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：铝箔片、钛酸锂涂层、其中，所述的钛酸锂涂层涂覆在铝箔片两侧表面；钛酸锂涂层包括：小颗粒钛酸锂、常规球形钛酸锂颗粒，所述的钛酸锂涂层中的小颗粒钛酸锂填充在常规球形钛酸锂颗粒之间的缝隙处，所述的小颗粒钛酸锂通过PVDF胶液与常规球形钛酸锂颗粒粘合在一起。是采用混合两种形貌钛酸锂的方法，将球形钛酸锂和小颗粒钛酸锂按照一定比例混合匀浆，制备混合浆料涂覆在铝箔上，经烘干、碾压、分切制备极片。由于小颗粒比表面积大，有利于粘结剂和导电剂均匀分布，粘接性好，碾压时缓冲大颗粒对铝箔的挤压，对铝箔损伤小，不易破损，极片柔韧性好，有利于压实密度提高，且操作简单。

A High Compact and Flexible Lithium Titanate Pole Sheet

【技术实现步骤摘要】
一种高压实、高柔韧性钛酸锂极片
本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的制造方法。
技术介绍
锂离子电池能量密度高、循环性能好，环境友好，广泛用于电动车、数码、储能等领域。按照负极材料分类，锂离子电池主要包括石墨体系、钛酸锂体系和硅碳体系，硅碳体系目前还不够成熟。与石墨负极材料相比，尖晶石结构的钛酸锂(Li4Ti5O12，LTO)材料安全稳定性好，因其本身嵌锂电位较高，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；耐宽温性能好，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；快充性能优异，钛酸锂有三维锂离子通道，可以高倍率充放电；循环寿命长。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，在有限的空间里可以提高极片压实密度使极片更薄，增加极片长度，来提高单位体积的容量，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：铝箔片、钛酸锂涂层、其中，所述的钛酸锂涂层涂覆在铝箔片两侧表面；钛酸锂涂层包括：小颗粒钛酸锂、常规球形钛酸锂颗粒，所述的钛酸锂涂层中的小颗粒钛酸锂填充在常规球形钛酸锂颗粒之间的缝隙处，所述的小颗粒钛酸锂通过PVDF胶液与常规球形钛酸锂颗粒粘合在一起。进一步的，所述的钛酸锂涂层通过导电剂和PVDF胶液混合涂覆在铝箔片的两侧表面。进一步的，所述的钛酸锂、导电剂、PVDF的混合比例为92：5：3。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、球形钛酸锂材料混合，制备浆料，按照一定的面密度将浆料涂覆在铝箔的两面上，烘干后按照压实密度1.6g/cc进行碾压，分切得到极片。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。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、球形钛酸锂材料混合，制备浆料，按照一定的面密度将浆料涂覆在铝箔的两面上，烘干后按照压实密度1.8g/cc进行碾压，分切得到极片。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。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、球形钛酸锂材料混合，制备浆料，按照一定的面密度将浆料涂覆在铝箔的两面上，烘干后按照压实密度2.0g/cc进行碾压，分切得到极片。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。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、球形钛酸锂材料混合，制备浆料，按照一定的面密度将浆料涂覆在铝箔的两面上，烘干后按照压实密度2.2g/cc进行碾压，分切得到极片。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5#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1.6g/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8#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2.2g/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。对上述电池进行电性能检测，充放电电压限制在1.5-2.7V。可以看出，本专利技术提供的方法制备的极片柔韧性好，可以达到更高的压实密度，有利于电池提高容量。极片柔韧性好，卷绕之后卷芯紧密，内阻小，倍率性能优异。本专利技术提供了一种高压实、高柔韧性钛酸锂极片，是采用混合两种形貌钛酸锂的方法，将球形钛酸锂和小颗粒钛酸锂按照一定比例混合匀浆，制备混合浆料涂覆在铝箔上，经烘干、碾压、分切制备极片。其中小颗粒钛酸锂由球形钛酸锂破碎制备。由于小颗粒比表面积大，有利于粘结剂和导电剂均匀分布，粘接性好，碾压时缓冲大颗粒对铝箔的挤压，对铝箔损伤小，不易破损，极片柔韧性好，有利于压实密度提高，且操作简单。附图说明图1是极片结构示意图；图2为使用申请的1#-4#制备的的电池倍率充电性能对比；图3为传统电极片5#-8#制备的的电池倍率充电性能对比；其中，1、小颗粒钛酸锂，2、铝箔片；3、常规球形钛本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压实、高柔韧性钛酸锂极片，包括：铝箔片、钛酸锂涂层、其中，所述的钛酸锂涂层涂覆在铝箔片两侧表面；钛酸锂涂层包括：小颗粒钛酸锂、常规球形钛酸锂颗粒，所述的钛酸锂涂层中的小颗粒钛酸锂填充在常规球形钛酸锂颗粒之间的缝隙处，所述的小颗粒钛酸锂通过PVDF胶液与常规球形钛酸锂颗粒粘合在一起。

【技术特征摘要】
1.一种高压实、高柔韧性钛酸锂极片，包括：铝箔片、钛酸锂涂层、其中，所述的钛酸锂涂层涂覆在铝箔片两侧表面；钛酸锂涂层包括：小颗粒钛酸锂、常规球形钛酸锂颗粒，所述的钛酸锂涂层中的小颗粒钛酸锂填充在常规球形钛酸锂颗粒之...

【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：新型
国别省市：天津,12