CN112531173A - 金属箔处理工艺、电极极片及电化学装置 - Google Patents

金属箔处理工艺、电极极片及电化学装置 Download PDF

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CN112531173A CN201910877261.4A CN201910877261A CN112531173A CN 112531173 A CN112531173 A CN 112531173A CN 201910877261 A CN201910877261 A CN 201910877261A CN 112531173 A CN112531173 A CN 112531173A
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Abstract

一种金属箔处理工艺，其包括以下步骤：对金属箔的表面进行等离子体处理；将上述等离子体处理后的金属箔收成卷状，将卷状金属箔进行烘烤；以及对上述卷状金属箔进行冷却。上述金属箔处理工艺能够去除所述等离子体处理带来的异味。本申请还提供一种电极极片及电化学装置。

Description

金属箔处理工艺、电极极片及电化学装置
技术领域
本申请涉及一种金属箔处理工艺、电极极片及电化学装置。
背景技术
锂离子电池具有比能量大、工作电压高、自放电率低、体积小、重量轻等优势，在消费电子领域具有广泛的应用。其中，为了提高锂离子电池中集流体金属箔的表面张力便于浆料(如活性材料)的铺展，通常会对所述集流体金属箔表面进行等离子体处理(如电晕)。然而，处理后的金属箔往往存在严重的异味，进而影响该金属箔的使用，且不利于作业人员的健康。
发明内容
鉴于上述情况，有必要提供一种消除等离子体处理金属箔带来的异味的处理工艺，应用上述处理工艺制得金属箔的电极极片以及应用上述电极极片的电化学装置。
本申请提供了一种金属箔处理工艺，其包括以下步骤：
对金属箔的表面进行等离子体处理；
将上述等离子体处理后的金属箔收成卷状，将卷状金属箔进行烘烤以去除所述等离子体处理带来的异味；以及
对上述卷状金属箔进行冷却。
进一步的，所述金属箔包括铝箔、铜箔、锡箔、锂箔及镍箔中的至少一种。
进一步的，所述烘烤的温度为50℃至150℃；或60℃至90℃。
进一步的，所述烘烤的时间为10min至180min；或20min至120min。
进一步的，所述烘烤包括步骤：
将卷状金属箔以0.1℃/min至20℃/min的升温速率或0.5℃/min至5℃/min的升温速率升温至预设温度并维持预设温度10min至180min，所述预设温度选自50℃至150℃。
进一步的，步骤“对上述卷状金属箔进行冷却”具体为：
将上述卷状金属箔置于空气、氮气或者惰性气体中冷却至室温。
进一步的，步骤“对上述卷状金属箔进行冷却”具体为：
将上述卷状金属箔以0.1℃/min至5℃/min或0.5℃/min至5℃/min的降温速率降温至室温。
进一步的，所述冷却包括降温保温阶段，每一降温保温阶段包括降温至预设温度并在所述预设温度进行保温。
进一步的，所述冷却还包括在降温保温阶段后将金属箔置于空气、氮气或者惰性气体中冷却至室温。
一种电极极片，其包括：
活性材料层，所述活性材料层包括活性物质、粘结剂和导电剂；以及根据如上所述金属箔处理工艺处理的金属箔。
进一步的，所述活性物质包括从由钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、富锂锰基材料和钛酸锂组成的群组中选择的至少一个。
进一步的，所述粘结剂包括从由聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚酰胺、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯和丁苯橡胶组成的群组中选择的至少一个。
进一步的，所述导电剂包括从由导电炭黑、乙炔黑、碳纳米管、碳纤维、科琴黑和石墨烯组成的群组中的至少一个。
