一种锂离子电池的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池的制备方法，属于电池技术领域。为了解决现有的同步性差电池内阻大的问题，提供一种锂离子电池的制备方法，包括将正极浆料和负极浆料分别转移至相应的正极注射器和负极注射器中，将正极浆料和负极浆料分别同步静电纺丝涂覆在隔膜的相对两个侧面，干燥后，在隔膜的相对两个侧面上分别形成正极活性层和负极活性层；将正极集流体和负极集流体分别对应正极活性层和负极活性层进行热辊压复合在表面，再经过模切和后续加工制成相应的锂离子电池。本发明专利技术能够减少电池内阻，提高电池化学性能效果。具有工艺简单，易于操作的优点。

A preparation method of lithium ion batteries

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池的制备方法
本专利技术涉及一种锂离子电池的制备方法，属于电池

技术介绍
锂离子电池是一种新型的绿色化学电源，与传统的镍镉电池、镍氢电池相比具有电压高、寿命长、能量密度大的优点。自1990年日本索尼公司推出第一代锂离子电池后，它已经得到迅速发展并广泛应用于各种便携式设备，涉及到3C产品、动力装置、储能设备等领域。由于新能源汽车的蓬勃发展，对动力电池的需求越来越大的同时，对其能量及倍率性能提出了更高的要求，高能量和高功率锂电池已成为电池行业的重点研究方向。完整的锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解液和电池壳体构成。电极主要通过在集流体表面涂覆浆料、干燥、压实，最后获得正/负极极片。在装配电池过程需要将隔膜在正/负极极片间对齐，最后经过叠片或卷绕工艺获得电芯组件。该工艺装配电池工艺繁琐，尤其在装配过程中，需要实现电极片与隔膜的对齐和良好接触，避免模切过程中的毛刺带来的内部短路，自动化程度受限，成本高；传统技术中不同工序要求相互制约，导致电池一致性差。此外，由于正/负极极片与隔膜的界面结构较复杂，电池内阻较大，导致电池的电化学性能发挥受限制，同时，现有的加工都是通过分步对正负极材料层进行加工，存在不同步加工的制约，影响电池性能。
技术实现思路
本专利技术针对以上现有技术中存在的缺陷，提供一种锂离子电池的制备方法，解决的技术问题是如何实现同步性好且能够减少电池的界面阻力以减少电池内阻的性能。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现：一种锂离子电池的制备方法，该方法包括以下步骤：A、将正极浆料和负极浆料分别转移至相应的正极注射器和负极注射器中，将正极浆料和负极浆料分别同步静电纺丝涂覆在隔膜的相对两个侧面，干燥后，在隔膜的相对两个侧面上分别形成正极活性层和负极活性层；B、将正极集流体和负极集流体分别对应正极活性层和负极活性层进行热辊压复合在表面，再经过模切和后续加工制成相应的锂离子电池。通过同步静电纺丝处理使正极浆料和负极资料分别在隔膜的两侧表面进行涂覆，通过静电纺丝能够使形成均匀的涂层，使其能够与隔膜之间形成更紧密的粘覆效果，使形成的正极活性层和负极活性层与隔膜形成接解更紧密，从而有效减少正极活性材料与负极活性材料跟隔膜之间的界面阻力，实现减少电池的内阻的效果；且正、负极涂覆由于采用静电纺丝处理能够形成复杂的交错的多微孔结构，相当于具有网状的结构形貌，有助于减小电极电化学过程中的极化现象，缓解体积膨胀的缺陷，使整体上提高电池的化学稳定性能。同时，通过同步采用静电纺织涂覆处理，缩短了生产时间，避免了不同工序之间的相互影响，同步加工形成提高了电池的一致性，使电池性能更加稳定，且工艺过程简单，有利于实际应用。在上述锂离子电池的制备方法中，作为优选，步骤A中所述同步静电纺丝的条件为：所述电压设置为20～25kV，纺丝液流速为0.6～0.8mL/h，接收距离为15～25cm；且所述正极注射器和负极注射器的金属针头直径均为0.5～0.6mm。使形成的纺丝的细微性和均匀性更优越，能够使形成的活性层具有较好的高能量密度的效果。在上述锂离子电池的制备方法中，作为优选，所述正极活性层的面密度为10～30mg/cm2，所述负极活性层的面密度为5～20mg/cm2。通过采用静电纺丝处理更有利于形成较高的面密度，使正、负极之间能够达到较佳的容量比例，有利于提高锂离子电池的能量密度。在上述锂离子电池的制备方法中，作为优选，所述锂离子电池的正极可逆容量与负极可逆容量之比为1:1～1:1.3。能够有效提高锂离子电池的比能量，使更进一步的提高锂离子电池的倍率和能量密度。在上述锂离子电池的制备方法中，作为优选，步骤A中所述正极活性层和负极活性层的涂层的厚度均为50～200μm。能够保证具有较好的电池性能。在上述锂离子电池的制备方法中，作为优选，步骤B中所述热辊压的温度为20～100℃，且所述热辊压的压力为10～1000N/cm2。目的是为了使相应的集流体更好的复合在表面，减小集流体与活性涂层之间的接触电阻，有利于材料性能的发挥。在上述锂离子电池的制备方法中，作为优选，所述正极浆料包括正极活性材料、导电剂和粘结剂的混合浆料；所述负极浆料包括负极活性材料、导电剂和粘结剂的混合浆料。