电池极片及其制备方法、锂离子电池技术

本发明专利技术提供一种电池极片及其制备方法，以及应用该电池极片的锂离子电池，该电池极片的制备方法包括：提供一集流体，集流体表面具有位于中部的第一区和位于侧部的第二区；将第一电极浆料涂覆于第一区表面，经干燥得第一导电层；将第二电极浆料涂覆于第二区表面，经固化得第二导电层；将金属箔材覆盖于第二导电层上并进行焊接，以使金属箔材固定连接于集流体；及将极耳焊接于金属箔材上，得到电池极片；其中，第二电极浆料含有碳粉导电胶，碳粉导电胶由基体和导电碳材料组成。本发明专利技术有效改进了极片与集流体的连接方式，能够有效减少电池能量损耗，并提高电池的安全性能和使用寿命，对于拓展锂离子电池、尤其是柔性锂离子电池的应用具有重要意义。具有重要意义。具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
电池极片及其制备方法、锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种锂离子电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着能源电子器件的飞速发展，柔性可穿戴便携式电子产品成为未来发展的趋势。柔性锂离子电池受到人们的密切关注，对其柔性、可折叠、使用寿命等的各项性能参数要求也越来越高，因此在柔性电池的生产工艺过程尤为关键。
[0003]传统锂离子电池大多为刚性，容易受外力作用而产生变形，无法保持良好的电化学性能，严重情况下甚至会发生正负极的短路，存在较大的危险。主要由于锂离子电芯自身物理特性决定的，问题主要出在其内部有锂离子电芯以及正负极耳，正负极耳和电芯焊接连接，对柔性电池而言同样要针对以上问题进行解决优化，实现在多次弯曲后仍然正常工作。柔性电池中内部的极耳连接工艺问题一直是影响柔性电池大规模生产中的重要因素。专利CN107452934A公布了一种软包锂离子电池极耳焊脚设计方法，有助于提高焊接强度，但此工艺不适用于柔性锂离子电池的集流体与极耳的连接。
[0004]目前，柔性电池多以碳基集流体为主，结构为碳基正极、碳基负极和正、负极之间的隔膜，电池集流体和极耳连接普遍以超声点焊及铆接、铰链等工艺为主，经长期弯折后使用和反复充放电之后会出现集流体与极耳之间的接触不良、脱焊等问题，导致内电阻增大，容易造成电池局部过热及内部短路等危险状况，造成电池发热、失效，甚至起火和爆炸等安全风险。从而影响柔性电池的正常使用。
[0005]需注意的是，前述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本专利技术的背景理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0006]本专利技术的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种电池极片及其制备方法，以及应用该电池极片制备的锂离子电池，以解决现有锂离子电池经外力作用变形或柔性电池长期弯折使用后，电池集流体和极耳易产生接触不良，造成安全风险等问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]本专利技术提供一种电池极片的制备方法，包括：提供一集流体，集流体表面具有位于中部的第一区和位于侧部的第二区；将第一电极浆料涂覆于第一区表面，经干燥得第一导电层；将第二电极浆料涂覆于第二区表面，经固化得第二导电层；将金属箔材覆盖于第二导电层上并进行焊接，以使金属箔材固定连接于集流体；及将极耳焊接于金属箔材上，得到电池极片；其中，第二电极浆料含有碳粉导电胶，碳粉导电胶由基体和导电碳材料组成。
[0009]根据本专利技术的一个实施方式，导电碳材料选自石墨烯、石墨、科琴黑、碳纤维，碳纳米管和导电碳黑中的一种或多种，基体为高分子聚合物，高分子聚合物选自环氧树脂、酚醛类树脂、聚酸亚胺和聚氨酷中的一种或多种，基体占碳粉导电胶的质量百分比为40％～
95％。
[0010]根据本专利技术的一个实施方式，第一电极浆料包含活性组分材料LiCoO2、LiFePO4、LiNi
x
Co
y
Mn
z
O2(x+y+z＝1)中的一种或多种，第一电极浆料的黏度为2000Pa
·
s～10000Pa
·
s，第一电极浆料的涂覆厚度为50μm～400μm；干燥温度为60℃～90℃，干燥时间为4h～8h。
[0011]根据本专利技术的一个实施方式，第二电极浆料中的溶剂选自芳香烃、丙酮类溶剂、醋酸乙酯类溶剂、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺和乙醇中的一种或多种，第二电极浆料的固含量为10％～90％，第二电极浆料的涂覆厚度为2μm～10μm；固化的方式为室温固化、加热固化或紫外光固化。