一种电化学装置，其包括如上所述的电极极片。
本申请的金属箔处理工艺，通过等离子体处理提升了所述金属箔的表面张力，而后通过所述烘烤消除因所述等离子体处理带来的异味，稳定所述金属箔的表面张力并维持所述金属箔的力学性能。
进一步地，通过特定的速率降温以冷却所述金属箔或所述冷却包括降温保温阶段，均能降低对所述金属箔力学性能的影响。
进一步地，在氮气或者惰性气体中冷却能够防止所述金属箔在冷却时被氧化，进而降低对所述金属箔导电性能及力学性能的影响。
具体实施方式
下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
下面对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本申请实施方式提供一种金属箔处理工艺，其包括以下步骤：
步骤S1，对金属箔的表面进行等离子体处理。
本实施方式中，所述金属箔可包括铝箔、铜箔、锡箔、锂箔及镍箔中的至少一种。
经所述等离子体处理后的金属箔的表面张力得以提升。
在一些实施方式中，所述金属箔的表面可进行多次的等离子体处理，其中，每次等离子体处理的具体工艺参数可相同也可不同。例如，第一次等离子处理时等离子体发射源距离所述金属箔的表面的距离可为0.5cm～25cm，第一次等离子体处理的功率可为30kW～50kW，金属箔的传送速度可为100m/min～150m/min；第二次等离子处理时等离子体发射源距离所述金属箔的表面的距离可为0.5cm～15cm，第二次等离子体处理的功率可为10kW～15kW，金属箔的传送速度可为150m/min～200m/min。
步骤S2，将上述等离子体处理后的金属箔收成卷状，将卷状金属箔进行烘烤，以去除所述等离子体处理带来的异味。
在本实施方式中，将上述卷状金属箔进行烘烤具体可为：将上述卷状金属箔置于烘烤炉中以预设温度进行烘烤，所述预设温度选自50℃至150℃，优选的，所述预设温度选自60℃至90℃。其中，以所述预设温度进行烘烤的时间可为10min至180min，优选的，以所述预设温度进行烘烤的时间可为20min至120min。
在一些实施方式中，将上述卷状金属箔进行烘烤具体可为：将上述卷状金属箔以0.1℃/min至20℃/min的升温速率升温至预设温度，所述预设温度选自50℃至150℃。优选的，所述升温速率为0.5℃/min至5℃/min。
进一步地，还可在所述卷状金属箔升温至预设温度后维持预设温度10min至180min。
由于金属箔进行等离子体处理的时间较短，因此传送速度较快且优选连续在线处理。而消除所述金属箔因所述等离子体处理带来的异味的速度较慢，若所述金属箔还保持平整的状态在等离子体处理后直接进行烘烤除异味，生产效率较低，而将金属箔收成卷状，不仅不影响金属箔的烘烤，还能明显提高生产效率。另外，金属箔收成卷状后再放入烘箱中烘烤，能够减少等离子体处理时的杂质带入烘烤步骤中，并且卷状金属箔更方便置于烘箱中，还能够避免金属箔被刮擦及减小刮擦的面积，从而减少金属箔表面刮痕的产生。
步骤S3，对上述等离子体处理后的金属箔进行冷却。
在本实施方式中，所述冷却为在空气中自然冷却。
进一步地，还可将上述去除异味后的金属箔置于氮气或者惰性气体中冷却至室温。
在一些实施方式中，对上述去除异味后的金属箔进行冷却具体可为：将上述卷状金属箔以0.1℃/min至5℃/min的降温速率降温至室温。优选的，所述降温速率为0.5℃/min至5℃/min。
在另一些实施方式中，所述冷却可包括降温保温阶段，每一降温保温阶段包括降温至预设温度并在所述预设温度下进行保温。
在一些实施方式中，所述金属箔在烘烤至50℃至150℃后，以任意速率降温至任意温度后并保温一定时间，使得所述金属箔呈阶梯式降温，直至降温至室温。其中，所述金属箔在烘烤至50℃至150℃后还可先保温再降温。
具体的，所述冷却可包括多个降温保温阶段，直至最终降温至室温。所述冷却还可在降温保温阶段后再将所述金属箔自然冷却或者置于氮气或者惰性气体中冷却至室温。
