CN109411704A - 一种锂离子电极及锂离子电池 - Google Patents

一种锂离子电极及锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN109411704A
CN109411704A CN201811214358.9A CN201811214358A CN109411704A CN 109411704 A CN109411704 A CN 109411704A CN 201811214358 A CN201811214358 A CN 201811214358A CN 109411704 A CN109411704 A CN 109411704A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
ion
lithium
base material
coating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811214358.9A
Other languages
English (en)
Inventor
徐子福
张小海
严涛
张明慧
翟传鑫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ann Price (wuxi) Co Ltd
Original Assignee
Ann Price (wuxi) Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ann Price (wuxi) Co Ltd filed Critical Ann Price (wuxi) Co Ltd
Priority to CN201811214358.9A priority Critical patent/CN109411704A/zh
Publication of CN109411704A publication Critical patent/CN109411704A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明涉及一种锂离子电极及锂离子电池，对电极基材在涂覆前进行预处理，使电极基材在放卷机构内经过等离子清洁装置、电晕装置分别进行等离子清洗和电晕，然后通过若干传导辊，经涂覆机头对电极基材进行涂覆电极材料，通过涂覆烘烤箱，经过高温干燥风烘干后制得锂离子电极。采用本发明公开的电极制备方法制成的锂离子电极，电极粘结力提升显著，解决了电极片在制造过程中的掉料现象。使用该电极制得的锂离子电池阻抗低，在低温和常温下放电容量提升显著，大幅提高了电池使用体验。

