專利名稱：一種電極片的制作方法及電極片的制作方法
技術領域：
本發明涉及電池的電極片，特別是涉及一種電極片的制作方法。
背景技術：
近年來，無線電話機、汽車、數字處理機、便攜式計算機、數碼產品等設備對二次電 池的市場需求迅速增長，在這種市場需求的推動下，促進了高容量、低自放電、長壽命、大功 率和高安全性能二次電池的研發。特別是基于鎳電極為正極的充電電池如鎳鎘電池、鎳氫 電池、鎳鋅電池等由于它們具有高容量、大功率、長壽命等特點而備受青睞，是當今二次電 池重要的發展方向之一。鎘電池、鎳氫電池、鎳鋅電池等堿性電池是由正極片、負極片和隔膜卷繞而成電芯 裝入鋼殼中，再注入電解液裝配而成。其中，正、負極片一般是通過將活性物質涂覆于導電 基體上制得。現有技術中電極片(正極片、負極片)的制作方法有濕法工藝和干法工藝。濕法工藝中，活性物質首先與粘結劑溶液制成粘稠狀漿料，將該粘稠狀漿料涂覆 在導電基體上，后續再將導電基體通過高溫烘烤，輥壓制成電極片。濕法工藝中通過輔助的 粘結劑溶液可使得活性物質與導電基體牢固粘結。濕法工藝活性物質以粘稠狀的形式涂覆 于導電基體上，能保證活性物質的均勻涂覆，且保證電極片制成后較柔軟。但濕法工藝中制 備粘稠狀的漿料需要輔助大量粘結劑，導電基體烘干后，多余大量的粘結劑附著在導電基 體上，導致制成的電池難以活化，且電池內阻較大，大電流發揮性能差。因此，濕法工藝制備 的電極片的優點是比較柔軟、均勻，但缺點是制備的電極片制成的電池難以活化且電池內 阻較大。干法工藝中，粉末狀的活性物質直接填充到導電基體表面，后續直接輥壓制成電 極片。干法工藝中，無需涂覆粘結劑以及烘烤工藝，因此電極片內部不含相應的粘結劑等成 分，制成的電池的內阻小，大電流發揮性能好。但干法工藝制作的電極片比濕法的電極片 脆，在電池卷繞過程中，電極片容易形成微裂紋以及掉粉現象。因此，干法工藝制備的電極 片的優點是制備的電極片制成的電池內阻小，但缺點是電極片不柔軟，比較脆，導致制成 的電池微短路現象嚴重，壽命短。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是彌補上述現有技術的不足，提出一種電極片的制 作方法，使得制作的電極片即具有濕法工藝制作的電極片均勻、柔軟的優點，也具有干法工 藝制作的電極片低內阻性能的優點。本發明的技術問題通過以下的技術方案予以解決
一種電極片的制作方法，包括以下步驟1)制作導電基體；2)在所述導電基體表面涂 覆粘結劑溶液；3)在所述導電基體上涂覆活性物質；4)將所述導電基體輥壓成電極片；所 述步驟2)中通過超聲波霧化方法將所述粘結劑溶液噴射在所述導電基體表面。優選的技術方案中，所述粘結劑溶液中粘結劑在所述導電基體表面的附著量占所述電極片重量的 0. 005%—3%。所述粘結劑溶液中粘結劑的質量分數為0. 5%_30%。所述粘結劑溶液中粘結劑成分包括親水性粘結劑和憎水性粘結劑。所述親水性粘結劑為羧甲基纖維素鈉、甲基纖維素鈉或聚乙烯醇，所述憎水性粘 結劑為聚四氟乙烯或丁苯橡膠。所述導電基體為泡沫鎳。所述導電基體表面各處的厚度、面密度和空隙率一致。本發明的技術問題通過以下進一步的技術方案予以解決 一種電極片，所述電極片為上述的電極片的制作方法制得。本發明與現有技術對比的有益效果是
本發明的電極片的制作方法，利用超聲波霧化方法將粘結劑均勻噴射到導電基體表 面，由于粘結劑均勻地涂覆在導電基體表面，粘結劑粘結活性物質，從而使得制成的電極片 表面分布的活性物質均勻，保持了濕法工藝的均勻優點。另外，超聲波霧化噴射粘結劑溶 液，粘結劑微粒在0-20微米范圍內，噴射至導電基體表面后為液狀，液狀的粘結劑也可起 到潤滑電極片的作用，使得制成的電極片也較柔軟，卷繞時不宜形成微裂紋，減少制成的電 池微短路現象。再者，由于超聲波霧化噴射粘結劑，粘結劑在導電基體上的附著分量適宜， 不會像傳統濕法工藝那樣有多余大量粘結劑附著在導電基體上，因此制成的電極片內阻 小，保持了干法工藝的低內阻性能。采用本發明的制作方法，制得的電極片具有均勻、柔軟、 低內阻性能的優點，且表面光滑、無浮粉，極片卷繞時不斷裂，降低了短路率，能提高電池裝 配的合格率和電池綜合性能。
圖1是本發明具體實施方式
中電極片的制作方法的流程圖2是本發明具體實施方式
中電極片與現有技術中干法工藝制得的電極片的電池容 量測試結果圖3是本發明具體實施方式