本申请的金属箔处理工艺，通过等离子体处理提升了所述金属箔的表面张力，而后通过所述烘烤消除因所述等离子体处理带来的异味，稳定所述金属箔的表面张力并维持所述金属箔的力学性能。经过上述金属箔处理工艺处理的金属箔还可作为集流体应用于电池的电极极片及其他电化学装置中。
在本申请中，锂离子电池仅作为电化学装置的示例性实施例，电化学装置还可以为其他合适的装置。锂离子电池包括正极极片、负极极片、隔离膜以及电解质，其中，隔离膜位于正极极片和负极极片之间。正极极片包括正极集流体，负极极片包括负极集流体，正极集流体包括金属箔，所述金属箔可以为但不仅限于铝箔或镍箔，负极集流体包括金属箔，所述金属箔可为但不仅限于铜箔或镍箔。
正极极片
正极极片还包括设置于正极集流体上的正极活性材料层，所述正极活性材料层包括正极活性物质、粘结剂及导电剂，正极活性物质包括能够吸收和释放锂(Li)的正极材料(下文中，有时称为“能够吸收/释放锂Li的正极材料”)。能够吸收/释放锂(Li)的正极材料的例子可以包括钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、磷酸铁锂、钛酸锂和富锂锰基材料中的至少一种。
具体的，钴酸锂的化学式可以如化学式1：
LixCoaM1bO2-c 化学式1
其中M1表示选自镍(Ni)、锰(Mn)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)、钨(W)、钇(Y)、镧(La)、锆(Zr)和硅(Si)中的至少一种，x、a、b和c值分别在以下范围内：0.8≤x≤1.2、0.8≤a≤1、0≤b≤0.2、-0.1≤c≤0.2；
镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂的化学式可以如化学式2：
LiyNidCoiNjM2eO2-f 化学式2
其中N表示选自锰(Mn)或铝(Al)中的一种或两种，且M2还可选自镁(Mg)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)、钨(W)、锆(Zr)和硅(Si)中的至少一种，y、d、e、f、i和j值分别在以下范围内：0.8≤y≤1.2、0.3≤d≤0.98、0.02≤e≤0.7、-0.1≤f≤0.2、0.05≤i≤0.33、0.05≤f≤0.33；
锰酸锂的化学式可以如化学式3：
LizMn2-gM3gO4-h 化学式3
其中M3表示选自钴(Co)、镍(Ni)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)和钨(W)中的至少一种，z、g和h值分别在以下范围内：0.8≤z≤1.2、0≤g<1.0和-0.2≤h≤0.2。
所述粘结剂包括从由聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚酰胺、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯和丁苯橡胶组成的群组中选择的至少一个。
所述导电剂包括从由导电炭黑、乙炔黑、碳纳米管、碳纤维、科琴黑和石墨烯组成的群组中的至少一个。
负极极片
负极极片还包括设置于负极集流体上的负极活性材料层，所述负极活性材料层包括负极活性物质、粘结剂及导电剂，负极活性物质包括能够吸收和释放锂(Li)的负极材料(下文中，有时称为“能够吸收/释放锂Li的负极材料”)。能够吸收/释放锂(Li)的负极材料的例子可以包括碳材料、金属化合物、氧化物、硫化物、锂的氮化物例如LiN3、锂金属、与锂一起形成合金的金属和聚合物材料。
碳材料的例子可以包括低石墨化的碳、易石墨化的碳、人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳、热解碳、焦炭、玻璃碳、有机聚合物化合物烧结体、碳纤维和活性碳等中的至少一种。其中，焦炭可以包括沥青焦炭、针状焦炭和石油焦炭中的至少一种。有机聚合物化合物烧结体指的是通过在适当的温度下煅烧聚合物材料例如苯酚塑料或者呋喃树脂以使之碳化获得的材料，将这些材料分成低石墨化的碳或者易石墨化的碳。聚合物材料的例子可以包括聚乙炔和聚吡咯中的至少一种。
