CN101882693A - 锂离子二次电池及其负极片的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子二次电池，其包括：正极片、负极片、间隔于正极片和负极片之间的隔离膜，以及电解液，其中，负极片包括负极集流体和分布在负极集流体两面上的负极膜片，负极膜片的表面间隔分布有印刷层。本发明锂离子二次电池中，负极膜片的表面间隔分布有印刷层，既改善了电池的安全性能，又减少了电池厚度的增加，使电池具有理想的安全性能和高能量密度。此外，本发明还公开了一种锂离子二次电池负极片的制备方法。

Description

锂离子二次电池及其负极片的制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其是一种具有良好安全性能和高能量密度的锂离子二次电池及其负极片的制备方法。
背景技术
随着现代社会的发展，摄像机、笔记本电脑、便携式DVD和数码相机等移动设备得到了越来越广泛的应用，对高能电池的需求也越来越大。现代移动设备的微型化方向发展，也对高能电池的安全性能提出了更高的要求。
锂离子二次电池作为一种绿色环保电池，在制备过程中一般是将正极片、负极片、隔离于正极片和负极片之间的隔离膜通过卷绕方式制得电芯。为了提高能量密度，锂离子二次电池通常采用较薄的隔离膜。较薄的隔离膜虽然可以提高能量密度，但同时也会带来安全隐患。为了改善锂离子二次电池的安全性能，通常在负极片的表面印刷一层表面印刷浆料以形成印刷层。
目前印刷层的制备方法中，按照事先测定的数据在负极片的负极集流体的两面分别涂布一层负极浆料以形成负极膜片，经过冷压、分条后分别再在负极膜片的整个表面上印刷一层表面印刷浆料以形成印刷层。这样虽然可以有效改善锂离子二次电池的安全性能，但是印刷的表面印刷层具有一定的厚度，不利于提高锂离子二次电池的能量密度。
发明内容
本发明的一个目的在于：提供一种具有良好安全性能和高能量密度的锂离子二次电池。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种锂离子二次电池，其包括：正极片、负极片、间隔于正极片和负极片之间的隔离膜，以及电解液，其中，负极片包括负极集流体和分布在负极集流体两面上的负极膜片，负极膜片的表面间隔分布有印刷层。
相对于现有技术，本发明锂离子二次电池中，负极膜片的表面间隔分布有印刷层，既改善了电池的安全性能，同时也减少了电池厚度的增加，使电池具有理想的安全性能和高能量密度。
作为本发明锂离子二次电池的一种改进，所述印刷层分布在所述负极片的头部、尾部和卷绕拐弯处。
作为本发明锂离子二次电池的一种改进，所述卷绕拐弯处的印刷层的宽度小于5mm。
作为本发明锂离子二次电池的一种改进，分布在所述卷绕拐弯处两面的印刷层的总厚度为3-4μm。
作为本发明锂离子二次电池的一种改进，所述负极膜片是由负极浆料涂布而成，负极浆料是通过将石墨、导电碳粉、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶与去离子水均匀混合而成。
作为本发明锂离子二次电池的一种改进，所述印刷层是通过表面印刷浆料间隔涂布而成，表面印刷浆料是通过将三氧化二铝、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶与去离子水均匀混合而成。
本发明的另一目的在于：提供一种锂离子二次电池负极片的制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种锂离子二次电池负极片的制备方法，其包括以下步骤：提供负极集流体；在负极集流体的两面涂布负极浆料，形成负极膜片；以及，在负极膜片的表面间隔涂布表面印刷浆料，形成印刷层。
作为本发明锂离子二次电池负极片的制备方法的一种改进，所述负极浆料是通过石墨、导电碳粉、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶与去离子水均匀混合而成。
作为本发明锂离子二次电池负极片的制备方法的一种改进，所述表面印刷浆料是通过三氧化二铝、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶与去离子水均匀混合而成。
作为本发明锂离子二次电池负极片的制备方法的一种改进，所述表面印刷浆料涂布于负极片的头部、尾部和卷绕拐弯处。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明锂离子二次电池及其负极片的制备方法进行详细说明，其中：
图1为比较例锂离子二次电池负极片的结构示意图。
图2为本发明锂离子二次电池负极片表面间隔涂布有印刷层后的结构示意图。
图3为比较例锂离子二次电池和本发明锂离子二次电池在45℃下，以0.5倍率充电，1.0倍率放电的循环曲线对比图。
具体实施方式
比较例
负极片的制备：将石墨、导电碳粉(Super-P)、羧甲基纤维素钠(CMC)、丁苯橡胶(SBR)按质量比94.5∶1.5∶1.5∶2.5与去离子水混合，搅拌均匀得到负极浆料，在搅拌过程中通过去离子水调节粘度；然后，将负极浆料均匀涂布在负极集流体铜箔的两面，形成负极膜片；经过冷压后进行分条、裁片和焊接极耳，得到图1所示的负极片10’，其中，102’为负极集流体，104’为负极极耳，106’为负极膜片。
正极片的制备：将锂钴氧(LiCoO2)、聚偏氟乙烯(PVDF)、导电碳粉(Super-P)按质量比96∶2.0∶2.0与N，N-二甲基吡咯烷酮(NMP)混合，搅拌均匀得到正极浆料，在搅拌过程中通过NMP调节粘度；然后，将正极浆料均匀涂布在正极集流体铝箔的两面，形成正极膜片；经过冷压后进行分条、裁片和焊接极耳，得到正极片。
