CN101685853A - 一种锂离子电池制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子电池制备方法，所述方法包括在负极集流体上涂布负极浆料，并且，在负极集流体上涂布负极浆料之前，用弱酸处理集流体表面。本发明的方法可以提高涂布后的钛酸锂的面密度和附着力，从而可以有效提高以钛酸锂为负极的电池的容量和循环性能等电化学性能。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种能够提高钛酸锂负极材料在铜箔集流体上附着力的锂离子电池制备方法。
背景技术
无论是锰酸锂还是磷酸亚铁锂作为锂离子二次动力电池正极材料已经有数年甚至十数年的历史了，世界上作为代表的锂离子二次动力电池生产商有Moli公司(以锰酸锂作为正极材料)，Valence和A123(以磷酸铁亚铁锂作为正极材料)。上述锂离子二次动力电池均是采用石墨作为锂离子在充电过程中***的宿主。由于石墨在***Li+后形成的LiC6结构具有相对于Li+/Li较低电位(约0.5V左右)，因此在与上述正极材料相对时能够组成较高开路电压的电池。然而，问题同样来源于LiC6结构的低电位，即在负极石墨不足或者是正极材料过充情况下，Li将会以金属的形式沉积在负极石墨表面从而形成锂枝晶，穿透隔膜导致电池内部短路而引发安全问题。尖晶石型钛酸锂作为锂离子电池负极材料，具有相对于Li+/Li较高的电位，在充放电过程中不存在金属锂析出的问题，可大大提高电池的安全性能；同时尖晶石型钛酸锂还是一种零应变材料，因而具有优异的循环性能。
以钛酸锂为负极材料的锂离子电池由于其循环性能好，安全等优点，可以广泛应用于电动工具，HEV，EV等领域，是目前的研究热点之一。但是由于钛酸锂负极材料粒度较小，比表面积较大，采用PVDF油性体系时，与铜箔集流体的粘结效果较差，因此严重影响了电池的电化学性能。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种能够提高钛酸锂负极材料在铜箔集流体上附着力的锂离子电池制备方法。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
本发明公开了一种锂离子电池制备方法，所述方法包括在负极集流体上涂布负极浆料，并且，在负极集流体上涂布负极浆料之前，用弱酸处理集流体表面。
优选的，所述负极集流体为铜箔。
或者优选的，所述负极浆料是指钛酸锂负极浆料。
进一步优选的饿，所用弱酸的质量百分比浓度为0.1％～0.5％。
在本发明具体的实施方式中，用弱酸处理集流体表面是指用含有弱酸的NMP溶液处理集流体表面。
所述弱酸优选为含羧酸根弱酸，进一步优选为草酸、柠檬酸、甲酸或乙酸。
由于采用了以上技术方案，使本发明具备的有益效果在于：
本发明通过采用不同浓度及配比的弱酸，特别是用弱酸的NMP溶液处理铜箔集流体表面，可以提高钛酸锂材料体系与铜箔表面的附着力，有效提高涂布后的钛酸锂的面密度和附着力，从而可以有效提高以钛酸锂为负极的电池的容量和循环性能等电化学性能。
具体实施方式
在本发明的锂离子电池的制备方法，采用不同浓度及配比的含羧酸根弱酸(例如草酸、柠檬酸、甲酸、乙酸等)的NMP溶液处理铜箔集流体表面，可以掉铜箔表面的油污，降低铜箔的表面张力，使钛酸锂浆料在铜箔表面能够充分的铺展开来，从而提高钛酸锂材料体系与铜箔表面的附着力。本发明选用含羧酸根的弱酸有两个原因：一是通常羧酸的酸性较弱，在选择时具有较多的选择，二是为了避免采用无机酸时引入无极离子而影响电芯的性能，采用NMP作为溶剂主要是在考虑与负极涂覆时用的油性体系相对应，而如果采用水溶液处理，PVDF在遇到残留水分容易产生团聚。
下而通过具体的实施例对本发明做进一步详细的描述。
实施例
1.用质量百分比浓度分别为A(0.1％)B(0.15％)C(0.2％)D(0.3％)E(0.4％)F(0.5％)的六种草酸NMP溶液擦拭同一种铜箔的表面。
2.将铜箔用A、B、C、D、E、F六种草酸的NMP溶液擦拭处理相同时间(10秒)后，将铜箔表面擦干，然后将处理过的铜箔吹干或烘干。
3.将六种处理过的铜箔按照正常的涂布工艺涂布相同面密度(20.0mg/cm2)相同配方(钛酸锂∶Super P∶PVDF∶NMP＝91∶2∶7∶100)的钛酸锂负极浆料。
4.将上述步骤3中涂布完成的铜箔在相同的压实密度(1.7g/cm3)下辊压成极片。
5.将上述步骤4中压实密度为1.7g/cm3钛酸锂负极片用小刀划格为25格2mm*2mm的方格。
6.取3M透明胶纸，将胶纸粘附于已经划格好的方格上，并压紧以排出里面的空气。
7.拉住胶纸的一边并与桌面成约150度角，快速撕下胶纸。
8.对比划格区内钛酸锂负极片的附料情况。
9.经过处理的铜箔和未经处理的铜箔附箔效果对比(未经处理的铜箔采用以上步骤3～8相同方法制备极片)。
结果显示，未经过处理的铜箔在涂覆后有轻微掉料现象，经过辊压后材料从集流体上脱落，而经过处理的铜箔涂覆后无掉料现象，剥离强度较高，辊压后也不会从集流体上脱落。
下表列出了以上实施例及对比例的涂覆后检测数据。
表1各对比例及实施例涂覆不同面密度剥离强度对比
| 实施例 | 处理浓度 | 涂覆面密度mg/cm2 | 辊压后剥离强度测试 |
| 对比例1 | 未处理 | 10 | 无掉料，剥离强度0.10N |
| 对比例2 | 未处理 | 15 | 轻微掉料 |
| 对比例3 | 未处理 | 20 | 严重掉料 |
| 实施例1 | 0.1％ | 20 | 无掉料，剥离强度0.10N |
| 实施例2 | 0.15％ | 20 | 无掉料，剥离强度0.20N |
| 实施例3 | 0.2％ | 20 | 无掉料，剥离强度0.25N |
| 实施例4 | 0.3％ | 20 | 无掉料，剥离强度0.30N |
| 实施例5 | 0.4％ | 20 | 无掉料，剥离强度0.30N |
| 实施例6 | 0.5％ | 20 | 无掉料，剥离强度0.30N |
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种锂离子电池制备方法，所述方法包括在负极集流体上涂布负极浆料，其特征在于：在负极集流体上涂布负极浆料之前，用弱酸处理集流体表面。
2、根据权利要求1所述的一种锂离子电池制备方法，其特征在于：所述负极集流体为铜箔。
3、根据权利要求1所述的一种锂离子电池制备方法，其特征在于：所述负极浆料是指钛酸锂负极浆料。
4、根据权利要求1～3任意一项所述的一种锂离子电池制备方法，其特征在于：用弱酸处理集流体表面是指用含有弱酸的NMP溶液处理集流体表面。
5、根据权利要求4所述的一种锂离子电池制备方法，其特征在于：所用弱酸的质量百分比浓度为0.1％～0.5％。
6、根据权利要求4所述的一种锂离子电池制备方法，其特征在于：所述弱酸为含羧酸根弱酸。
7、根据权利要求6所述的一种锂离子电池制备方法，其特征在于：所述弱酸为草酸、柠檬酸、甲酸或乙酸。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20100331 |