在能够吸收/释放锂(Li)的这些负极材料中，更进一步地，选择充电和放电电压接近于锂金属的充电和放电电压的材料。这是因为负极材料的充电和放电电压越低，电化学装置(例如锂离子电池)越容易具有更高的能量密度。其中，负极材料可以选择碳材料，因为在充电和放电时它们的晶体结构只有小的变化，因此，可以获得良好的循环特性以及大的充电和放电容量。尤其可以选择石墨，因为它可以给出大的电化学当量和高的能量密度。
此外，能够吸收/释放锂(Li)的负极材料可以包括单质锂金属、能够和锂(Li)一起形成合金的金属元素和半金属元素，包括这样的元素的合金和化合物等等。特别地，将它们和碳材料一起使用，因为在这种情况中，可以获得良好的循环特性以及高能量密度。除了包括两种或者多种金属元素的合金之外，这里使用的合金还包括包含一种或者多种金属元素和一种或者多种半金属元素的合金。该合金可以处于以下状态固溶体、共晶晶体(共晶混合物)、金属间化合物及其混合物。
金属元素和半金属元素的例子可以包括锡(Sn)、铅(Pb)、铝(Al)、铟(In)、硅(Si)、锌(Zn)、锑(Sb)、铋(Bi)、镉(Cd)、镁(Mg)、硼(B)、镓(Ga)、锗(Ge)、砷(As)、银(Ag)、锆(Zr)、钇(Y)和铪(Hf)。上述合金和化合物的例子可以包括具有化学式：MasMbtLiu的材料和具有化学式：MapMcqMdr的材料。在这些化学式中，Ma表示能够与锂一起形成合金的金属元素和半金属元素中的至少一种元素；Mb表示除锂和Ma之外的金属元素和半金属元素中的至少一种元素；Mc表示非金属元素中的至少一种元素；Md表示除Ma之外的金属元素和半金属元素中的至少一种元素；并且s、t、u、p、q和r满足s＞0、t≥0、u≥0、p＞0、q＞0和r≥0。
此外，可以在负极中使用不包括锂(Li)的无机化合物，例如MnO2、V2O5、V6O13、NiS和MoS。
电解质
上述锂离子电池还包括电解质，电解质可以是凝胶电解质、固态电解质和电解液中的一种或多种，电解液包括锂盐和非水溶剂。
锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiB(C6H5)4、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3、LiSiF6、LiBOB和二氟硼酸锂中的一种或多种。例如，锂盐选用LiPF6，因为它可以给出高的离子导电率并改善循环特性。
非水溶剂可为碳酸酯化合物、羧酸酯化合物、醚化合物、其它有机溶剂或它们的组合。
碳酸酯化合物可为链状碳酸酯化合物、环状碳酸酯化合物、氟代碳酸酯化合物或其组合。
链状碳酸酯化合物的实例为碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸甲乙酯(MEC)及其组合。所述环状碳酸酯化合物的实例为碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸乙烯基亚乙酯(VEC)及其组合。所述氟代碳酸酯化合物的实例为碳酸氟代亚乙酯(FEC)、碳酸1,2-二氟亚乙酯、碳酸1,1-二氟亚乙酯、碳酸1,1,2-三氟亚乙酯、碳酸1,1,2,2-四氟亚乙酯、碳酸1-氟-2-甲基亚乙酯、碳酸1-氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1,2-二氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1,1,2-三氟-2-甲基亚乙酯、碳酸三氟甲基亚乙酯及其组合。
羧酸酯化合物的实例为乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、γ-丁内酯、癸内酯、戊内酯、甲瓦龙酸内酯、己内酯、甲酸甲酯及其组合。