Description

一种锂离子电极及锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电极及锂离子电池。
背景技术
锂离子以其高能量密度、高工作电压、长循环寿命环保安全等优点，一直以来在在便携式电池产品中得到大量普及使用。随着电池工业不断发展，便携式消费类电池产品功能越来越多，市场需求旺盛。对电池的制造技术的要求也越来越高，通常情况下锂离子电池电极正极采用铝箔金属箔材作为基材、负极采用铜箔作为基材。基材在制作的过程当中，电解液中会加入少量的高分子添加剂用于整平。同时制成成品的箔材表面残留物中会含有此类高分子材料，如明胶等，此类物质的存在会增加电池的内阻直流阻抗，在温度较低时，放电极化大、放出的容量低，严重影响使用体验。
发明内容
本发明的目的是针对现有常规的锂离子电池电极制作的方法，提供一种电极基材处理的方法，使电极材料与箔材之间的粘结力提升，减小电池阻抗，本发明生产出的锂离子电池适用于各种领域。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种锂离子电极，对电极基材在涂覆前进行预处理，使电极基材在放卷机构内经过等离子清洁装置、电晕装置分别进行等离子清洗和电晕，然后通过若干传导辊，经涂覆机头对电极基材进行涂覆电极材料，通过涂覆烘烤箱，经过高温干燥风烘干后制得锂离子电极。
所述电极基材为电解或压延的铜箔或铝箔，铜箔的厚度规格为5～13um，铝箔的厚度规格为8～15um。
所述涂覆为将电极浆料涂覆在基材表面，涂覆的方法为转移式或喷涂式，涂覆的干膜厚度规格在50～200um之间。
采用等离子清洁、电晕装置对基材进行表面清洁和处理后的基材表面残留的高聚物清除之后，会留下占据的孔洞位置。
本发明还公布了含上述锂离子电极的锂离子电池，包括锂离子电池电解液、由含有活性锂化合物制备而成的正极极片，以及由含有石墨或硅碳制备而成的负极极片。
所述锂离子电池电解液为普通型电解液，溶剂为碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯或碳酸二乙酯。
所述锂离子电池电极片正极为钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂或磷酸铁锂的一种。
活性锂化合物的中位径为14-18μm，比表面积为0.19-0.40m2/g，正极极片的压实密度为3.9-4.2g/cm3，0.2C容量发挥为170-175mA/g。
石墨或硅碳的中位径为20-21μm，比表面积为1.3-2.5m2/g，所述负极极片的压实密度为1.7-1.8g/cm3。
本发明还公布一种锂离子电极片处理装置，包括放卷机构、清洁装置、电晕装置、传导辊、涂覆机头、高温干燥通风装置和烘烤箱；锂离子电极基材放于所述放卷机构内，经传输至清洁装置和电晕装置分别进行离子清洗处理和电晕处理，在所述清洁装置、电晕装置后端设有传导辊，所述传导辊将电极基材传输至涂覆机头，经涂覆机头对电极基材进行处理形成涂覆电极材料，在所述涂覆机头后端设有高温干燥通风装置和烘烤箱，经过高温干燥风及烘干制备锂离子电极。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用本发明公开的电极制备方法制成的锂离子电极，电极粘结力提升显著，解决了电极片在制造过程中的掉料现象。使用该电极制得的锂离子电池阻抗低，在低温和常温下放电容量提升显著，大幅提高了电池使用体验。
附图说明
图1：锂离子电极处理装置流程图。
图中：1-放卷机构，2-基材，3-清洁装置，4-电晕装置，5-传导辊，6-涂覆机头，7-涂覆电极材料，8-高温干燥通风装置，9-烘烤箱，10-电极。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一种锂离子电极及锂离子电池，对电极基材在涂覆前进行预处理，使电极基材在放卷机构内经过等离子清洁装置、电晕装置分别进行等离子清洗和电晕，然后通过若干传导辊，经涂覆机头对电极基材进行涂覆电极材料，通过涂覆烘烤箱，经过高温干燥风烘干后制得锂离子电极。
所述电极基材为电解或压延的铜箔或铝箔，铜箔的厚度规格为5～13um，铝箔的厚度规格为8～15um。
所述涂覆为将电极浆料涂覆在基材表面，涂覆的方法为转移式或喷涂式，涂覆的干膜厚度规格在50～200um之间。
采用等离子清洁、电晕装置对基材进行表面清洁和处理后的基材表面残留的高聚物清除之后留下占据的孔洞位置。
实施例1
电池型号：X1
正极体系：钴酸锂(包覆，掺杂)：负极体系：石墨与硅碳混合物。钴酸锂理化性能：D50为15.5μm；比表面积为0.27m2/g；正极极片的压实密度为3.8-4.2g/cm3；0.2C容量发挥170-175mAh/g。负极理化指标：中位径为20.0μm；比表面积为1.8m2/g；所述负极极片的压实密度为1.7-1.8g/cm3；
电解液体系：丙酸乙酯EP、碳酸丙烯酯PC，碳酸乙烯酯EC(体积比1：1：1)
将正极活性物质LiCo2、正极粘结剂PVDF、导电剂碳黑、溶剂NMP以比例100：1.6.1.2：45的配料方式配料混合制得浆料，将浆料采用此发明涂布方式将电极材料均匀涂覆在铝箔集流体上双面并干燥、碾压、分切后制备得正极极片。
负极活性物质石墨、负极分散剂CMC、负极粘结剂SBR、导电剂导电碳黑及水溶剂以比例100：2：3：2：90的方式配料混合制得浆料。将浆料采用此发明涂布方式将电极材料均匀涂覆在铜箔集流体上双面并干燥、碾压、分切后制备得正负极片、将正负极片卷绕成卷芯。
粘结力测试：
将碾压后的电极进行粘结力测量；
将上述卷芯、入壳(铝塑包装膜形成)、烘烤后注入按此例配制的电解液，电池。经预化成后。排气封口、切边、常温静置3天后。进行容量量(充电：0.5充电至4.40V，恒压充电至电流小于0.02C，放电以0.5C放电至3.0V)以0.5C充电至3.86V测量其容量，制得成品电池。
低温测试：
测试设备：充放电柜子，高低温箱；
首选将电芯搁置于25度的箱子中进行容量测定：记为初始容量；
容量测试工步(1)恒流放电：电芯以0.2C放电至3.0V，(2)搁置10分钟，(3)电芯以0.5C恒流充电至4.40V，后转成恒压4.40V充电,截止电流小于0.02C.(4)搁置10分钟，(5)电芯以0.2C放电至3.0V，记录容量。(6)电芯以0.5C恒流充电至4.40V，后转成恒压4.40V充电,截止电流小于0.02C充满电。
电芯转入-20度低温箱中进行测试：(1)电芯搁置于0度的环境中2h(2)2小时电芯以0.2C放电至3.0V，记录放电到3.0V时的容量0度放电至3.0V和3.5V的容量与25度下3.0V与进行对比，对比结果参表1。
