一种三维锂离子电池的制备方法技术

一种三维锂离子电池的制备方法，用于锂离子电池制造。将混合均匀的正极导电胶液、负极导电胶液分别涂布于三维箔材的一侧，烘干即得到正极导电胶膜和负极导电胶膜，再将正极浆料、负极浆料分别涂布于正极导电胶膜、负极导电胶膜上，制备成三维锂离子电池。本发明专利技术的导电胶膜粘结性和导电性良好，可以有效防止在使用三维箔材涂布过程中漏料、掉料等问题，降低电池制造成本，同时可有效提高三维锂离子电池的充放电效率、能量密度、循环性能和倍率性能。

A preparation method of three-dimensional Li-ion battery

【技术实现步骤摘要】
一种三维锂离子电池的制备方法
本专利技术涉及锂离子电池制造
，特别是一种三维锂离子电池的制备方法。
技术介绍
近年来，锂离子电池以其高能量密度、高电压、无记忆效应、低自放电率等优点，已广泛应用于笔记本电脑、手机、数码相机等小型便携式电器和航空航天、电动汽车等领域。随着新一代电动汽车及混合动力汽车的开发，国家大力支持锂离子电池研发、生产和销售，并对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求。与传统的二维平板箔材相比，三维箔材是在铝箔、铜箔表面制备出大量微米级通孔，以三维箔材为集流体，可以大大增加活性物质导电界面，减小界面电阻，更能充分发挥活性物质的性能，这对提高电池能量密度、安全性能，降低电池制造成本等方面具有十分重要的意义。三维箔材孔隙率的提高可以增加电极材料的涂覆量，同时电解液可以通过微孔在基材两面充分渗透，改善电解液在电池中的浸润，降低电芯极化，在循环、倍率、内阻等方面都可以明显提升电池性能。现有技术中，三维锂离子电池典型制备技术有，以含大量微米级通孔的三维箔材或三维泡沫多孔结构铝、铜箔分别作为锂离子电池正、负极板骨架，从而增大锂离子电池活性物质导电界面，改善电池倍率性能，提高电池能量密度。使用三维多孔箔材进行涂布工序时，有时只用单面涂布即可满足要求，有时需要先单面涂布烘烤后再进行另一侧的涂布，均不能避免单面涂布，然而使用三维多孔箔材在单面涂布过程中不可避免会出现漏料、掉料的情况，或箔材的反面也会粘上浆料，进而必须使用双面涂料，造成资源的极大浪费，以及电池能量密度减少、循环性能及倍率性能较差，大大降低了三维锂离子电池的使用性能。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术的专利技术目的在于提供一种三维锂离子电池的制备方法，以解决在制备三维锂离子电池过程中漏料、掉料等问题。为实现上述专利技术目的，本专利技术所述制备方法包括以下步骤：（a）分别制备正极导电胶液和负极导电胶液；（b）将正极导电胶液均匀涂布于三维箔材的一侧，经烘箱烘干，制得正极导电胶膜；将负极导电胶液均匀涂布于三维箔材的一侧，经烘箱烘干，制得负极导电胶膜；所述正极导电胶液、负极导电胶液的涂布厚度为0.2~50μm；所述烘箱温度为60~130℃；（c）制备正极浆料和负极浆料；（d）将正极浆料均匀涂布于正极导电胶膜表面，经烘箱烘干，根据需要选择将正极浆料均匀涂布于三维箔材的一侧或两侧，经烘箱烘干，制得正极片；将负极浆料均匀涂布于负极导电胶膜表面，经烘箱烘干，根据需要选择将负极浆料均匀涂布于三维箔材的一侧或两侧，经烘箱烘干，制得负极片；所述涂布厚度为5~1000μm，所述烘箱温度为60~130℃；（e）将制得的正极片、负极片分别经过辊压、切片、组装、烘烤、注液、化成、分容工序后，制备得到锂离子电池或锂离子扣式电池；锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜、电解液、电池外壳、极耳；锂离子扣式电池包括极片、锂片、隔膜、电解液、电池外壳。所述正极导电胶液包含导电剂、溶剂、粘结剂，导电剂和粘结剂的质量比为（0.1~20）：1，正极导电胶液的固含量为1%~40%；负极导电胶液包含导电剂、溶剂、粘结剂，导电剂和粘结剂的质量比为（0.1~20）：1，负极导电胶液的固含量为1%~40%。所述三维箔材为铝、铜、铁、锡、不锈钢中的一种，箔材厚度为5~30μm，箔材孔隙率为10%~80%，箔材孔径为0.1~300μm。所述正极浆料由正极活性物质、导电剂、粘结剂、溶剂组成，正极活性物质含量为80%~98%，导电剂含量为0.5~10%，粘结剂含量为1~10%，浆料固含量为30%~80%；负极浆料由负极活性物质、导电剂、粘结剂、溶剂组成，负极活性物质含量为80%~98%，导电剂含量为0.5~10%，粘结剂含量为1~10%，浆料固含量为30%~80%。所述导电剂包括导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、碳纳米管、石墨烯中的一种或几种。所述粘结剂包括羧甲基纤维素钠（CMC）、丁苯橡胶（SBR）、丙烯腈多元共聚物（LA132、LA133）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏氟乙烯（PVDF）中的一种或几种。所述溶剂包括去离子水和N-甲基吡咯烷酮（NMP）中的一种。所述正极活性物质为磷酸铁锂、磷酸钒锂、钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂中的一种或几种；负极活性物质为人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、硅、氧化亚硅、硅碳复合材料中一种或几种。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：（1）本专利技术三维锂离子电池的制备过程中所述的导电胶膜粘结性良好，可以解决使用三维多孔箔材进行涂布时出现的漏料、掉料等问题，避免材料浪费，降低制备成本，提高锂离子电池能量密度、循环性能和倍率性能。