醚化合物的实例为二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、乙氧基甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃及其组合。
其它有机溶剂的实例为二甲亚砜、1,2-二氧戊环、环丁砜、甲基环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、甲酰胺、二甲基甲酰胺、乙腈、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三辛酯、和磷酸酯及其组合。
隔离膜
隔离膜包括，但不限于，选自聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺和芳纶中的至少一种。举例来说，聚乙烯包括选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯中的至少一种组分。尤其是聚乙烯和聚丙烯，它们对防止短路具有良好的作用，并可以通过关断效应改善电池的稳定性。
所述隔离膜的表面还可包括多孔层，所述多孔层设置在所述隔离膜的至少一个表面上，所述多孔层包括无机颗粒和粘结剂中的一种或两种，所述无机颗粒选自氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、氧化镁(MgO)、氧化钛(TiO2)、二氧化铪(HfO2)、氧化锡(SnO2)、二氧化铈(CeO2)、氧化镍(NiO)、氧化锌(ZnO)、氧化钙(CaO)、氧化锆(ZrO2)、氧化钇(Y2O3)、碳化硅(SiC)、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙和硫酸钡中的一种或多种的组合。所述粘结剂选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素钠、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和聚六氟丙烯中的一种或多种的组合。
所述多孔层可以提升所述隔离膜的耐热性能、抗氧化性能和电解液浸润性能，增强所述隔离膜与正极极片或负极极片之间的粘接性。
虽然上面以锂离子电池进行了举例说明，但是本领域技术人员在阅读本申请之后，能够想到本申请的技术方案可以用于其他合适的电化学装置。这样的电化学装置包括发生电化学反应的任何装置，它的具体实例包括所有种类的一次电池、二次电池、燃料电池、太阳能电池或电容。
下面通过具体实施例及对比例进行进一步说明。
对比例1
将铝箔通过传送带的方式进入等离子体处理腔室中进行两次等离子体处理，其中，等离子体发射源距离铝箔表面2cm，每次等离子体处理的功率为15kW，每次铝箔的传送速度为120m/min，等离子体处理后的铝箔在空气中自然冷却至室温。等离子体处理后的铝箔散发出恶臭，致使使用者产生头晕的状况。
锂离子电池制备
将正极活性物质钴酸锂、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏二氟乙烯按质量比94:3:3在N-甲基吡咯烷酮溶剂体系中充分搅拌混合均匀后，涂覆于正极集流体(上述制备的铝箔)上，经烘干、冷压、分条，得到正极极片。
将负极活性物质人造石墨、导电剂乙炔黑、粘结剂丁苯橡胶、增稠剂羧甲基纤维素钠按质量比96:1:1.5:1.5在去离子水溶剂体系中充分搅拌混合均匀后，涂覆于负极集流体Cu箔上，经烘干、冷压、分条，得到负极极片。
将聚偏二氟乙烯溶于水，通过机械搅拌形成均匀浆料，将浆料涂布到已经涂布好两面均为陶瓷涂层的多孔基材(聚乙烯)的两侧表面上，烘干后形成隔离膜。
将锂盐LiPF6与非水有机溶剂(碳酸乙烯酯(EC)：碳酸二乙酯(DEC)：碳酸亚丙酯(PC)：丙酸丙酯(PP)：碳酸亚乙烯酯(VC))＝20:30:20:28:2，质量比)按质量比8：92配制而成的溶液作为锂离子电池的电解液。
