[发明专利]一种高倍率锂离子电池正极极片的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池极片制备领域，具体的说是在集流体表面涂覆底涂液以提 高锂离子电池的综合性能。

背景技术

磷酸铁锂是近几年发展起来的一种新型储能电池，并以其安全性能高、循环寿命 长、环境友好等优点成为一种新型动力电池。但是由于磷酸铁锂的导电性较差，需要在磷酸 铁锂中掺杂一些导电剂来改善其材料的导电性能，并提高其活性材料间离子的导电性能， 而对活性材料与集流体铝箔之间的导电性能并未改善。由于磷酸铁锂一次粒子颗粒直径较 小，其与铝箔表面的接触是点接触，磷酸铁锂活性材料与集流体铝箔粘结差，造成电池的内 阻及其极化增加，并影响到电池的倍率性能、循环性能。

集流体底涂技术是近几年发展起来的一种新型技术，即在集流体表面涂覆一层含 有导电剂的底涂液，来改善电池的倍率性能和循环性能，尤其对于低电导率的磷酸铁锂材 料材料尤其明显，同时存在涂层厚度使电极集流体的体积占用比增加，降低了活性物质的 担载量,从而降低了电池的整体容量的问题。而金属泡沫作为集流体可以解决活性物质占 有比低的缺点。

由于泡沫金属内存在着高孔率的三维孔隙，可以使得活性物质填充在该孔隙内， 而不是像箔体集流体那样只能涂敷在其表面。而活性物质填充在泡沫金属内的高孔率三维 孔隙内后，不但增大了填充率，而且由于泡沫金属本身的三维孔隙结构和高孔率更有利于 电流密度的均匀分布和电解液渗透、均匀分布，从而可以提高锂离子电池的活性物质利用 率，锂离子电池的容量发挥和倍率放电性能。相反，对于金属箔材，活性物质只能分布在集 流体的表面，转化成化学能的电能主要靠集流体传递给活性物质，靠近集流体的活性物质 和远离集流体的活性物质在电能的分配上差异很大，越靠近集流体，其所分配的电能越多 同时也越均匀，越远离集流体，其所分配的电能越少。可以看出由于锂离子电池集流体采用 的金属箔材导致了锂离子电池活性物质输入和输出以及在转化过程中能量的不均匀性，影 响到了活性物质利用率的提高。而大规模商品化的泡沫金属有泡沫铜和泡沫镍，铜的氧化 电位很低不适合做正极集流体，而镍的理论氧化电位约为3.8V，接近于磷酸铁锂的限制电 压3.65V，但实际应用中由于镍表面的非理性状态，导致其氧化电位降低，所以纯泡沫镍未 曾应用于商品化的磷酸铁锂体系锂电池中，需要在其表面电镀一层物质方能满足锂离子电 池的需求。

发明内容

针对目前锂离子电池极片粘附力差及其电池倍率型能差、循环性能一般及其能量 密度不高等问题，本发明提供了一种在提高锂离子电池极片粘附力、锂离子电池倍率性能 的同时，又能提高锂离子电池能量密度的电池正极极片的制备方法。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：一种高倍率锂离子电池正极极片的制 备方法，以重量份计，其特征在于：首先配置复合底涂液，之后通过凹版印刷或喷涂技术涂 覆在泡沫镍正极集流体表面，涂覆厚度为1μm，干燥制得正极底涂极片，再在其表面涂覆正 极磷酸铁锂浆料，并经过干燥、辊压、切片工序制备出正极极片。

所述的复合底涂液由粘结剂、导电聚合物、掺杂剂、导电剂、有机溶剂的组成；其比 例为：粘结剂：导电聚合物：掺杂剂：导电剂：有机溶剂=5~50：5~10：0.1~1：1~20：100。

所述的粘结剂为聚偏氟乙烯（PVDF），导电聚合物为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩中的一 种，掺杂剂为苯磺酸，有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮（NMP）。

所述的泡沫镍的孔隙率为60~90%。

本发明的有益效果：1）采用改性泡沫镍，活性物质填充在泡沫金属内的高孔率三 维孔隙内后，不但增大了填充率，而且由于泡沫金属本身的三维孔隙结构和高孔率更有利 于电流密度的均匀分布和电解液渗透、均匀分布，从而可以提高锂离子电池的活性物质利 用率，提高锂离子电池的容量和倍率放电性能。同时又可以提高充放电过程中的热量平衡， 提高其电池的循环倍率等性能。2）采用所述的复合导电液，由于导电液中的具有导电聚合 物，可以提高锂离子及其电子的传输速率，提高其材料大倍率放电能力。3）改性泡沫镍相对 于泡沫镍由于在其表面涂覆有防止电解液腐蚀物质、可以降低由于电解液及其底涂液腐蚀 造成的集流体内阻增大，并因此提高锂离子电池的电化学性能。

附图说明

图1、本发明正极极片的结构示意图。

图中：11为活性物质层，12为底涂层，13为网状集流体。

具体实施方式