[0012]根据本专利技术的一个实施方式，第二电极浆料还含有金属粉末，金属粉末选自铝、铜、金和银中的一种或多种，金属粉末的粒径为1nm～5μm，金属粉末与碳粉导电胶的质量比为(1～99):100。
[0013]根据本专利技术的一个实施方式，集流体为金属金流体或柔性集流体，柔性集流体为二维碳基集流体或三维碳基集流体，柔性集流体选自碳毡、碳纤维布、碳纸、碳纳米管膜、微孔泡沫碳片、多空泡沫碳、纤维素布和高分子聚合物膜中的一种或多种；金属箔材选自铝箔或铜箔。
[0014]根据本专利技术的一个实施方式，集流体具有分别位于集流体两侧的两个第二区，每个第二区上焊接有一个极耳，且第二区的宽度为1cm～10cm。
[0015]根据本专利技术的一个实施方式，金属箔材的焊接方法为单排点焊或多排点焊，多排点焊的排数为1排～3排。
[0016]本专利技术还提供一种电极极片，采用上述方法制备得到，电极极片为正极极片或负极极片。
[0017]本专利技术还提供一种锂离子电池，包括：正极极片、负极极片和隔膜，其中正极极片和负极极片分别采用前述的正极极片或负极极片。
[0018]由上述技术方案可知，本专利技术的有益效果在于：
[0019]本专利技术提出了一种新的电池极片的制备方法，有效改进了极片与集流体的连接方式，并充分利用了集流体与金属箔材间的空隙，增加了两者间的电子的传导，避免虚焊现象而导致的焊接处极耳温度过高引起的安全风险；有效降低电池内阻，减少电池能量损耗，同时能够保持良好的柔性，从而提高电池的安全性能。该电池极片的制备方法还可实现双电极连接设计，较传统单电极连接方式能够增加电极通路，提高电子传导路径，有效提高电池寿命。总之，本专利技术的电池极片及其制备方法对于拓展锂离子电池，尤其是柔性锂离子电池的应用具有重要意义。
附图说明
[0020]以下附图用于提供对本专利技术的进一步理解，并构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。
[0021]图1为本专利技术一个实施方式的电池极片的制备工艺流程图；
[0022]图2～图6示出了本专利技术一个实施方式的电池极片的制备工艺结构示意图；
[0023]图7为现有的金属箔材与集流体连接结构侧视图；
[0024]图8为本专利技术一个实施方式的金属箔材与集流体连接结构侧视图；
[0025]图9为本专利技术一个实施方式双极耳锂离子电池的外部结构示意图；
[0026]图10为图9所示的双极耳锂离子电池的内部结构示意图；
[0027]图11分别示出实施例1及实施例4的柔性锂离子电池的电化学阻抗谱；
[0028]图12分别示出实施例1及对比例1的柔性锂离子电池的电化学阻抗谱；
[0029]图13分别示出实施例1及对比例1的柔性锂离子电池经1000次弯折后的电性能测试图。
[0030]其中，附图标记说明如下：
[0031]100：集流体
[0032]200：第一导电层
[0033]300：第二导电层
[0034]400：金属箔材
[0035]500：极耳
[0036]I：第一区
[0037]II：第二区
[0038]d：宽度
具体实施方式
[0039]以下内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池极片的制备方法，其特征在于，包括：提供一集流体，所述集流体表面具有位于中部的第一区和位于侧部的第二区；将第一电极浆料涂覆于所述第一区表面，经干燥得第一导电层；将第二电极浆料涂覆于所述第二区表面，经固化得第二导电层；将金属箔材覆盖于所述第二导电层上并进行焊接，以使所述金属箔材固定连接于所述集流体；及将极耳焊接于所述金属箔材上，得到所述电池极片；其中，所述第二电极浆料含有碳粉导电胶，所述碳粉导电胶由基体和导电碳材料组成。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电碳材料选自石墨烯、石墨、科琴黑、碳纤维，碳纳米管和导电碳黑中的一种或多种，所述基体为高分子聚合物，所述高分子聚合物选自环氧树脂、酚醛类树脂、聚酸亚胺和聚氨酷中的一种或多种，所述基体占所述碳粉导电胶的质量百分比为40％～95％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一电极浆料包含活性组分材料LiCoO2、LiFePO4、LiNi
x
Co
y
Mn
z
O2(x+y+z＝1)中的一种或多种，所述第一电极浆料的黏度为2000Pa
·
s～10000Pa
·
s，所述第一电极浆料的涂覆厚度为50μm～400μm；所述干燥温度为60℃～90℃，干燥时间为4h～8h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二电极浆料中的溶剂选...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏迪，徐涛，沈伟，李科，吕扬阳，
申请(专利权)人：北京石墨烯研究院，
类型：发明
国别省市：