CN107256970A - 一种锂离子电池基带的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池基带的处理方法，属于电化学技术领域。该方法包括如下步骤：(1).将电池基带置于石英管道内，向所述石英管道内通入惰性气体，同时将所述石英管道升温，当所述石英管道升温至裂解温度时停止通入惰性气体；(2).停止通入惰性气体后，向所述石英管道内通入裂解气体，所述裂解气体发生裂解反应，5～7小时后停止通入裂解气体，得表面生成碳层的基带。该方法采用裂解方式在基带表明生成一层均匀的碳层，因其没有在基带表面引入绝缘的有机胶，不掺杂不导电物质，使得电池导电性能得到较高的提升；并且该处理方法采用裂解方式在基带表面生成碳层，因为裂解反应速度比较慢，容易控制，因此在基带表面生成的碳层厚度均匀。

Description

一种锂离子电池基带的处理方法
技术领域
本发明涉及电化学技术领域，特别是指一种锂离子电池基带的处理方法。
背景技术
锂离子电池是迄今为止人们认可的最具发展前景的可重复充放电的二次化学电源，它具有比镉镍二次电池和铅酸电池高得多的能量密度，而且具有较小的体积比能，电池内部不含对环境具有严重污染的元素，是当今人们研究最多的化学电源体系之一，有很好的发展前景。
在锂离子电池先用的基带中，正极铝箔容易氧化，表面生成致密的氧化层，导致导电性变差；负极铜箔虽然氧化较缓慢，但在存放电过程中，如果时间过长，也会存在一定程度的氧化，因为氧化层的存在，导致电池大电流放电性能差。
传统的处理方法是在基带上涂敷一层导电碳，具体方法是，将导电碳与CMC、水按比例混合均匀，看不到明显的颗粒，再用刮刀将浆料均匀刮到铝箔上，烤干，得到涂敷导电层的铝箔，虽然能提高电池导电性，但是导电碳层中有部分有机胶的存在，而有机胶是绝缘体，使电池大电流放电性能提升较低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种锂离子电池基带的处理方法，该方法中没有在基带表面引入绝缘的有机胶，使电池大电流放电性能大幅度提高。
基于上述目的本发明提供的一种锂离子电池基带的处理方法，包括如下步骤：
(1).将电池基带置于石英管道内，向所述石英管道内通入惰性气体，同时将所述石英管道升温，当所述石英管道升温至裂解温度时停止通入惰性气体；
(2).停止通入惰性气体后，向所述石英管道内通入裂解气体，所述裂解气体发生裂解反应，5～7小时后停止通入裂解气体，得表面生成碳层的基带。
优选地，所述步骤(1)中的电池基带为正极电池基带。
优选地，所述步骤(1)中的电池基带为负极电池基带。
优选地，所述步骤(1)中的电池基带为正极电池基带和负极电池基带。
优选地，所述步骤(1)中惰性气体的通入速度为3～8ml/s，所述惰性气体为氮气。
优选地，所述步骤(1)中裂解温度为600～700℃。
优选地，所述步骤(2)中裂解气体的通入速度为3～8ml/s；所述裂解气体为乙炔或乙烯。
所述步骤(1)中的裂解温度范围为600～700℃，如果裂解温度低于600℃时，则无法发生裂解反应；如果裂解温度高于700℃时，则裂解反应太快，无法均匀控制厚度。
所述步骤(1)中惰性气体的通入速度范围为3～8ml/s，由于石英管道气体排出端的气体管是***水中的，当速度低于3ml/l时，无法看到水中冒泡，无法判断是否有气体通过，当速度高于8ml/s时，即使其他地方有漏气的现象，也能看到后端水中冒泡，无法排查是否有其他地方漏气。
所述步骤(2)中裂解气体的通入速度范围为3～8ml/s，由于裂解反应生成的氢气经由石英管道气体排出端的气体管排出，石英管道气体排出端的气体管是***水中的，当速度低于3ml/l时，无法看到水中冒泡，无法判断是否有气体通过，当速度高于8ml/s时，即使其他地方有漏气的现象，也能看到后端水中冒泡，无法排查是否有其他地方漏气。
向石英管道内通入裂解气体，可以有效清除石英管道内的空气，防止通入裂解气体时被空气中的氧气氧化，从而引起燃烧等安全事故。
从上面所述可以看出，本发明的优点和有益效果是：
(1)本发明提供的锂离子电池基带的处理方法，采用裂解方式在基带表明生成一层均匀的碳层，因其没有在基带表面引入绝缘的有机胶，不掺杂不导电物质，使得电池导电性能得到较高的提升。