将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正极极片和负极极片中间起到安全隔离的作用，并卷绕得到电极组件，将电极组件置于包装壳中，注入电解液并封装，获得锂离子电池。
对比例2
将铝箔通过传送带的方式进入等离子体处理腔室中进行等离子体处理，然后直接传送到70℃的空气气氛中，在传送过程中烘烤，其中，等离子体发射源距离铝箔表面2cm，等离子体处理的功率为15kW，铝箔的传送速度为120m/min，通过70℃的空气气氛的时间为20s。经过以上步骤处理后的铝箔散发出轻微臭味，致使使用者产生头晕的状况，同时铝箔表面有部分刮痕。
锂离子电池制备：与对比例1的不同之处在于，将对比例1中的铝箔替换为对比例2制备的铝箔。
实施例1
将铝箔通过传送带的方式进入等离子体处理腔室中进行等离子体处理，然后收成卷状。其中，等离子体发射源距离铝箔表面2cm，等离子体处理的功率为55kW，所述铝箔的传送速度为120m/min。将等离子体处理后的铝箔卷放于烘烤炉中，静置以5℃/min的升温速率由室温升温至120℃并保温20min，而后取出在空气中自然冷却至室温，其中，冷却后的铝箔并无异味，无刮痕。
锂离子电池制备：与对比例1的不同之处在于，将对比例1中的铝箔替换为实施例1制备的铝箔。
实施例2
将铝箔通过传送带的方式进入等离子体处理腔室中进行两次等离子体处理，然后收成卷状。其中，每次等离子体发射源距离铝箔表面2cm，每次等离子体处理的功率为50kW，每次铝箔的传送速度为160m/min。将等离子体处理后的铝箔卷放于烘烤炉中，静置以3℃/min的升温速率由室温升温至90℃并保温30min，而后取出在空气中自然冷却至室温，其中，冷却后的铝箔并无异味，无刮痕。
锂离子电池制备：与对比例1的不同之处在于，将对比例1中的铝箔替换为实施例2制备的铝箔。
实施例3
将铝箔通过传送带的方式进入等离子体处理腔室中进行等离子体处理，然后收成卷状。其中，等离子体发射源距离铝箔表面2cm，等离子体处理的功率为50kW，所述铝箔的传送速度为120m/min。将等离子体处理后的铝箔卷放于烘烤炉中，静置以3℃/min的升温速率由室温升温至80℃并保温90min，而后取出在空气中自然冷却至室温，其中，冷却后的铝箔并无异味，无刮痕。
锂离子电池制备：与对比例1的不同之处在于，将对比例1中的铝箔替换为实施例3制备的铝箔。
实施例4
将铝箔通过传送带的方式进入等离子体处理腔室中进行三次等离子体处理，然后收成卷状。其中，每次等离子体发射源距离铝箔表面2cm，每次等离子体处理的功率为15kW，每次铝箔的传送速度为120m/min。将等离子体处理后的铝箔卷放于烘烤炉中，静置以2.5℃/min的升温速率由室温升温至75℃并保温120min，而后取出在空气中自然冷却至室温，其中，冷却后的铝箔并无异味，无刮痕。
锂离子电池制备：与对比例1的不同之处在于，将对比例1中的铝箔替换为实施例4制备的铝箔。
实施例5
将铝箔通过传送带的方式进入等离子体处理腔室中进行两次等离子体处理，然后收成卷状。其中，每次等离子体发射源距离铝箔表面2cm，每次等离子体处理的功率为15kW，每次铝箔的传送速度为100m/min。将等离子体处理后的铝箔卷放于60℃的烘烤炉中静置烘烤180min，而后取出在空气中自然冷却至室温，其中，冷却后的铝箔并无异味，无刮痕。
锂离子电池制备：与对比例1的不同之处在于，将对比例1中的铝箔替换为实施例5制备的铝箔。
实施例6
将铝箔通过传送带的方式进入等离子体处理腔室中进行两次等离子体处理，然后收成卷状。其中，每次等离子体发射源距离铝箔表面2cm，每次等离子体处理的功率为15kW，每次铝箔的传送速度为100m/min。将等离子体处理后的铝箔卷放于65℃的烘烤炉中静置烘烤150min，而后取出在空气中自然冷却至室温，其中，冷却后的铝箔并无异味，无刮痕。
锂离子电池制备：与对比例1的不同之处在于，将对比例1中的铝箔替换为实施例6制备的铝箔。
实施例7