表1
另外，本发明在电池特征条件以及粘结力和低温放电测试方法不变的情况下，根据表2的参数调节对比，补充了实施例2-3。并且测定了在上述低温放电时保持率，在-20度放电到3.0V时仍然可以达到保持85％以上。
对比例：
电池型号：X1
正极体系：钴酸锂(包覆，掺杂)：负极体系：石墨与硅碳混合物。钴酸锂理化性能：D50为15.5μm；比表面积为0.27m2/g；正极极片的压实密度为3.8-4.2g/cm3；0.2C容量发挥170-175mAh/g。负极理化指标：中位径为20.0μm；比表面积为1.8m2/g；所述负极极片的压实密度为1.7-1.8g/cm3；
电解液体系：丙酸乙酯EP、碳酸丙烯酯PC，碳酸乙烯酯EC(体积比：1：1：1)
将正极活性物质LiCo2、正极粘结剂PVDF、导电剂碳黑、溶剂NMP以比例100：1.6.1.2：45的配料方式配料混合制得浆料，将浆料采用传统的转移涂布方式均匀涂覆在铝箔集流体上双面并干燥、碾压、分切后制备得正极极片。
负极活性物质石墨、负极分散剂CMC、负极粘结剂SBR、导电剂导电碳黑及水溶剂以比例100：2：3：2：90的方式配料混合制得浆料。将浆料采用传统的转移涂布方式均匀涂覆在铜箔集流体上双面并干燥、碾压、分切后制备得正负极片、将正负极片卷绕成卷芯。
粘结力测试：
将碾压后的电极进行粘结力测量；
将上述卷芯、入壳(铝塑包装膜形成)、烘烤后注入按此例配制的电解液，电池。经预化成后。排气封口、切边、常温静置3天后。进行容量量(充电：0.5充电至4.40V，恒压充电至电流小于0.02C，放电以0.5C放电至3.0V)以0.5C充电至3.86V测量其容量，制得成品电池。
低温测试：
测试设备：充放电柜子，高低温箱
首选将电芯搁置于25度的箱子中进行容量测定：记为初始容量
容量测试工步(1)恒流放电：电芯以0.2C放电至3.0V，(2)搁置10分钟，(3)电芯以0.5C恒流充电至4.40V，后转成恒压4.40V充电,截止电流小于0.02C.(4)搁置10分钟，(5)电芯以0.2C放电至3.0V，记录容量。(6)电芯以0.5C恒流充电至4.40V，后转成恒压4.40V充电,截止电流小于0.02C充满电。
电芯转入-20度低温箱中进行测试：(1)电芯搁置于0度的环境中2h(2)2小时电芯以0.2C放电至3.0V，记录放电到3.0V时的容量-20度放电至3.0V的容量与25度下3.0V与进行对比，对比结果参见表2。
表2
由表2可知，采用本发明装置比例制备的电极，极片的粘结能力有明显的提升，有助于现场掉粉的减少。采用此电极制得的锂离子电池在低温-20度下放电提升明显，增加了电池的在低温下使用寿命和增加用户体验。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂离子电极，其特征在于：对电极基材在涂覆前进行预处理，使电极基材在放卷机构内经过等离子清洁装置、电晕装置分别进行等离子清洗和电晕，然后通过若干传导辊，经涂覆机头对电极基材进行涂覆电极材料，通过涂覆烘烤箱，经过高温干燥风烘干后制得锂离子电极。
2.根据权利要求1所述的锂离子电极，其特征在于：所述电极基材为电解或压延的铜箔或铝箔，铜箔的厚度规格为5～13um，铝箔的厚度规格为8～15um。
3.根据权利要求1所述的锂离子电极，其特征在于：所述涂覆为将电极浆料涂覆在基材表面，涂覆的方法为转移式或喷涂式，涂覆的干膜厚度规格在50～200um之间。
4.根据权利要求1所述的锂离子电极，其特征在于：采用等离子清洁、电晕装置对基材进行表面清洁和处理后的基材表面残留的高聚物清除之后，会留下占据的孔洞位置。
5.含有权利要求1-4任一项所述锂离子电极的锂离子电池，其特征在于：包括锂离子电池电解液、由含有活性锂化合物制备而成的正极极片，以及由含有石墨或硅碳制备而成的负极极片。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于：所述锂离子电池电解液为普通型电解液，溶剂为碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯或碳酸二乙酯。
7.根据权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于：所述锂离子电池电极片正极为钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂或磷酸铁锂的一种。
8.根据权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于：活性锂化合物的中位径为14-18μm，比表面积为0.19-0.40m2/g，正极极片的压实密度为3.9-4.2g/cm3，0.2C容量发挥为170-175mA/g。
9.根据权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于：石墨或硅碳的中位径为20-21μm，比表面积为1.3-2.5m2/g，所述负极极片的压实密度为1.7-1.8g/cm3。
10.一种锂离子电极片处理装置，其特征在于：包括放卷机构、清洁装置、电晕装置、传导辊、涂覆机头、高温干燥通风装置和烘烤箱；锂离子电极基材放于所述放卷机构内，经传输至清洁装置和电晕装置分别进行离子清洗处理和电晕处理，在所述清洁装置、电晕装置后端设有传导辊，所述传导辊将电极基材传输至涂覆机头，经涂覆机头对电极基材进行处理形成涂覆电极材料，在所述涂覆机头后端设有高温干燥通风装置和烘烤箱，经过高温干燥风及烘干制备锂离子电极。
CN201811214358.9A 2018-10-18 2018-10-18 一种锂离子电极及锂离子电池 Pending CN109411704A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811214358.9A CN109411704A (zh) 2018-10-18 2018-10-18 一种锂离子电极及锂离子电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811214358.9A CN109411704A (zh) 2018-10-18 2018-10-18 一种锂离子电极及锂离子电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109411704A true CN109411704A (zh) 2019-03-01

