CN104752687A - 一种聚合物锂离子电池正负极集流体的制作方法 - Google Patents

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胡士锋
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Abstract

本发明公开了一种聚合物锂离子电池正负极集流体的制作方法，其包括如下步骤：1、按如下质量百分比制作处理剂，将47%~50%的去离子水、45%~46%的胶水和4%~7%的导电剂混合成混合溶液，在常温下将混合溶液搅拌至均匀后制成处理剂；2、将搅拌均匀的处理剂选择相应的凹版印刷处理到正、负极集流体上，正极集流体上印刷的处理剂厚度为2-6um，其覆盖率在85%以上；负极集流体上印刷的处理剂厚度为4-11um，且双面印刷处理。本方法改善了电池极片上材料固颗粒间的接触面积，增加了锂离子传输的路径，从而提高了电导率且降低了电池内阻，提高了电池的能量密度和倍率性能，使电池的充放电特性显著提高，而其充放电过程中还可缓解集流体的腐蚀速率。

Description

一种聚合物锂离子电池正负极集流体的制作方法
技术领域
本发明涉及一种聚合物电池，具体涉及一种聚合物锂离子电池正负极集流体的制作方法，尤其适用于高倍率电池、低温性能好的电池。
背景技术
目前，聚合物锂离子电池是在液态锂离子电池的基础上发展起来的第二代锂离子电池，它具有工作电压高，能量密度高，循环寿命长等优点，也由于其不再含有游离的电解液，用质量较轻的铝塑复合膜来封装，因此比能量高，安全性能更好，而受到业内的青睐。在高速发展的现代社会中，特别是在石油、煤炭、天然气等传统能源不断开采、资源日益枯竭、生态负荷逼近极限，大气污染严重的今天，人类急需开发可再生、高比能量、环境友好型的可替代能源，而聚合物锂离子电池作为一种对环境友好的可替代能源受到人们的普遍重视。
由于聚合物锂离子电池是由负极板、正极板、电解液以及介于正负极板间用于防止其短路的隔膜组成，而活性物质与集流体怎么能更好的复合是现阶段研究的难点。现阶段的处理方法多采用直接涂膜工艺，极片上材料固体颗粒间的接触面积小，导致电池导电率减小，电池内阻升高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种使用方便、性能稳定，且能增大电池的导电率和减少电池内阻的聚合物锂离子电池正负极集流体的制作方法。
本发明所采用的技术方案如下：
步骤1、制作处理剂：
按如下质量百分比制作处理剂，将47%~50%的去离子水、45%~46%的胶水和4%~7%的导电剂混合成混合溶液，在常温下将混合溶液搅拌至均匀后制成处理剂；所述常温范围为18~25℃，优选的常温温度为20℃。
步骤2、进行正、负极集流体印刷处理：
将搅拌均匀的处理剂选择相应的凹版印刷处理到正、负极集流体上，所述正极集流体上印刷的处理剂厚度为2-6um，其覆盖率在85%以上，所述负极集流体上印刷的处理剂厚度为4-11um，且双面印刷处理，所述印刷处理其正反面的错位间距小于等于1mm。
进一步的，所述导电剂为乙炔黑、导电炭黑 Super P、碳纳米管或石墨烯。
进一步的，所述胶水为吸附型缓蚀剂。
进一步的，所述胶水为聚丙烯酸。
进一步的，所述去离子水为电导率小于2的蒸馏水。
进一步的，所述正极集流体为铝箔或铝网，所述负极集流体为铜箔或铜网。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明由于采用凹版印刷处理工艺，与现有直接涂膜工艺相比，该工艺具有的特点是在网状铝箔、铜箔表面均匀的涂上一层导电剂，从而与传统电池相比在电池正负极集流体大小一样的条件下，大大改善了电池极片上材料固体颗粒间的接触面积，增加了锂离子传输的路径，从而提高了电导率，使电池内阻降低了50%，使电池的能量密度提高了10%，同时提高了电池的倍率性能，使电池的充放电特性也得到显著提高，而其充放电过程中还可缓解集流体的腐蚀速率。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为本发明制作的电池的放电性能示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1~2及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，如图1所示：
步骤1、制作处理剂：
按如下质量百分比制作处理剂，将47%的去离子水、46%的胶水和7%的导电剂混合成混合溶液，在20℃下将混合溶液搅拌至均匀后制成处理剂；
步骤2、进行正、负极集流体印刷处理：
将搅拌均匀的处理剂选择相应的凹版印刷处理到正、负极集流体上，所述正极集流体上印刷的处理剂厚度为2um，其覆盖率在85%，所述负极集流体上印刷的处理剂厚度为4um，且双面印刷处理，所述印刷处理其正反面的错位间距为1mm。
进一步的，所述导电剂为乙炔黑。
进一步的，所述胶水为以抑制为主的吸附型缓蚀剂。
进一步的，所述胶水为聚丙烯酸。
进一步的，所述去离子水为电导率为1.9的蒸馏水。
进一步的，所述正极集流体为铝箔或铝网，所述负极集流体为铜箔或铜网，所述正极集流体和负极集流体均为标准规格。
实施例2，如图1所示：
步骤1、制作处理剂：
按如下质量百分比制作处理剂，将49%的去离子水、45%的胶水和6%的导电剂混合成混合溶液，在25℃下将混合溶液搅拌至均匀后制成处理剂；
步骤2、进行正、负极集流体印刷处理：
将搅拌均匀的处理剂选择相应的凹版印刷处理到正、负极集流体上，所述正极集流体上印刷的处理剂厚度为3um，其覆盖率在89%，所述负极集流体上印刷的处理剂厚度为5um，且双面印刷处理，所述印刷处理其正反面的错位间距为0.5mm。
进一步的，所述导电剂为导电炭黑 Super P。
进一步的，所述胶水为以抑制为主的吸附型缓蚀剂。
进一步的，所述胶水为聚丙烯酸。
进一步的，所述去离子水为电导率为1.5的蒸馏水。
进一步的，所述正极集流体为铝箔或铝网，所述负极集流体为铜箔或铜网，所述正极集流体和负极集流体均为标准规格。
实施例3，如图1所示：
步骤1、制作处理剂：
按如下质量百分比制作处理剂，将50%的去离子水、45%的胶水和5%的导电剂混合成混合溶液，在18℃下将混合溶液搅拌至均匀后制成处理剂；
步骤2、进行正、负极集流体印刷处理：
将搅拌均匀的处理剂选择相应的凹版印刷处理到正、负极集流体上，所述正极集流体上印刷的处理剂厚度为6um，其覆盖率在94%，所述负极集流体上印刷的处理剂厚度为11um，且双面印刷处理，所述印刷处理其正反面的错位间距为0.8mm。
进一步的，所述导电剂为碳纳米管。
进一步的，所述胶水为以抑制为主的吸附型缓蚀剂。
进一步的，所述胶水为聚丙烯酸。
进一步的，所述去离子水为电导率为1的蒸馏水。
进一步的，所述正极集流体为铝箔或铝网，所述负极集流体为铜箔或铜网，所述正极集流体和负极集流体均为标准规格。
 实施例4，如图1所示：
步骤1、制作处理剂：
按如下质量百分比制作处理剂，将50%的去离子水、46%的胶水和4%的导电剂混合成混合溶液，在22℃下将混合溶液搅拌至均匀后制成处理剂；
步骤2、进行正、负极集流体印刷处理：
将搅拌均匀的处理剂选择相应的凹版印刷处理到正、负极集流体上，所述正极集流体上印刷的处理剂厚度为5um，其覆盖率在96%，所述负极集流体上印刷的处理剂厚度为10um，且双面印刷处理，所述印刷处理其正反面的错位间距为0.4mm。
进一步的，所述导电剂为石墨烯。
进一步的，所述胶水为吸附型缓蚀剂。
进一步的，所述胶水为聚丙烯酸。
进一步的，所述去离子水为电导率为1.3的蒸馏水。
进一步的，所述正极集流体为铝箔或铝网，所述负极集流体为铜箔或铜网，所述正极集流体和负极集流体均为标准规格。
使用此方法后，做成的电池后还具有以下优点：
1、与常规电池相比内阻下降20～40%。
2、电池的倍率性能大幅提高，可满足30C以上的放电需求。
3、如图2所示，电池的低温性能也有明显提升，使用此方法制作130Ah电池，在-20度的条件下仍能放出达130Ah容量，保持率达100%。而传统方法放出电量在70%左右。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，应不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种聚合物锂离子电池正负极集流体的制作方法，其特征在于：其包括如下步骤：
步骤1、制作处理剂：
按如下质量百分比制作处理剂，将47%~50%的去离子水、45%~46%的胶水和4%~7%的导电剂混合成混合溶液，在常温下将混合溶液搅拌至均匀后制成处理剂；
步骤2、进行正、负极集流体印刷处理：
将搅拌均匀的处理剂选择相应的凹版印刷处理到正、负极集流体上，所述正极集流体上印刷的处理剂厚度为2-6um，其覆盖率在85%以上，所述负极集流体上印刷的处理剂厚度为4-11um，且双面印刷处理，所述印刷处理其正反面的错位间距小于等于1mm。
2.根据权利要求1所述的一种聚合物锂离子电池正负极集流体的制作方法，其特征在于：所述导电剂为乙炔黑、导电炭黑 Super P、碳纳米管或石墨烯。
3.根据权利要求1所述的一种聚合物锂离子电池正负极集流体的制作方法，其特征在于：所述胶水为吸附型缓蚀剂。
4.根据权利要求1或3所述的一种聚合物锂离子电池正负极集流体的制作方法，其特征在于：所述胶水为聚丙烯酸。
5.根据权利要求1所述的一种聚合物锂离子电池正负极集流体的制作方法，其特征在于：所述去离子水为电导率小于2的蒸馏水。
6.根据权利要求1所述的一种聚合物锂离子电池正负极集流体的制作方法，其特征在于：所述正极集流体为铝箔或铝网，所述负极集流体为铜箔或铜网。
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