(2)本发明提供的锂离子电池基带的处理方法，采用裂解方式在基带表面生成碳层，因为裂解反应速度比较慢，容易控制，因此在基带表面生成的碳层厚度均匀。
(3)本发明提供的锂离子电池基带的处理方法，操作简单，方便快捷，节约成本，生产效率高，尤其适用于工厂化生产。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
实施例1
正极电池基带置于石英管道内，然后将石英管道两端封堵并在两端各留一孔，将两根气体管分别***左右两孔内，其中一根气体管作为气体通入端，另一根气体管作为气体排出端；将石英管道放入反应炉内，经由气体通入端通入氮气并同时升温石英管道，氮气通入速度为3ml/s，通入的氮气通过石英管道后经由气体排出端排出；当石英管道内的温度达到600℃时，停止通入氮气；经由气体通入端通入乙炔，乙炔通入速度为5ml/s，通入的乙炔在石英管道内发生裂解反应，裂解反应生成氢气并在基带表面生成固态碳，生成的氢气经由气体排出端排出，6小时后停止通入乙炔，并停止加热，冷却，得到表面生成碳层的正极电池基带。
经测量，该正极电池基带表面碳层平均厚度为2微米，且基带表明整体厚度均匀。
将该正极电池基带与不经过相同方法处理的负极电池基带制作成电池，测试电池20C放电容量，得到该电池20C放电容量为85％。
实施例2
负极电池基带置于石英管道内，然后将石英管道两端封堵并在两端各留一孔，将两根气体管分别***左右两孔内，其中一根气体管作为气体通入端，另一根气体管作为气体排出端；将石英管道放入反应炉内，经由气体通入端通入氮气并同时升温石英管道，氮气通入速度为8ml/s，通入的氮气通过石英管道后经由气体排出端排出；当石英管道内的温度达到700℃时，停止通入氮气；经由气体通入端通入乙烯，乙烯通入速度为3ml/s，通入的乙烯在石英管道内发生裂解反应，裂解反应生成氢气并在基带表面生成固态碳，生成的氢气经由气体排出端排出，6小时后停止通入乙烯，并停止加热，冷却，得到表面生成碳层的负极电池基带。
经测量，该负极电池基带表面碳层平均厚度为2.5微米，且基带表明整体厚度均匀。
将该负极电池基带与不经过相同方法处理的正极电池基带制作成电池，测试电池20C放电容量，得到该电池20C放电容量为89％。
实施例3
正极电池基带置于石英管道内，然后将石英管道两端封堵并在两端各留一孔，将两根气体管分别***左右两孔内，其中一根气体管作为气体通入端，另一根气体管作为气体排出端；将石英管道放入反应炉内，经由气体通入端通入氮气并同时升温石英管道，氮气通入速度为5ml/s，通入的氮气通过石英管道后经由气体排出端排出；当石英管道内的温度达到700℃时，停止通入氮气；经由气体通入端通入乙烯，乙烯通入速度为8ml/s，通入的乙烯在石英管道内发生裂解反应，裂解反应生成氢气并在基带表面生成固态碳，生成的氢气经由气体排出端排出，5小时后停止通入乙烯，并停止加热，冷却，得到表面生成碳层的正极电池基带。
经测量，该正极电池基带表面碳层平均厚度为3微米，且基带表明整体厚度均匀。
将该正极电池基带与不经过相同方法处理的负极电池基带制作成电池，测试电池20C放电容量，得到该电池20C放电容量为91％。
实施例4
负极电池基带置于石英管道内，然后将石英管道两端封堵并在两端各留一孔，将两根气体管分别***左右两孔内，其中一根气体管作为气体通入端，另一根气体管作为气体排出端；将石英管道放入反应炉内，经由气体通入端通入氮气并同时升温石英管道，氮气通入速度为8ml/s，通入的氮气通过石英管道后经由气体排出端排出；当石英管道内的温度达到600℃时，停止通入氮气；经由气体通入端通入乙炔，乙炔通入速度为3ml/s，通入的乙炔在石英管道内发生裂解反应，裂解反应生成氢气并在基带表面生成固态碳，生成的氢气经由气体排出端排出，7小时后停止通入乙炔，并停止加热，冷却，得到表面生成碳层的负极电池基带。
经测量，该负极电池基带表面碳层平均厚度为2.7微米，且基带表明整体厚度均匀。
将该负极电池基带与不经过相同方法处理的正极电池基带制作成电池，测试电池20C放电容量，得到该电池20C放电容量为90％。
实施例5