Family

ID=65467581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811214358.9A Pending CN109411704A (zh) 2018-10-18 2018-10-18 一种锂离子电极及锂离子电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109411704A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109817895A (zh) * 2019-03-15 2019-05-28 湖北锂诺新能源科技有限公司 一种高安全、高性能锂电池负极电极的制备方法
CN112531173A (zh) * 2019-09-17 2021-03-19 宁德新能源科技有限公司 金属箔处理工艺、电极极片及电化学装置
CN113000319A (zh) * 2021-03-04 2021-06-22 上海兰钧新能源科技有限公司 锂电池涂布装置和工艺
CN113560129A (zh) * 2021-06-09 2021-10-29 上海兰钧新能源科技有限公司 一种锂电池基材涂布***及方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107611350A (zh) * 2017-09-18 2018-01-19 陕西浩合机械有限责任公司 动力电池和超级电容器用宽幅极片双面套位涂布机
CN207227557U (zh) * 2017-09-22 2018-04-13 林州朗坤科技有限公司 一种电池箔材氧化膜的清洗装置及其制成的生产线

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107611350A (zh) * 2017-09-18 2018-01-19 陕西浩合机械有限责任公司 动力电池和超级电容器用宽幅极片双面套位涂布机
CN207227557U (zh) * 2017-09-22 2018-04-13 林州朗坤科技有限公司 一种电池箔材氧化膜的清洗装置及其制成的生产线

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109817895A (zh) * 2019-03-15 2019-05-28 湖北锂诺新能源科技有限公司 一种高安全、高性能锂电池负极电极的制备方法
CN112531173A (zh) * 2019-09-17 2021-03-19 宁德新能源科技有限公司 金属箔处理工艺、电极极片及电化学装置
CN113000319A (zh) * 2021-03-04 2021-06-22 上海兰钧新能源科技有限公司 锂电池涂布装置和工艺
CN113560129A (zh) * 2021-06-09 2021-10-29 上海兰钧新能源科技有限公司 一种锂电池基材涂布***及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110208716B (zh) 电池及电池放电后负极极片中剩余活性锂容量的测试方法
CN109411704A (zh) 一种锂离子电极及锂离子电池
CN112310483B (zh) 一种锂离子电池
CN110896143B (zh) 锂离子电池
CN104681311B (zh) 一种锂离子电容器的新型预嵌锂方法
CN101950815B (zh) 一种圆柱型锂离子二次电池化成的方法
CN106299314B (zh) 一种锂离子电池负极材料及其制备方法、锂离子电池
WO2019165795A1 (zh) 锂离子二次电池及其制备方法
CN105609318B (zh) 一种预嵌锂负极片的制备方法及所得预嵌锂负极片
CN109273760A (zh) 一种带有固态电解质层的锂离子电池电极片及涂布方法
CN105513828B (zh) 一种锂离子电容器复合负极片及其制备方法、锂离子电容器
CN105869898B (zh) 一种可低温充电的锂离子电容器及其制备方法
CN105390678B (zh) 负极材料以及包括该负极材料的锂离子电池
CN110247013A (zh) 正极极片及含有该极片的电化学装置
CN108511679A (zh) 一种提高安全性能的极片及其生产装置、制备方法
CN115312774A (zh) 一种负极补锂极片预锂量确定及控制方法
CN110311130A (zh) 一种铌酸钛负极材料及其制备方法
CN110534708A (zh) 一种碳酸锂包覆钴酸锂复合电极的制备方法
US20220320500A1 (en) Electrochemical device and an electronic device
CN101826640B (zh) 一种锂离子电池用极芯和使用该极芯的锂离子电池
CN101937982A (zh) 一种负极材料及含有该负极材料的电池
CN108695487A (zh) 正极片及储能装置
EP4095941A1 (en) Electrochemical device and electronic device
CN114938689A (zh) 电化学装置及电子装置
CN105098189B (zh) 负极材料添加剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination