一种锂电池电极片及其制备方法技术

一种锂电池电极片及其制备方法，将活性材料、导电剂、粘结剂、螯合剂按比例分散在溶剂中，制备成电池浆料，将浆料涂覆于集流体上，经热处理和辊压处理得到极片；由于在制浆过程中加入少量螯合剂，浆料中的螯合剂具有羧基、氨基等官能团，可以与粘结剂和活性物质表面的羧基或者羟基官能团产生相互作用，同时螯合剂也可以与箔材金属表面(残余金属离子)有较强的络合作用，起到了粘合剂的作用，因此，可以在降低极片高分子粘结剂的用量的同时大大提高电极浆料与集流体箔材之间的粘结力，从而在提升电池的循环寿命和倍率性能的同时提升电池的能量密度。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池电极片及其制备方法
本专利技术属于电池领域，具体涉及一种锂电池电极片及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池由于具有清洁环保、能量密度高、放电电压平稳、循环性能好等优点，已成为通讯类电子产品的主要能源。近年来，锂离子电池被认为最有发展前途的新能源动力形式之一，各国的科学家不断地致力于开发研究更加实用有效的锂离子电池。人们对大容量、高功率电池的需求越来越迫切，尤其是对汽车用动力电池的要求愈来愈高，而要满足车用的要求，电池的循环、倍率、安全性能都尤为重要。专利CN101174685A和专利CN104518200B公开了一种在集流体上涂布一层5-10μm的导电胶，而后再将正/负极材料涂布于导电胶层上的极片涂布方法。这种方法可以在一定程度上减小极片内阻，改善循环性能，提高电池倍率性能，但在集流体上涂布一层5-10μm的导电胶层会降低电池的能量密度。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种锂电池电极片及其制备方法，在制浆过程中加入少量螯合剂，该方法可以在降低极片粘结剂的用量的同时大大提高电极浆料与集流体箔材之间的粘结力，从而在提升电池的循环寿命和倍率性能的同时提升电池的能量密度。为实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种锂电池电极片的制备方法，锂电池电极片包括锂电池正极片和锂电池负极片；按质量百分数计，将正极活性材料80％～99％，导电剂0.5％～9％，粘结剂0.499％～9％以及含有羧基和氨基的螯合剂0.001％～2％，分散在溶剂中，制备成正极电池浆料，将正极电池浆料涂覆于正极集流体上，经热处理和辊压处理得到锂电池正极片；按质量百分数计，将负极活性材料80％～99％，导电剂0.5％～9％，粘结剂0.499％～9％以及螯合剂0.001％～2％，分散在溶剂中，制备成负极电池浆料，将负极电池浆料涂覆于负极集流体上，经热处理和辊压处理得到锂电池负极片。本专利技术进一步的改进在于，所述正极活性材料为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、镍锰酸锂、富锂正极材料中的一种或几种；所述负极活性材料为石墨、硬碳、硅基材料的一种或几种；所述含有羧基和氨基的螯合剂为柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、酒石酸钠、葡萄糖酸、葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸钠、氨基三乙酸、氨基三乙酸钠、二亚乙基三胺五乙酸、二亚乙基三胺五乙酸钠、羟乙基乙二胺三乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸钠、二羟乙基甘氨酸、氨基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、羟基乙叉二膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、1,2-二甲基-3-羟基-4-吡啶酮、水解聚马来酸酐、富马酸(反丁烯二酸)—丙烯磺酸共聚体中的一种或几种。本专利技术进一步的改进在于，所述正极电池浆料的固含量为30％～80％。本专利技术进一步的改进在于，所述正极集流体为铝箔。本专利技术进一步的改进在于，所述负极电池浆料固含量为30％～60％；所述正极集流体为涂炭铝箔。本专利技术进一步的改进在于，所述负极集流体为铜箔。本专利技术进一步的改进在于，所述导电剂为导电碳黑、导电石墨、乙炔黑、科琴黑、气相生长碳纤维、碳纳米管、石墨烯、碳纤维、导电聚合物中的一种或几种；负极集流体为涂炭铜箔。本专利技术进一步的改进在于，所述粘结剂为聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚四氟乙烯、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶中的一种或几种。本专利技术进一步的改进在于，所述溶剂为水、乙醇、丙酮、异丙醇、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃中的一种或几种；所述涂布方式为挤压式涂布、转移式涂布或者喷涂。一种根据上述的方法制备的锂电池电极片。与现有技术相比，本专利技术具有以下的有益效果：在制浆过程中加入少量螯合剂，浆料中的螯合剂小分子具有羧基、氨基等官能团，可以与粘结剂和活性材料表面的羧基或者羟基等官能团产生相互作用，同时螯合剂也可以与箔材金属表面(残余金属离子)有较强的络合作用，起到了粘合剂的作用，因此，可以在降低极片高分子粘结剂的用量的同时大大提高电极浆料与集流体箔材之间的粘结力，从而在提升电池的循环寿命和倍率性能的同时提升电池的能量密度。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。本专利技术所述的检测电池用浆料分散稳定性的方法为：将活性材料、导电剂、粘结剂、螯合剂按比例分散在的溶剂中，制备成电池浆料，将电池浆料涂覆于极集流体上，经热处理和辊压处理得到极片；所述电极片包括锂电池正极片和锂电池负极片；所述正极活性材料为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、镍锰酸锂、富锂正极材料中的一种或几种；所述负极活性材料为石墨、硬碳、硅基材料的一种或几种。所述螯合剂为柠檬酸(CA)及其钠盐、酒石酸(TA)及其钠盐、葡萄糖酸(GA)及其钠盐、乙二胺四乙酸(EDTA)及其钠盐、氨基三乙酸(NTA)及其钠盐、二亚乙基三胺五乙酸及其钠盐、羟乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)及其钠盐、二羟乙基甘氨酸(DEG)、氨基三甲叉膦酸(ATMP)、乙二胺四甲叉膦酸(EDTMP)、羟基乙叉二膦酸(HEDP)、二乙烯三胺五甲叉膦酸(DTPMP)、1,2-二甲基-3-羟基-4-吡啶酮(DHPO)、水解聚马来酸酐、富马酸(反丁烯二酸)—丙烯磺酸共聚体中的一种或几种。制备锂电池正极片时，按质量百分数计，正极活性材料80％～99％，导电剂0.5％～9％，粘结剂0.499％～9％，螯合剂0.001％～2％；且正极浆料的固含量为30％～80％；所述正极集流体为铝箔或涂炭铝箔。制备锂电池负极片时，按质量百分数计，负极活性材料80％～99％，导电剂0.5％～9％，粘结剂0.499％～9％，螯合剂0.001％～2％；且负极浆料固含量为30％～60％；所述负极集流体为铜箔或涂炭铜箔。所述导电剂为导电碳黑、导电石墨、乙炔黑、科琴黑、气相生长碳纤维、碳纳米管、石墨烯、碳纤维、导电聚合物中的一种或几种；所述粘结剂为聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸(PAA)、聚四氟乙烯(PTFE)、海藻酸钠(NaAlg)、羧甲基纤维素钠(CMC)、丁苯橡胶(SBR)中的一种或几种。所述溶剂是水、乙醇、丙酮、异丙醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)、二乙基甲酰胺(DEF)、二甲基亚砜(BMSO)、四氢呋喃(THF)中的一种或几种。所述涂布方式为挤压式涂布、转移式涂布或者喷涂。具体实施例如下：对比例1按照以下质量比进行正极制浆：镍钴锰酸锂正极材料96％，碳纳米管导电剂0.5％，SP导电剂1.5％，PVDF粘结剂2.0％；通过双行星搅拌机，以NMP为溶剂制备成固含量68％的正极浆料。采用挤压式涂布的方式将浆料涂布到铝箔上，经热处理和辊压处理得到所需正极片。对比例2按照以下质量百分比进行负极制浆：将石墨负极材料95.8％，导电碳黑SP导电剂1％，CMC粘结剂1.4％，SBR粘结剂1.8％；通过双行星搅拌机，以水为溶剂制备成固含量46％的负极浆料。采用挤压式涂布的方式将浆料涂布到铜箔上，经热处理和辊压处理得到所需负极片。实施例1按照以下质量百分比进行正极制浆：将镍钴锰酸锂正极材料96.5％，碳纳米管导电剂0.5％，导电碳黑SP导电剂1.5％，PVDF粘结剂1％，DHPO螯合剂0.5％；通过双行星搅拌机，以NMP为溶剂制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池电极片的制备方法，其特征在于：锂电池电极片包括锂电池正极片和锂电池负极片；按质量百分数计，将正极活性材料80％～99％，导电剂0.5％～9％，粘结剂0.499％～9％以及含有羧基和氨基的螯合剂0.001％～2％，分散在溶剂中，制备成正极电池浆料，将正极电池浆料涂覆于正极集流体上，经热处理和辊压处理得到锂电池正极片；按质量百分数计，将负极活性材料80％～99％，导电剂0.5％～9％，粘结剂0.499％～9％以及螯合剂0.001％～2％，分散在溶剂中，制备成负极电池浆料，将负极电池浆料涂覆于负极集流体上，经热处理和辊压处理得到锂电池负极片。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池电极片的制备方法，其特征在于：锂电池电极片包括锂电池正极片和锂电池负极片；按质量百分数计，将正极活性材料80％～99％，导电剂0.5％～9％，粘结剂0.499％～9％以及含有羧基和氨基的螯合剂0.001％～2％，分散在溶剂中，制备成正极电池浆料，将正极电池浆料涂覆于正极集流体上，经热处理和辊压处理得到锂电池正极片；按质量百分数计，将负极活性材料80％～99％，导电剂0.5％～9％，粘结剂0.499％～9％以及螯合剂0.001％～2％，分散在溶剂中，制备成负极电池浆料，将负极电池浆料涂覆于负极集流体上，经热处理和辊压处理得到锂电池负极片。2.根据权利要求1所述的一种锂电池电极片的制备方法，其特征在于：所述正极活性材料为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、镍锰酸锂、富锂正极材料中的一种或几种；所述负极活性材料为石墨、硬碳、硅基材料的一种或几种；所述含有羧基和氨基的螯合剂为柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、酒石酸钠、葡萄糖酸、葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸钠、氨基三乙酸、氨基三乙酸钠、二亚乙基三胺五乙酸、二亚乙基三胺五乙酸钠、羟乙基乙二胺三乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸钠、二羟乙基甘氨酸、氨基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、羟基乙叉二膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、1,2-二甲基-3-羟基-4-吡啶酮、...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁丽只，邵乐，田占元，胡朝文，冯皓，郑勇，
申请(专利权)人：陕西煤业化工技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61