一種表面涂布導電炭層的電極及其制備方法
【專利摘要】本發明屬于電池制造領域，特別涉及到一種表面涂布導電炭層的電極。電極涂布完成后，在其表面涂布一層導電碳，導電碳的種類可以使活性炭、導電碳黑、碳納米管、石墨烯、介孔碳、碳纖維等。通過在電池電極的表層涂布導電碳層，可以大大降低電極阻抗，并能對火星物質進行有效保護，提高電極的穩定性，特別適用于高功率電池應用領域。
【專利說明】
一種表面涂布導電炭層的電極及其制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及電池制造領域，具體涉及一種表面涂布導電炭層的電極，可用于制備一次、二次電池，特別適用于動力型電池的制備。
【背景技術】
[0002]隨著電池技術的進步，電池在電動汽車和高性能裝備中應用越來越廣泛。但是，電池在比較苛刻的環境，如需要高功率放電的裝置，中使用時，往往面臨功率特性不夠好或者在高功率使用工況下循環壽命不夠長的問題。究其根源，在高功率工況下，電池一般會有較大溫升，電極難免會同電解質發生反應導致性能的衰減。因此，如何通過一種簡單可行的方法，在增加電極導電性的同時，抑制高功率下電池性能的衰減，是值得研究的問題。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是為了克服現有電極制備技術的不足而重新設計的一種表面涂布導電炭層的電極，使所制備的電極具有導電性好、循環壽命長等優點。
[0004]本發明的技術方案如下:一種表面涂布導電炭層的電極包括正電極6和負電極7兩種，其中正電極6包括導電炭層1、正極集流體2、正極活性物質層3三部分，正極集流體2兩面涂布正極活性物質層3，正極活性物質層3兩面涂布導電炭層1，負電極7包括導電炭層1、負極集流體4、負極活性物質層5，負極集流體4兩面涂布負極活性物質層5，負極活性物質層5兩面涂布導電碳層I ;
[0005]導電炭層⑴為活性炭、導電炭黑、炭納米管、石墨烯、介孔炭、碳纖維中的一種以上；導電炭層I厚度為0.01?20微米；
[0006]正極集流體2為鋁箔；負極集流體4為銅箔；
[0007]正極活性物質為磷酸亞鐵鋰、錳酸鋰、過渡金屬鋰氧化物、富鋰錳基材料中的一種以上；負極活性物質為石墨、硬炭、硅、錫或鈦酸鋰。
[0008]制備表面涂布導電炭層的電極的方法，包括以下具體步驟:
[0009]將正極活性物質3或負極活性物質5同導電劑、粘結劑混勻制成漿料，其中各組分質量份數為:正極活性物質或負極活性物質30 %?65 %，導電劑0.5 %?15 %，粘結劑
0.5 %?10 %，溶劑30 %?60 %，將漿料涂布到正極集流體2.或負極集流體4的表面，涂布厚度為50?300微米，經80?180°C烘箱烘干后得到涂布正極活性物質層3或負極活性物質層5的正電極6或負電極7 ；
[0010]將導電炭、粘結劑、溶劑制成均勻漿料，其中各組分質量份數為:導電炭10%?65%，粘結劑0.5%?10%，溶劑30%?60%;粘結劑為聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纖維素或海藻酸鈉；溶劑為去離子水或N-甲基吡咯烷酮；
[0011]將上述漿料均勻涂布到已經涂布正極活性物質層3或負極活性物質層5的正電極6或負電極7表面，涂布厚度為0.01?20微米，并經80?180°C烘箱烘干去除溶劑；
[0012]將烘干后的電極輥乳到30?150微米，即得到表面涂布導電炭層的正電極6或負電極7。
[0013]本發明的有益效果:采用這種電極制備的動力型鋰離子電池，比功率可以達到2500ff/kg以上，循環壽命達到3000次以上。
【附圖說明】
[0014]圖1表面涂布導電炭層的正電極結構示意圖
[0015]圖中:1.導電碳層，2.正極集流體，3.正極活性物質層，6.正電極。
[0016]圖2表面涂布導電炭層的負電極結構示意圖