负极电池基带置于石英管道内，然后将石英管道两端封堵并在两端各留一孔，将两根气体管分别***左右两孔内，其中一根气体管作为气体通入端，另一根气体管作为气体排出端；将石英管道放入反应炉内，经由气体通入端通入氮气并同时升温石英管道，氮气通入速度为6ml/s，通入的氮气通过石英管道后经由气体排出端排出；当石英管道内的温度达到650℃时，停止通入氮气；经由气体通入端通入乙烯，乙烯通入速度为6ml/s，通入的乙烯在石英管道内发生裂解反应，裂解反应生成氢气并在基带表面生成固态碳，生成的氢气经由气体排出端排出，6.5小时后停止通入乙烯，并停止加热，冷却，得到表面生成碳层的负极电池基带。
经测量，该负极电池基带表面碳层平均厚度为2.3微米，且基带表明整体厚度均匀。
将该负极电池基带与不经过相同方法处理的正极电池基带制作成电池，测试电池20C放电容量，得到该电池20C放电容量为92％。
实施例6
将正极电池基带和负极电池基带分别置于石英管道内，然后将两个石英管道两端分别封堵并在两端各留一孔，将两根气体管分别***左右两孔内，其中一根气体管作为气体通入端，另一根气体管作为气体排出端；将两根石英管道均放入反应炉内，分别经由气体通入端通入氮气并同时升温石英管道，氮气通入速度均为4ml/s，通入的氮气通过石英管道后经由气体排出端排出；当石英管道内的温度达到630℃时，停止通入氮气；分别经由气体通入端通入乙炔，乙炔通入速度为5ml/s，通入的乙炔在石英管道内发生裂解反应，裂解反应生成氢气并在基带表面生成固态碳，生成的氢气经由气体排出端排出，7小时后停止通入乙炔，并停止加热，冷却，得到表面生成碳层的负极电池基带和表面生成碳层的正极电池基带。
经测量，正极电池基带表面碳层平均厚度为2.5微米，且基带表明整体厚度均匀；负极电池基带表面碳层平均厚度为2.6，且基带表明整体厚度均匀。
将正极电池基带与负极电池基带制作成电池，测试电池20C放电容量，得到该电池20C放电容量为95％。
对比例1
采用传统方法在正极电池基带和负极电池基带表面分别涂覆一层导电碳层，并将经过处理的正极电池基带和负极电池基带制作成电池，测试电池20C放电容量。
经测定，采用传统方法处理的正极电池基带和负极电池基带表面碳层厚度不均匀，且制备的电池20C放电容量为53％。
由实施例1～6及对比例1可知，本发明提供的锂离子电池基带的处理方法，采用裂解方式在基带表明生成一层均匀的碳层，因其没有在基带表面引入绝缘的有机胶，不掺杂不导电物质，使得电池导电性能得到较高的提升；并且该处理方法采用裂解方式在基带表面生成碳层，因为裂解反应速度比较慢，容易控制，因此在基带表面生成的碳层厚度均匀；该方法操作简单、方便快捷，节约成本，适于工厂化生产。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种锂离子电池基带的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1).将电池基带置于石英管道内，向所述石英管道内通入惰性气体，同时将所述石英管道升温，当所述石英管道升温至裂解温度时停止通入惰性气体；
(2).停止通入惰性气体后，向所述石英管道内通入裂解气体，所述裂解气体发生裂解反应，5～7小时后停止通入裂解气体，得表面生成碳层的基带。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池基带的处理方法，其特征在于所述步骤(1)中的电池基带为正极电池基带。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池基带的处理方法，其特征在于所述步骤(1)中的电池基带为负极电池基带。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池基带的处理方法，其特征在于所述步骤(1)中的电池基带为正极电池基带和负极电池基带。
5.根据权利要求1～4任一项所述的锂离子电池基带的处理方法，其特征在于所述步骤(1)中惰性气体的通入速度为3～8ml/s，所述惰性气体为氮气。
6.根据权利要求1～4任一项所述的锂离子电池基带的处理方法，其特征在于所述步骤(1)中裂解温度为600～700℃。
7.根据权利要求1～4任一项所述的锂离子电池基带的处理方法，其特征在于所述步骤(2)中裂解气体的通入速度为3～8ml/s；所述裂解气体为乙炔或乙烯。
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