[发明专利]一种钛酸锂负极极片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钛酸锂负极极片，包括负极集流体和涂覆在负极集流体表面的负极材料，其特征在于，所述负极集流体为涂碳铝箔，所述负极材料由以下质量百分比的组分组成：2～7％导电剂，3～8％粘结剂，87～94％钛酸锂，各组分质量百分比之和为100％，负极材料压实密度为2～2.3g/cm3。本发明的钛酸锂负极极片采用涂碳铝箔作为负极集流体，解决了钛酸锂材料加工性能差的问题，使电池的整体性能产生显著的提升，并对负极材料的配方进行了优化改进，不仅涂布性能好，而且保证了电池的整体性能。本发明还公开了一种钛酸锂负极极片的制备方法，该制备方法工艺步骤简单，可操作性强，适合大规模工业化生产应用。

技术领域

本发明涉及锂离子电池制造技术领域，尤其是涉及一种钛酸锂负极极片及其制备方法。

背景技术

锂离子动力电池是最近开发并迅速发展起来的新型电池，由于其高比能量、环保等特殊优势被广泛应用于电动汽车、储能系统、军用产品等多个领域。锂离子电池自20世纪90年代商业化应用以来，至今锂离子电池已占据二次电池市场规模的70％以上。基于对锂离子电池的安全性能和循环性能要求，我们需要寻找替代碳材料的新型负极材料。而钛酸锂负极材料为尖晶石结构超细粉末，具有良好的循环性能和优良的充放电平台。在Li+嵌入或脱出过程中，晶型不发生变化，体积变化小于1％，因此被称为“零应变材料”，能够避免充放电循环中由于电极材料的来回伸缩而导致结构的破坏，从而提高电极的循环性能和使用寿命。与炭负极材料相比，钛酸锂具有高的锂离子扩散系数(为2*10-8cm2/s)，从而使得该负极材料可以快速充放电，而且电解液不致发生分解，提高锂电池安全性能。因此，钛酸锂材料拥有其他锂离子电池负极材料不具有的优势，具有非常好的市场前景和实用价值。

但是钛酸锂材料比重较小，粒度较细，涂布性能较差，使得电池的循环寿命和倍率性能较动力锂电池的要求存在着很大的差距。

申请公布号CN102945946A，申请公布日2013.02.27的中国专利公开了一种钛酸锂电池负极极片制作方法，包括集流体制作、浆料配制和涂覆，所述集流体采用刻蚀铝箔，浆料按下列组分及重量百分比配制：导电剂2％～10％，粘结剂3％～10％，溶剂45％～60％，钛酸锂35％～45％，配制时先对原材料干燥预处理，再先后加入各组分，混合搅拌均匀，涂覆时控制面密度140～250g/m2。其不足之处在于，集流体采用刻蚀铝箔，刻蚀铝箔表面易存在针孔，另外，刻蚀铝箔对电池的性能改善有限。

发明内容

本发明是为了解决现有技术的钛酸锂负极极片涂布性能差，对电池的性能改善有限的问题，提供了一种能提高电池倍率循环性能，降低电池放电直流内阻，改善电池低温功率特性的钛酸锂负极极片。

本发明还提供了一种钛酸锂负极极片的制备方法，该方法工艺步骤简单，可操作性强，适合大规模工业化生产应用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种钛酸锂负极极片，包括负极集流体和涂覆在负极集流体表面的负极材料，所述负极集流体为涂碳铝箔，所述负极材料由以下质量百分比的组分组成：2～7％导电剂，3～8％粘结剂，87～94％钛酸锂，各组分质量百分比之和为100％，负极材料压实密度为2～2.3g/cm3。本发明的负极极片采用涂碳铝箔作为负极集流体以解决钛酸锂材料加工性能差的问题，涂碳铝箔能提供极佳的静态导电性能，收集活性物质的微电流，从而可以大幅度降低正极材料和集流之间的接触电阻，并能提高两者之间的附着能力，改善钛酸锂材料的加工性能，使电池的整体性能产生显著的提升，另外，本发明还对负极材料的配方进行了优化改进，不仅涂布性能好，而且保证了电池的整体性能。

作为优选，所述涂碳铝箔具有双面涂碳层。