【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及鋰離子電池材料領(lǐng)域，更為具體地，涉及一種鋰離子電池極片的制備方法。
技術(shù)介紹
1、在鋰離子電池中，鋰離子的傳輸速度直接影響鋰離子電池的充電和放電速率，進(jìn)而影響鋰離子電池的功率輸出和循環(huán)壽命，而電池極片是鋰離子電池中的關(guān)鍵組件之一，是鋰離子的傳輸通道和傳輸媒介，其通常是由活性材料、導(dǎo)電劑等固體顆粒及粘結(jié)劑混合均勻后涂覆在鋁箔上并經(jīng)過適當(dāng)?shù)妮亯盒纬?，但在電池極片的輥壓過程中，各種固體顆粒和粘結(jié)劑往往會(huì)形成各類的孔，包括通孔、交聯(lián)孔、盲孔以及閉孔等；這幾種孔在電池反應(yīng)過程中作用并不相同，其中交聯(lián)孔和通孔是鋰離子參與反應(yīng)和傳輸?shù)闹饕ǖ?；半通孔不適用于鋰離子的完全傳輸，但在鋰離子順利進(jìn)入這些孔隙的前提下，它可充當(dāng)電化學(xué)反應(yīng)的場(chǎng)所；而閉孔因?yàn)殇囯x子無法輸出，鋰離子傳輸和反應(yīng)均無法進(jìn)行，屬于無效孔。因此減少電池極片中無效的閉孔，實(shí)現(xiàn)最大程度地利用電池極片內(nèi)的孔隙，增加有效的通道，是提升電池極片性能的一項(xiàng)重要內(nèi)容，是有助于提高鋰離子電池性能的重要途徑。
2、鑒于這一問題，研究人員提出了一些方法來改善電池極片中無效的閉孔，增加有效孔的比例，促進(jìn)鋰離子的傳輸。其中一種方法是使用造孔劑，通過在電池極片中引入微小的孔隙或通道，降低電池極片中閉孔和縮孔的比例。例如，中國(guó)專利cn110224112a公開了一種鋰離子電池用二次造孔方法，是將正負(fù)極漿料均勻地涂布在集流體基材上，烘干后通過噴霧箱或浸泡箱，噴霧箱是噴發(fā)熔融的造孔劑液體，浸泡箱是熔融的造孔劑液體；然后將固化造孔劑后的極片輥壓成型；最后將輥壓好的極片萃取、烘干，或?qū)⑤亯汉髽O片通
3、另外一種方法是添加固態(tài)電解質(zhì)來減少極片中無效的閉孔，提高鋰離子的擴(kuò)散速度。例如，中國(guó)專利cn117276465a公開了一種電池極片、二次電池和裝置，其所述的電池極片包括集流體和設(shè)置于集流體至少一個(gè)表面的電極活性層，所述的電極活性層包括活性材料、固態(tài)電解質(zhì)、粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑；其活性材料和固態(tài)電解質(zhì)的平均粒徑比例為5～30；基于電極活性層的質(zhì)量，固態(tài)電解質(zhì)的質(zhì)量百分含量為m，0.3％≤m≤5％；該專利技術(shù)是通過在電池極片原料中引入特定含量的固態(tài)電解質(zhì)，利用固態(tài)電解質(zhì)與活性材料顆粒之間粒徑的合理搭配，減少極片中的閉孔，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰離子傳輸路徑的有效控制，進(jìn)而改善鋰離子電池的動(dòng)力學(xué)性能，但電解質(zhì)的加入可能會(huì)導(dǎo)致電池的體積能量密度減小，需要增加電池極片的壓實(shí)密度。
4、此外，還有通過構(gòu)建雙層電極極片來提高極片孔隙率以及采用熱等靜壓復(fù)壓復(fù)燒的方法來降低材料閉孔率的方法。例如，中國(guó)專利cn115663108a公開了一種高孔隙率電池極片的制備方法及固態(tài)電池，是將正極材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合均勻，然后分散至nmp溶液中攪拌均勻，再將制備好的漿料均勻涂覆在鋁箔上，干燥后得到電池極片ⅰ，最后將電池極片ⅰ固定在靜電紡絲裝置的滾輪上進(jìn)行靜電紡絲，干燥后進(jìn)行輥壓、制片得到高孔隙率的雙層電池極片ⅱ；該方法是通過構(gòu)建雙層電極極片，從集流體到涂層方向形成梯度孔隙率，提高整個(gè)厚電極的極片孔隙率。
5、又如，中國(guó)專利cn108251734a公開了一種熱陰極用鎢基體及其制備方法，該專利技術(shù)以鎢或鎢合金粉為原料，經(jīng)真空除氣、過篩、冷等靜壓壓制、復(fù)合燒結(jié)，再經(jīng)熱等靜壓復(fù)壓復(fù)燒改性、全致密滲銅，最后機(jī)加工和高溫真空去銅，得到熱陰極用鎢基體；其主要是通過熱等靜壓過程中的壓力輔助下的高溫原子擴(kuò)散使顆粒之間的燒結(jié)頸發(fā)育更為完善、孔隙圓化、閉孔率降低，從而使得骨架本身具有更高的強(qiáng)度和致密性，但該方法中必須以前期鎢粉粒度調(diào)控、高可控度復(fù)合燒結(jié)為基礎(chǔ)，熱等靜壓只能基本消除多孔鎢骨架內(nèi)部的細(xì)小孔隙，而很難消除尺寸較大的閉孔。
6、綜上所述，上述方法可以降低電池極片中的閉孔，提高極片的孔隙率，但它們也存在缺點(diǎn)，例如會(huì)增加被污染的概率、增大極片厚度、降低極片的能量密度或者需要特定條件的原料，因此，目前需要一種新的方法，使用常規(guī)原料，不依賴造孔劑和其他輔助材料，來實(shí)現(xiàn)增加電池極片能量密度的同時(shí)提高有效孔隙率，這將有助于提高鋰離子電池的性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提供一種高性能電池極片的制備方法，減少電池極片中不適用于鋰離子反應(yīng)和傳輸?shù)臒o效孔的存在，提高電池極片的有效孔隙率，增加電池極片壓實(shí)密度，實(shí)現(xiàn)電池極片能量密度的增加，并活化電池極片材料與電解液的界面，進(jìn)而提高電池極片的電性能，得到有效孔隙率高、電性能好的電池極片。
2、本專利技術(shù)提供一種高性能電池極片的制備方法，是將磷酸鐵鋰、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合均勻，然后將加入nmp攪拌均勻后得到的混合材料漿料涂覆在集流體鋁箔上，經(jīng)過烘干、輥壓、分切后得到電池極片ⅰ，最后將電池極片ⅰ置于充滿惰性氣體的高壓設(shè)備中，壓力設(shè)置為100～700mpa，保壓30～150s后取出，真空干燥后得到高性能的電池極片ⅱ。