锂离子二次电池的制备：将根据前述工艺制备的正极片、负极片和ED12(PP/PE/PP)隔离膜卷绕制成裸电芯，经过顶封、侧封、真空干燥、注电解液、真空封装、化成和陈化等工艺，制得比较例锂离子二次电池。
实施例
负极片的制备：将石墨、导电碳粉(Super-P)、羧甲基纤维素钠(CMC)、丁苯橡胶(SBR)按质量比94.5∶1.5∶1.5∶2.5与去离子水混合，搅拌均匀得到负极浆料，在搅拌过程中通过去离子水调节粘度；然后，将负极浆料均匀涂布在负极集流体铜箔的两面，形成负极膜片；经过冷压后进行分条、裁片和焊接极耳，得到负极片。
表面间隔分布印刷层的负极片的制备：将三氧化二铝(Al2O3)、羧甲基纤维素钠(CMC)、丁苯橡胶(SBR)按质量比97.5∶1.0∶1.5与去离子水混合，搅拌均匀得到负极片的表面印刷浆料，在搅拌过程中通过去离子水调节粘度；然后，将表面印刷浆料通过凹版印刷方法间隔印刷到前述负极片的两面形成间隔分布的印刷层，印刷过程中，通过控制浆料粘度来控制印刷厚度，通过控制走带速度和印刷频率来控制印刷间距，通过调节凹版印刷机来控制印刷宽度，印刷时按照计算好的位置和尺寸来印刷，印刷长度与负极膜片的宽度相同。如此，得到图2所示的表面涂布有间隔印刷层的负极片10，其中，102为负极集流体，104为负极极耳，106为负极膜片，108为印刷层。
需要特别说明的是：请参阅图2所示，根据本发明的实施例，在采用凹版印刷方法将表面印刷浆料印刷到负极片10的两面上时，不是在负极片10的两面分别全部印刷一层印刷层，而是采用间隔印刷。印刷位置选择在负极片10的头部110、尾部112和卷绕拐弯114处，卷绕拐弯114处的印刷宽度控制在5mm以内，卷绕拐弯114处两面的印刷总厚度控制在3-4μm。在电池结构中，卷绕拐弯114处存在较大的张力，此处的隔离膜容易破损。此外，负极片10的头部110和尾部112的铜箔处是较容易出现内部短路的地方。在负极片10的头部110、尾部112和卷绕拐弯114处的两面涂布印刷层108，并控制印刷层108的位置和宽度，就可以尽量少电池厚度的增加，同时因使用较薄的隔离膜而带来的安全问题。
正极片的制备：将锂钴氧(LiCoO2)、聚偏氟乙烯(PVDF)、导电碳粉(Super-P)按质量比96∶2.0∶2.0与N，N-二甲基吡咯烷酮(NMP)混合且搅拌均匀得到正极浆料，在搅拌过程中通过NMP调节粘度；然后，将正极浆料均匀涂布在正极集流体铝箔的两面，形成正极膜片；经过冷压后进行分条、裁片和焊接极耳，得到正极片。
锂离子二次电池的制备：将根据前述工艺制备的正极片、负极片和ED12(PP/PE/PP)隔离膜卷绕成裸电芯，经过顶封、侧封、真空干燥、注电解液、真空封装、化成和陈化等工艺，制得本发明实施例锂离子二次电池。表1比较例锂离子二次电池与本发明锂离子二次电池的性能对比
表1为比较例锂离子二次电池与本发明锂离子二次电池的性能对比，图3为比较例锂离子二次电池和本发明锂离子二次电池在45℃下，以0.5倍率充电，1.0倍率放电的循环曲线对比图。从表1和图3中可以看出：相对于采用表面无印刷层的负极片的锂离子二次电池，采用表面间隔分布印刷层的负极片的锂离子二次电池的厚度略有增加，循环性能保持基本相同的水平，但是安全性能得到很大改善。相对于采用负极片表面全部涂布印刷层的负极片的锂离子二次电池，采用表面间隔分布印刷层的负极片的锂离子二次电池可同时获得良好的安全性能和能量密度。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种锂离子二次电池，其包括：正极片、负极片、间隔于正极片和负极片之间的隔离膜，以及电解液，其中，负极片包括负极集流体和分布在负极集流体两面上的负极膜片，其特征在于：所述负极膜片的表面间隔分布有印刷层。
2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于：所述印刷层分布在所述负极片的头部、尾部和卷绕拐弯处。
3.根据权利要求2所述的锂离子二次电池，其特征在于：所述卷绕拐弯处的印刷层的宽度小于5mm。
4.根据权利要求2所述的锂离子二次电池，其特征在于：分布在所述卷绕拐弯处两面的印刷层的总厚度为3-4μm。
5.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于：所述负极膜片是由负极浆料涂布而成，负极浆料是通过将石墨、导电碳粉、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶与去离子水均匀混合而成。
6.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于：所述印刷层是通过表面印刷浆料间隔涂布而成，表面印刷浆料是通过将三氧化二铝、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶与去离子水均匀混合而成。
7.一种锂离子二次电池负极片的制备方法，其包括以下步骤：
提供负极集流体；
在负极集流体的两面涂布负极浆料，形成负极膜片；以及
在负极膜片表面间隔涂布表面印刷浆料，形成印刷层。
8.根据权利要求7所述的锂离子二次电池负极片的制备方法，其特征在于：所述负极浆料是通过将石墨、导电碳粉、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶与去离子水均匀混合而成。
9.根据权利要求7所述的锂离子二次电池负极片的制备方法，其特征在于：所述表面印刷浆料是通过将三氧化二铝、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶与去离子水均匀混合而成。
10.根据权利要求7所述的锂离子二次电池负极片的制备方法，其特征在于：所述表面印刷浆料涂布于负极片的头部、尾部和卷绕拐弯处。
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