结构，在铝箔上涂覆两层不同材料，保持铝箔的完整性和机械强度，提高极片的柔韧性。缺点是两层材料不同，电池在充放电过程中两种材料结构变化不同，可能会产生应力，会影响电池性能。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种高压实、高柔韧性钛酸锂极片的制造方法，提高钛酸锂极片的压实密度，同时不影响极片的柔韧性。一种高压实、高柔韧性钛酸锂极片：包括钛酸锂涂层、铝箔片，其中，所述的钛酸锂涂层包括钛酸锂涂层A和钛酸锂涂层B，所述的钛酸锂涂层A由小颗粒钛酸锂与PVDF胶液和导电剂混合制备，在钛酸锂涂层B由常规球形钛酸锂颗粒与PVDF胶液和导电剂混合制备，所述的钛酸锂涂层A数量为两层，分别涂覆在铝箔片的两侧，所述的钛酸锂涂层B为两层，分别涂覆在钛酸锂涂层A的外侧。进一步的，所述的钛酸锂、导电剂、PVDF的混合比例为92：5：3。一种高压实、高柔韧性钛酸锂极片的制造方法，包括以下步骤:1、小颗粒钛酸锂物料制备通过气流粉碎机将球形钛酸锂破碎，制备小颗粒钛酸锂，D50≤1μm，BET＞4m2/g。2、钛酸锂涂层A的制备将一定比例的PVDF胶液、导电剂、小颗粒钛酸锂材料混合，制备浆料，按照一定的面密度将浆料涂覆在铝箔的两面上，烘干后得到极片A。3、钛酸锂涂层B的制备将一定比例的PVDF胶液、导电剂、常规颗粒钛酸锂材料混合，制备浆料，按照一定的面密度将浆料涂覆在极片A的两面上，烘干后得到极片B。4、极片C的制备将极片B按照一定的压实密度进行碾压，得到极片C。先将小颗粒的钛酸锂浆料涂覆在铝箔上，制备极片A，再将常规球形钛酸锂浆料涂覆在极片A上，制备极片B，再将极片碾压制备极片C。由于小颗粒比表面积大，有利于粘结剂和导电剂均匀分布，并且粒度小，碾压时对铝箔损伤小，缓冲大颗粒对铝箔的挤压，极片柔韧性好，有利于压实密度提高。使用申请的电极片与传统电极片的具体效果对比如下：1#方案：按照常规电池极片制作工艺，将一定比例的PVDF胶液、导电剂、小颗粒钛酸锂材料混合，制备浆料，按照一定的面密度将浆料涂覆在铝箔的两面上，烘干后得到极片A。按照相同工艺将相同比例的PVDF胶液、导电剂、常规颗粒钛酸锂材料混合，制备浆料，按照相同的面密度将浆料涂覆在极片A的两面上，烘干后得到极片B。按照压实密度1.6g/cc进行碾压，得到极片C。按照锂电池常规制作工艺，以钴酸锂极片为正极片，使用聚乙烯、聚丙烯复合隔膜，1.0mol/LLiPF6的三组分混合溶剂EC/DMC/EMC(三溶剂体积比为1:1:1)溶液为电解液，组装成圆柱60138电池。2#方案：按照常规电池极片制作工艺，将一定比例的PVDF胶液、导电剂、小颗粒钛酸锂材料混合，制备浆料，按照一定的面密度将浆料涂覆在铝箔的两面上，烘干后得到极片A。按照相同工艺将相同比例的PVDF胶液、导电剂、常规颗粒钛酸锂材料混合，制备浆料，按照相同的面密度将浆料涂覆在极片A的两面上，烘干后得到极片B。按照压实密度1.8g/cc进行碾压，得到极片C。按照锂电池常规制作工艺，以钴酸锂极片为正极片，使用聚乙烯、聚丙烯复合隔膜，1.0mol/LLiPF6的三组分混合溶剂EC/DMC/EMC(三溶剂体积比为1:1:1)溶液为电解液，组装成圆柱60138电池。3#方案：按照常规电池极片制作工艺，将一定比例的PVDF胶液、导电剂、小颗粒钛酸锂材料混合，制备浆料，按照一定的面密度将浆料涂覆在铝箔的两面上，烘干后得到极片A。按照相同工艺将相同比例的PVDF胶液、导电剂、常规颗粒钛酸锂材料混合，制备浆料，按照相同的面密度将浆料涂覆在极片A的两面上，烘干后得到极片B。按照压实密度2.0g/cc进行碾压，得到极片C。按照锂电池常规制作工艺，以钴酸锂极片为正极片，使用聚乙烯、聚丙烯复合隔膜，1.0mol/LLiPF6的三组分混合溶剂EC/DMC/EMC(三溶剂体积比为1:1:1)溶液为电解液，组装成圆柱60138电池。4#方案：按照常规电池极片制作工艺，将一定比例的PVDF胶液、导电剂、小颗粒钛酸锂材料混合，制备浆料，按照一定的面密度将浆料涂覆在铝箔的两面上，烘干后得到极片A。按照相同工艺将相同比例的PVDF胶液、导电剂、常规颗粒钛酸锂材料混合，制备浆料，按照相同的面密度将浆料涂覆在极片A的两面上，烘干后得到极片B。按照压实密度2.2g/cc进行碾压，得到极片C。按照锂电池常规制作工艺，以钴酸锂极片为正极片，使用聚乙烯、聚丙烯复合隔膜，1.0mol/LLiPF6的三组分混合溶剂EC/DMC/EMC(三溶剂体积比为1:1:1)溶液为电解液，组装成圆柱60138电池。传统电极片对比5#方案：按照相同工艺将相同比例的PVDF胶液、导电剂、常规颗粒钛酸锂材料混合，制备浆料，按照相同的面密度将浆料涂覆在铝箔的两面上，烘干，按照压实密度1.6g/cc进行碾压，得到极片。按照锂电池常规制作工艺，以钴酸锂极片为正极片，使用聚乙烯、聚丙烯复合隔膜，1.0mol/LLiPF6的三组分混合溶剂EC/DMC/EMC(三溶剂体积比为1:1:1)溶液为电解液，组装成圆柱60138电池。传统电极片对比6#方案：按照相同工艺将相同比例的PVDF胶液、导电剂、常规球形钛酸锂材料混合，制备浆料，按照相同的面密度将浆料涂覆在铝箔的两面上，烘干，按照压实密度1.8g/cc进行碾压，得到极片。按照锂电池常规制作工艺，以钴酸锂极片为正极片，使用聚乙烯、聚丙烯复合隔膜，1.0mol/LLiPF6的三组分混合溶剂EC/DMC/EMC(三溶剂体积比为1:1:1)溶液为电解液，组装成圆柱60138电池。传统电极片对比7#方案：按照相同工艺将相同比例的PVDF胶液、导电剂、常规球形钛酸锂材料混合，制备浆料，按照相同的面密度将浆料涂覆在铝箔的两面上，烘干，按照压实密度2.0g/cc进行碾压，得到极片。按照锂电池常规制作工艺，以钴酸锂极片为正极片，使用聚乙烯、聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压实、高柔韧性钛酸锂极片：包括钛酸锂涂层、铝箔片，其特征在于，所述的钛酸锂涂层包括钛酸锂涂层A和钛酸锂涂层B，所述的钛酸锂涂层A由小颗粒钛酸锂与PVDF胶液和导电剂混合制备，在钛酸锂涂层B由常规球形钛酸锂颗粒与PVDF胶液和导电剂混合制备，所述的钛酸锂涂层A数量为两层，分别涂覆在铝箔片的两层，所述的钛酸锂涂层B为两层，分别涂覆在钛酸锂涂层A的外侧。

【技术特征摘要】
1.一种高压实、高柔韧性钛酸锂极片：包括钛酸锂涂层、铝箔片，其特征在于，所述的钛酸锂涂层包括钛酸锂涂层A和钛酸锂涂层B，所述的钛酸锂涂层A由小颗粒钛酸锂与PVDF胶液和导电剂混合制备，在钛酸锂涂层B由常规球形钛酸锂颗粒与PVDF胶液和导电剂混合制备，所述的钛酸锂涂层A数量为两层，分别涂覆在铝箔片的两层，所述的钛酸锂涂层B为两层，分别涂覆在钛酸锂涂层A的外侧。2.一种高压实、高柔韧性钛酸锂极片：包括钛酸锂涂层、铝箔片，其特征在于，所述的钛酸锂、导电剂、PVDF的混合比例为92：5：3。3.一种高压实、高柔韧性钛酸锂极片的制造方法，包括以下步骤：1）小颗粒钛酸锂物料制备通过气流粉碎机将球形钛酸锂破碎，制备小颗粒钛酸锂，D50≤1μm，BET＞4m...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永胜，任潘利，崔维国，王茂范，随东，李爱红，
申请(专利权)人：天津普兰能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12