将铝箔通过传送带的方式进入等离子体处理腔室中进行两次等离子体处理，然后收成卷状。其中，每次等离子体发射源距离铝箔表面2cm，每次等离子体处理的功率为15kW，每次铝箔的传送速度为80m/min。将等离子体处理后的铝箔卷放于70℃的烘烤炉中静置烘烤100min，而后打开炉门随烘烤炉冷却至室温后取出，其中，冷却后的铝箔并无异味，无刮痕。
锂离子电池制备：与对比例1的不同之处在于，将对比例1中的铝箔替换为实施例7制备的铝箔。
实施例8
将铝箔通过传送带的方式进入等离子体处理腔室中进行两次等离子体处理，然后收成卷状。其中，第一次等离子体处理时等离子体发射源距离铝箔表面2cm，第一次等离子体处理的功率为50kW，第一次铝箔的传送速度为120m/min；第二次等离子体处理时等离子体发射源距离铝箔表面1cm，第二次等离子体处理的功率为15kW，第二次铝箔的传送速度为180m/min。将等离子体处理后的铝箔卷放于烘烤炉中，静置以6℃/min的升温速率由室温升温至150℃并保温15min，而后取出在空气中自然冷却至室温，其中，冷却后的铝箔并无异味，无刮痕。
锂离子电池制备：与对比例1的不同之处在于，将对比例1中的铝箔替换为实施例8制备的铝箔。
实施例9
将铝箔通过传送带的方式进入等离子体处理腔室中进行等离子体处理，然后收成卷状。其中，等离子体发射源距离铝箔表面2cm，等离子体处理的功率为20kW，所述铝箔的传送速度为120m/min。将等离子体处理后的铝箔卷放于烘烤炉中，静置以10℃/min的升温速率由室温升温至100℃，而后以0.8℃/min的降温速率降温至室温后取出，其中，冷却后的铝箔并无异味，无刮痕。
锂离子电池制备：与对比例1的不同之处在于，将对比例1中的铝箔替换为实施例9制备的铝箔。
实施例10
将铝箔通过传送带的方式进入等离子体处理腔室中进行等离子体处理，然后收成卷状。其中，等离子体发射源距离铝箔表面2cm，等离子体处理的功率为20kW，铝箔的传送速度为120m/min。将等离子体处理后的铝箔卷放于烘烤炉中，静置以10℃/min的升温速率由室温升温至150℃并保温10min，而后以3℃/min的降温速率降温至70℃并保温20min，取出在空气中自然冷却至室温，其中，冷却后的铝箔并无异味，无刮痕。
锂离子电池制备：与对比例1的不同之处在于，将对比例1中的铝箔替换为实施例10制备的铝箔。
实施例11
将铝箔通过传送带的方式进入等离子体处理腔室中进行等离子体处理，然后收成卷状。其中，等离子体发射源距离铝箔表面2cm，等离子体处理的功率为15kW，铝箔的传送速度为80m/min。将等离子体处理后的铝箔卷放于烘烤炉中，静置以1℃/min的升温速率由室温升温至85℃并保温60min，而后取出在氮气中自然冷却至室温，其中，冷却后的铝箔并无异味，无刮痕。
锂离子电池制备：与对比例1的不同之处在于，将对比例1中的铝箔替换为实施例11制备的铝箔。
对上述对比例1-2和实施例1-11制备的电极极片和锂离子电池做以下性能测试:
1、冷压后正极活性物质层的电阻测试
在压力为5kgf下，测试针与膜片接触面积为15mm2的条件下，使用膜片电阻仪在距离极片边缘和未涂膜区25mm以上的中间区域开始测试，每隔2cm取一个点，共测试10个数值，取其平均值作为该膜片的电阻。
2、化成后正极活性物质层与铝箔的粘结力测试
取待测试极片，用刀片截取宽20mm*长度为200mm的试样，将宽度20mm*长度80mm双面胶贴于钢板上，再将截取的极片试样测试面朝下贴在双面胶上。钢板未贴极片的一端用拉力机下夹具固定，用上夹具固定极片未贴胶端，利用拉力机操作***，使上夹头以40mm/min的速度向上移动60mm，测取极片粘结力。
3、锂离子电池的直流电阻测试
在25℃下，将满充锂离子电池以2倍容量大小的电流放电至锂离子电池剩余70％的电量，记其终止电压为v0，终止电流为I0；然后以1倍容量大小的电流放电1s，记其终止电压为vx，终止电流为Ix。此条件下锂离子电池的直流内阻为：
Figure BDA0002204756950000151
4、锂离子电池循环800圈后阻值增长率测试
在25℃下，将满充锂离子电池以0.025倍容量大小额电流放电，每隔1h测一次电压，记8h(即锂离子电池电量剩余80％)时的锂离子电池电压为v1，电流为I1。锂离子电池以0.5倍容量大小的电流充电至100％电量，0.2倍容量大小的电流放电至电量消耗完，以此循环第800次时，锂离子电池放电到80％电量条件下测取其电压为v800，电流为I800，记此时锂离子电池阻值增长率为：
Figure BDA0002204756950000152
在等离子体处理前、等离子体处理后以及烘烤并冷却后分别对上述实施例1～11中的铝箔进行表面张力的测定，测定结果记录在下表1中。
表1
Figure BDA0002204756950000161
本申请的金属箔处理工艺，通过等离子体处理提升了所述金属箔的表面张力，而后通过所述静置烘烤消除因所述等离子体处理带来的异味，稳定所述金属箔的表面张力并维持所述金属箔的力学性能。进一步地，通过特定的速率降温以冷却所述金属箔或所述冷却包括降温保温阶段，均能降低对所述金属箔力学性能的影响。进一步地，在氮气或者惰性气体中冷却能够防止所述金属箔在冷却时被氧化，进而降低对所述金属箔导电性能及力学性能的影响。
正极极片采用本申请的金属箔处理工艺的金属箔作为集流体，相比于常规方法处理的金属箔，冷压后正极活性物质层的电阻更小、化成后正极活性物质层与铝箔的粘结力更强，制作成锂离子电池后，锂离子电池的直流电阻更小，循环800圈后阻值增长率减小，有效提升了锂离子电池的性能。
另外，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本申请的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本申请权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种金属箔处理工艺，其包括以下步骤：
对金属箔的表面进行等离子体处理；
将上述等离子体处理后的金属箔收成卷状，将卷状金属箔进行烘烤处理；以及
对上述卷状金属箔进行冷却。
2.根据权利要求1所述的金属箔处理工艺，其中，所述金属箔包括铝箔、铜箔、锡箔、锂箔及镍箔中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的金属箔处理工艺，其中，所述烘烤的温度为50℃至150℃；或60℃至90℃。
4.根据权利要求3所述的金属箔处理工艺，其中，所述烘烤的时间为10min至180min；或20min至120min。
5.根据权利要求1所述的金属箔处理工艺，其中，所述烘烤包括步骤：将卷状金属箔以0.1℃/min至20℃/min的升温速率或0.5℃/min至5℃/min的升温速率升温至预设温度并维持预设温度10min至180min，所述预设温度选自50℃至150℃。
6.一种电极极片，其包括：
活性材料层，所述活性材料层包括活性物质、粘结剂和导电剂；以及
根据权利要求1-5任意一项所述的金属箔处理工艺处理的金属箔。
7.根据权利要求6所述的电极极片，其中，所述活性物质包括从由钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、富锂锰基材料和钛酸锂组成的群组中选择的至少一个。
8.根据权利要求6所述的电极极片，其中，所述粘结剂包括从由聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚酰胺、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯和丁苯橡胶组成的群组中选择的至少一个。
9.根据权利要求6所述的电极极片，其中，所述导电剂包括从由导电炭黑、乙炔黑、碳纳米管、碳纤维、科琴黑和石墨烯组成的群组中的至少一个。
10.一种电化学装置，其包括根据权利要求6-9任意一项所述的电极极片。
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