浆料中还包括有其它的溶剂成分如有机溶剂，这里的溶剂可以是NMP、二甲基甲酰胺或丙酮等等。在上述锂离子电池的制备方法中，作为优选，步骤B中所述正极集流体选自铝箔或铝网；所述负极集流体选自铜箔或铜网。具有原料易得，成本低的优点。在上述锂离子电池的制备方法中，作为优选，步骤A中所述隔膜选自PP膜、PE膜、双层PP/PE膜、双层PP/PP膜或三层PP/PE/PP膜，所述隔膜位于正极活性层侧的表面涂覆有陶瓷材料层。通过在隔膜的表面涂覆陶瓷材料层有利于提高隔膜的耐热性的浸润性能，使更有效的保证电池的性能。综上所述，本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：1.通过使正极活性层和负极活性层直接同步涂覆在隔膜的表面，缩短了生产时间，使正、负极活性材料与隔膜形成更紧密的复合结构特性，减少了它们之间的界面阻力，实现减少电池内阻，提高电池性能效果。2.通过采用同步静电纺丝处理能够使形成的正、负极活性层具有致密性好和稳定性高的优点，且具有工艺简单，易利操作的优点。具体实施方式下面通过具体实施例，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明，但是本专利技术并不限于这些实施例。本锂离子电池通过将混合均匀的正极浆料和负极浆料分别转移至相应的正极注射器和负极注射器中，将正极浆料和负极浆料分别同步静电纺丝涂覆在隔膜的相对两个侧面，干燥后，在隔膜的相对两个侧面分别形成正极活性层和负极活性层；再将正极集流体和负极集流体分别对应正极活性层和负极活性层进行热辊压复合在表面，最好使热辊压的温度为20～100℃，且热辊压的压力为10～1000N/cm2；最佳条件为热辊压的温度为80℃，且热辊压的压力为120N/cm2；再经过模切和后续加工制成相应的锂离子电池，这里的后续加工如包括卷绕、极耳焊接、组装、真空烘烤、注液、化成、密封、全容量测试制得锂离子电池。这里通过同步静电纺丝方法将正、极浆料同步涂覆在相应的隔膜两侧表面，能够形成很好的复合效果，使有效减少界面阻力和极化现象。具体的说，本方法得到的锂离子电池包括电芯，一般锂离子电池均具有外壳和电解液，电芯设置在外壳内，更重要的是，本电芯包括隔膜，隔膜的一侧表面通过同步静电纺丝涂覆有正极活性层，以及在隔膜的另一侧表面涂覆有负极活性层，正极活性层的外侧复合有正极集流体，负极活性层的外侧复合有负极集流体。电芯可以是常规的卷绕式或叠片式的结构特点。这里同步静电纺丝操作，能够避免采用不同工序加工的差异制约导致电池性能下降的缺陷。更进一步的方案，可以使正极活性层的面密度为10～30mg/cm2，负极活性层的面密度为5～20mg/cm2。还可以使锂离子电池的正极可逆容量与负极可逆容量之比为1:1～1:1.3。有利于正极活性材料容量的发挥，提高电池的循环寿命。最好使正极活性层和负极活性层的厚度在50～200μm。更进一步的方案，还可以使隔膜选自PP膜、PE膜、双层PP/PE膜、双层PP/PP膜或三层PP/PE/PP膜，所述隔膜位于正极活性层侧的表面涂覆有陶瓷材料层，提高隔膜的耐热性和浸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：A、将正极浆料和负极浆料分别转移至相应的正极注射器和负极注射器中，将正极浆料和负极浆料分别同步静电纺丝涂覆在隔膜的相对两个侧面，干燥后，在隔膜的相对两个侧面上分别形成正极活性层和负极活性层；B、将正极集流体和负极集流体分别对应正极活性层和负极活性层进行热辊压复合在表面，再经过模切和后续加工制成相应的锂离子电池。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：A、将正极浆料和负极浆料分别转移至相应的正极注射器和负极注射器中，将正极浆料和负极浆料分别同步静电纺丝涂覆在隔膜的相对两个侧面，干燥后，在隔膜的相对两个侧面上分别形成正极活性层和负极活性层；B、将正极集流体和负极集流体分别对应正极活性层和负极活性层进行热辊压复合在表面，再经过模切和后续加工制成相应的锂离子电池。2.根据权利要求1所述锂离子电池的制备方法，其特征在于，步骤A中所述同步静电纺丝的条件为：所述电压设置为20～25kV，纺丝液流速为0.6～0.8mL/h，接收距离为15～25cm；且所述正极注射器和负极注射器的金属针头直径均为0.5～0.6mm。3.根据权利要求1所述锂离子电池的制备方法，其特征在于，步骤A中所述正极活性层的面密度为10～30mg/cm2，所述负极活性层的面密度为5～20mg/cm2。4.根据权利要求3所述锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述锂离...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵亚，张芳芳，刘桐桐，杨冬生，翟博，刘俊军，
申请(专利权)人：浙江衡远新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33