3、其中惰性氣體選自氮?dú)狻⒑饣驓鍤庵械囊环N或多種，且惰性氣體在其臨界溫度以上使用。
4、本專利技術(shù)以氣體活化界面，惰性氣體需要在高壓力下與極片上的物質(zhì)進(jìn)行界面反應(yīng)將界面改性，為避免高壓下氣體被壓縮為液體，壓力介質(zhì)所采用的惰性氣體必須在其臨界溫度以上使用。
5、其中真空干燥的溫度為90～150℃，時(shí)間為3～12h。
6、其中高壓設(shè)備的壓力設(shè)置為200mpa，保壓時(shí)間為60s。
7、其中電池極片ⅱ的吸液量比電池極片ⅰ的吸液量增加1.0％～2.2％。電池極片的吸液量和其有效孔隙率成正相關(guān)的關(guān)系，吸液量增加表明電池極片的有效孔增多，相對(duì)應(yīng)的其無效孔減少。
8、其中將磷酸鐵鋰、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑依次按照質(zhì)量比為90％∶5％∶5％的比例混合均勻。
9、其中導(dǎo)電劑選用super?p，粘結(jié)劑選用pvdf。
10、其中加入與磷酸鐵鋰、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合后得到的干粉質(zhì)量總和相同的nmp攪拌均勻，得到混合材料漿料。nmp作為溶劑，將磷酸鐵鋰、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑融合在一起，使粘結(jié)劑與其他物質(zhì)充分接觸，均勻分布。
11、本專利技術(shù)利用高壓設(shè)備的壓力介質(zhì)對(duì)輥壓后的電池極片施加一定的壓力，通過壓力介質(zhì)將壓力各向均等地傳遞到極片表面，使極片上的物料，尤其是閉孔，在等靜壓力的作用下發(fā)生一定的體積變形，減少閉孔的存在，增大有效孔隙率，實(shí)現(xiàn)電池極片性能的提升，得到高性能的電池極片。如附圖1的電池極片開孔與閉孔的受力示意圖所示，開孔1各個(gè)方向均受到同等力作用，則不會(huì)改變開孔大小；閉孔2只有外圍受力，內(nèi)外受力不一致，則會(huì)導(dǎo)致閉孔被破壞。
12、而壓力和所受壓力的時(shí)間對(duì)減少閉孔有著重要的影響。本專利技術(shù)設(shè)置壓力為設(shè)置為100～700mpa，保壓30～150s后取出，優(yōu)選壓力為200mpa，保壓時(shí)間為6本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種高性能電池極片的制備方法，包括將磷酸鐵鋰、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合均勻，然后將加入NMP攪拌均勻后得到的混合材料漿料涂覆在集流體鋁箔上，經(jīng)過烘干、輥壓、分切后得到電池極片Ⅰ，其特征在于，將電池極片Ⅰ置于充滿惰性氣體的高壓設(shè)備中，壓力設(shè)置為100～700MPa，保壓30～150s后取出，真空干燥后得到低閉孔、高性能的電池極片Ⅱ。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能電池極片的制備方法，其特征在于，所述的惰性氣體選自氮?dú)?、氦氣或氬氣中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能電池極片的制備方法，其特征在于，所述的惰性氣體在其臨界溫度以上使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能電池極片的制備方法，其特征在于，所述的真空干燥的溫度為90～150℃，時(shí)間為3～12h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能電池極片的制備方法，其特征在于，高壓設(shè)備的壓力設(shè)置為200MPa，保壓時(shí)間為60s。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能電池極片的制備方法，其特征在于，電池極片Ⅱ的吸液量比電池極片Ⅰ的吸液量增加1.0％～2.2％。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種高性能電池極片的制備方法，包括將磷酸鐵鋰、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合均勻，然后將加入nmp攪拌均勻后得到的混合材料漿料涂覆在集流體鋁箔上，經(jīng)過烘干、輥壓、分切后得到電池極片ⅰ，其特征在于，將電池極片ⅰ置于充滿惰性氣體的高壓設(shè)備中，壓力設(shè)置為100～700mpa，保壓30～150s后取出，真空干燥后得到低閉孔、高性能的電池極片ⅱ。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能電池極片的制備方法，其特征在于，所述的惰性氣體選自氮?dú)?、氦氣或氬氣中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能電池極片的制備方法，其特征在于，所述的惰性氣體在其臨界溫度以上使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能電池極片的制備方法，其特征在于，所...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蒲星宏，謝明陽(yáng)，王燚，梁梓灝，韓磊，鄧仁彬，顏華，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：宜賓天原鋰電新材有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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