（2）本专利技术三维锂离子电池的制备过程中所述的导电胶膜导电性良好，导电胶膜中含有的导电剂在活性物质之间、活性物质与集流体之间可起到收集微电流的作用，以减小电极的接触电阻，加速电子的移动速率。此外，导电胶膜与三维箔材共同作用，能促进电解液对极片的浸润，同时也能有效提高锂离子在电极材料中的迁移速率，降低极化，从而提高充放电效率和锂离子电池的使用寿命。具体实施方式下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。下述实施例中所用试剂和原料均市售可得。本专利技术所述制备方法包括以下步骤：（a）分别制备正极导电胶液和负极导电胶液；（b）将正极导电胶液均匀涂布于三维箔材的一侧，经烘箱烘干，制得正极导电胶膜；将负极导电胶液均匀涂布于三维箔材的一侧，经烘箱烘干，制得负极导电胶膜；所述正极导电胶液、负极导电胶液的涂布厚度为0.2~50μm；所述烘箱温度为60~130℃；（c）制备正极浆料和负极浆料；（d）将正极浆料均匀涂布于正极导电胶膜表面，经烘箱烘干，根据需要选择将正极浆料均匀涂布于三维箔材的一侧或两侧，经烘箱烘干，制得正极片；将负极浆料均匀涂布于负极导电胶膜表面，经烘箱烘干，根据需要选择将负极浆料均匀涂布于三维箔材的一侧或两侧，经烘箱烘干，制得负极片；所述涂布厚度为5~1000μm，所述烘箱温度为60~130℃；（e）将制得的正极片、负极片分别经过辊压、切片、组装、烘烤、注液、化成、分容工序后，制备得到锂离子电池或锂离子扣式电池；锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜、电解液、电池外壳、极耳；锂离子扣式电池包括极片、锂片、隔膜、电解液、电池外壳。所述正极导电胶液包含导电剂、溶剂、粘结剂，导电剂和粘结剂的质量比为（0.1~20）：1，正极导电胶液的固含量为1%~40%；负极导电胶液包含导电剂、溶剂、粘结剂，导电剂和粘结剂的质量比为（0.1~20）：1，负极导电胶液的固含量为1%~40%。所述三维箔材为铝、铜、铁、锡、不锈钢中的一种，箔材厚度为5~30μm，箔材孔隙率为10%~80%，箔材孔径为0.1~300μm。所述正极浆料由正极活性物质、导电剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维锂离子电池的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：/n（a）分别制备正极导电胶液和负极导电胶液；/n（b）将正极导电胶液均匀涂布于三维箔材的一侧，经烘箱烘干，制得正极导电胶膜；将负极导电胶液均匀涂布于三维箔材的一侧，经烘箱烘干，制得负极导电胶膜；所述正极导电胶液、负极导电胶液的涂布厚度为0.2~50μm；所述烘箱温度为60~130℃；/n（c）制备正极浆料和负极浆料；/n（d）将正极浆料均匀涂布于正极导电胶膜表面，经烘箱烘干，根据需要选择将正极浆料均匀涂布于三维箔材的一侧或两侧，经烘箱烘干，制得正极片；将负极浆料均匀涂布于负极导电胶膜表面，经烘箱烘干，根据需要选择将负极浆料均匀涂布于三维箔材的一侧或两侧，经烘箱烘干，制得负极片；所述涂布厚度为5~1000μm，所述烘箱温度为60~130℃；/n（e）将制得的正极片、负极片分别经过辊压、切片、组装、烘烤、注液、化成、分容工序后，制备得到锂离子电池或锂离子扣式电池；锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜、电解液、电池外壳、极耳；锂离子扣式电池包括极片、锂片、隔膜、电解液、电池外壳。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维锂离子电池的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
（a）分别制备正极导电胶液和负极导电胶液；
（b）将正极导电胶液均匀涂布于三维箔材的一侧，经烘箱烘干，制得正极导电胶膜；将负极导电胶液均匀涂布于三维箔材的一侧，经烘箱烘干，制得负极导电胶膜；所述正极导电胶液、负极导电胶液的涂布厚度为0.2~50μm；所述烘箱温度为60~130℃；
（c）制备正极浆料和负极浆料；
（d）将正极浆料均匀涂布于正极导电胶膜表面，经烘箱烘干，根据需要选择将正极浆料均匀涂布于三维箔材的一侧或两侧，经烘箱烘干，制得正极片；将负极浆料均匀涂布于负极导电胶膜表面，经烘箱烘干，根据需要选择将负极浆料均匀涂布于三维箔材的一侧或两侧，经烘箱烘干，制得负极片；所述涂布厚度为5~1000μm，所述烘箱温度为60~130℃；
（e）将制得的正极片、负极片分别经过辊压、切片、组装、烘烤、注液、化成、分容工序后，制备得到锂离子电池或锂离子扣式电池；锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜、电解液、电池外壳、极耳；锂离子扣式电池包括极片、锂片、隔膜、电解液、电池外壳。


2.根据权利要求1所述的一种三维锂离子电池的制备方法，其特征在于：所述正极导电胶液包含导电剂、溶剂、粘结剂，导电剂和粘结剂的质量比为（0.1~20）：1，正极导电胶液的固含量为1%~40%；负极导电胶液包含导电剂、溶剂、粘结剂，导电剂和粘结剂的质量比为（0.1~20）：1，负极导电胶液的固含量为1%~40%。


3.根据权利要求1所述的一种三维锂离子电池的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫小舍，邱扬，康书文，
申请(专利权)人：湖北猛狮新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42