[0017]圖中:1.導電碳層，4.負極集流體，5.負極活性物質層，7.負電極。
【具體實施方式】
[0018]實施例1
[0019]以磷酸鐵鋰為正極活性物質，按照質量分數為磷酸亞鐵鋰92 %、導電炭黑4%、聚偏二氟乙烯粘結劑4%配制成漿料，涂布到20微米厚的鋁箔集流體兩面，單面涂布厚度為125微米，于125°C烘箱中烘干。按照質量分數為活性炭45%、聚偏二氟乙烯粘結劑15%、N-甲基吡咯烷酮40%制成漿料，涂布到上述制備的極片兩面，單面涂布厚度為10微米，再次于125°C烘箱中烘干。將所得電極片壓實后，壓實密度為2.05g/cm3，得到表面涂布導電層的正電極。
[0020]以石墨為負極活性物質，按照質量分數為石墨92%、導電炭黑4%、聚偏二氟乙烯粘結劑4%配制成漿料，涂布到12微米厚的銅箔集流體兩面，單面涂布厚度為80微米，于125°C烘箱中烘干。按照質量分數為活性炭45%、聚偏二氟乙烯粘結劑15%、N-甲基吡咯烷酮40%制成漿料，涂布到上述制備的極片兩面，單面涂布厚度為10微米，再次于125°C烘箱中烘干。將所得電極片壓實后，壓實密度為1.45g/cm3，得到表面涂布導電層的負電極。
[0021]將上述正電極和負電極，與聚乙烯隔膜卷繞制備成18650型鋰離子電池，電池比功率達到2500W/kg，比能量達到80Wh/kg。
【主權項】
1.一種表面涂布導電炭層的電極，其特征在于該電極包括正電極(6)和負電極(7)兩種，其中正電極(6)包括導電炭層(I)、正極集流體(2)、正極活性物質層(3)三部分，正極集流體(2)兩面涂布正極活性物質層(3)，正極活性物質層(3)兩面涂布導電炭層(1)，負電極(7)包括導電炭層(I)、負極集流體(4)、負極活性物質層(5)，負極集流體(4)兩面涂布負極活性物質層(5)，負極活性物質層(5)兩面涂布導電碳層(I); 導電炭層(I)為活性炭、導電炭黑、炭納米管、石墨烯、介孔炭、碳纖維中的一種以上；導電炭層(I)厚度為0.0l?20微米； 正極集流體(2)為鋁箔；負極集流體(4)為銅箔； 正極活性物質為磷酸亞鐵鋰、錳酸鋰、過渡金屬鋰氧化物、富鋰錳基材料中的一種以上；負極活性物質為石墨、硬炭、硅、錫或鈦酸鋰。2.一種如權利要求1所述的表面涂布導電炭層的電極的制備方法，其特征在于該制備方法包括以下具體步驟: 將正極活性物質(3)或負極活性物質(5)同導電劑、粘結劑混勻制成漿料，其中各組分質量份數為:正極活性物質或負極活性物質30 %?65 %，導電劑0.5 %?15 %，粘結劑.0.5%?10%，溶劑30%?60%，將漿料涂布到正極集流體(2)或負極集流體(4)的表面，涂布厚度為50?300微米，經80?180°C烘箱烘干后得到涂布正極活性物質層(3)或負極活性物質層(5)的正電極(6)或負電極(7); 將導電炭、粘結劑、溶劑制成均勻漿料，其中各組分質量份數為:導電炭10%?65%，粘結劑0.5%?10%，溶劑30%?60% ;粘結劑為聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纖維素或海藻酸鈉；溶劑為去離子水或N-甲基吡咯烷酮； 將上述漿料均勻涂布到已經涂布正極活性物質層⑶或負極活性物質層(5)的正電極(6)或負電極(7)表面，涂布厚度為0.01?20微米，并經80?180°C烘箱烘干去除溶劑； 將烘干后的電極輥乳到30?150微米，即得到表面涂布導電炭層的正電極(6)或負電極(7)。
【文檔編號】H01M4/139GK105895855SQ201410778432
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月17日
【發明人】楊裕生, 邱景義, 余仲寶, 李萌, 張松通, 王維坤, 苑克國, 王安邦
【申請人】中國人民解放軍63971部隊