中電極片與現有技術中干法工藝制得的電極片的電池高 倍率放電容量測試結果圖4是本發明具體實施方式
中電極片與現有技術中干法工藝制得的電極片的電池在 20°C下放置28天后的容量測試結果圖。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
并對照附圖對本發明做進一步詳細說明。如圖1所示，為本具體實施方式
中電極片的制作方法流程圖，包括以下步驟
1)制作導電基體。該導電基體為連續型泡沫鎳。優選地，連續型泡沫鎳表面各處的厚 度、面密度和空隙率一致。2)通過超聲波霧化粘結劑溶液，將粘結劑溶液噴射到導電基體表面。其中，粘結劑溶液中粘結劑的質量分數為0. 5%_30%。所選粘結劑溶液中的粘結劑成分包括親水性粘結劑和憎水性粘結劑。這是因為，親水性粘結劑具有良好的粘結作用，活性物質不會從導電基體上脫落。且親水性粘結劑可 促使電解液與活性物質充分接觸，使導電基體潤濕程度增加，因而電化學反應的有效表面 積增加，可降低電極電流密度，從而減少電極內阻和極化，使得制成的電極片內阻小。而憎 水性粘結劑耐堿性較好，可保證電極循環過程中粘結劑仍能具有粘結活性物質的能力，保 證電極循環過程中活性物質也不脫落。且憎水性粘結劑有助于氣體的傳輸，可降低電池充 電過程中的壓力。其中，親水性粘結劑為羧甲基纖維素鈉、甲基纖維素鈉或聚乙烯醇，憎水 性粘結劑為聚四氟乙烯或丁苯橡膠。優選地，親水性粘結劑選擇羧甲基纖維素鈉，憎水性粘 結劑選擇聚四氟乙烯。電極片輥壓時憎水性粘結劑聚四氟乙烯纖維化形成一個三維網狀基 體可容納活性物質，同時親水性粘結劑羧甲基纖維素鈉中水分的蒸發使得導電基體的孔隙 增大，使得制得的電極片的真實面積較大，可降低電極的濃差極化和歐姆極化，從而提高電 極片的容量和大電流放電能力。此外，親水性粘結劑羧甲基纖維素鈉具有良好的粘結作用， 可使活性物質不脫落，從而可提高電池循環壽命。3)在導電基體上涂覆粉末狀活性物質。4)將經過步驟3)處理后的導電基體輥壓成電極片。上述方法制成的電極片中，當粘結劑的附著量占制成的電極片重量的0. 005%-3% 時，制成的電極片的電池性能發揮較好。這是因為，若粘結劑附著量多余3%時，粘結劑強度 是足夠了，但是由于導電性的粘合劑使用過多，電極的導電性降低了，同時粘結劑包圍著活 性物質使其充放電效率下降，電池活化變慢，而且增大電極內阻和極化，導致容量和大電流 放電能力差。若粘結劑附著量少于0. 005%時，粘結強度會降低，且隨著充放電循環，活性物 質會從電極上脫落導致容量下降，循環壽命變短，甚至導致電池短路。根據“粘結劑的附著 量占制成的電極片重量的0. 005%—3%”的要求，以及粘結劑溶液中粘結劑的質量分數即可 確定需使用的粘結劑溶液的量。本具體實施方式
中的電極片制作方法簡單，易于操作，適宜于電池的大批量生產。 采用本具體實施方式
制造的電極片，由于粘結劑均勻地涂覆在導電基體表面，粘結劑粘結 活性物質，從而使得制成的電極片表面分布的活性物質均勻，保持了濕法工藝的均勻優點。 另外，超聲波霧化噴射粘結劑溶液，液狀的粘結劑也可起到潤滑電極片的作用，使得制成的 電極片也較柔軟，卷繞時不宜形成微裂紋，減少制成的電池微短路現象。再者，由于超聲波 霧化噴射粘結劑，粘結劑在導電基體上的附著分量適宜，不會像傳統濕法工藝那樣有多余 大量粘結劑附著在導電基體上，因此制成的電極片內阻小，保持了干法工藝的低內阻性能。 因此，通過本具體實施方式
制造的電極片即具有濕法工藝制作的電極片均勻、柔軟的優點， 也具有干法工藝制作的電極片低內阻性能的優點。同時，本具體實施方式
粘結劑的使用量 也比現有技術中濕法工藝中的粘結劑的使用量降低10倍以上。本具體實施方式
中還提供一種電極片，即采用上述電極片的制作方法制得。按照本具體實施方式
中制作方法制得的電極片，相對于現有技術中干法工藝制得 的電極片，裝配成電池后電池的性能較好，例如電池容量較高、電池的循環使用壽命較長、 電池的放電容量較高、電池在常溫下放置一段時間后性能仍較穩定。如下通過實驗組和對 照組的性能測試進行比較說明。實驗組電池采用本具體實施方式
的制作方法制成電極片，由該電極片組裝的電 池。具體地，將規格為寬*厚=103mm*l. 7mm連續型泡沫鎳依次經過打印極耳位，超聲波霧化噴射粘結劑溶液，粘結劑溶液中粘結劑成分包括聚四氟乙烯和羧甲基纖維素鈉，粘結劑成 分的質量分數為10%，總的粘結劑的附著量為制成的鎳電極片重量的0. 5%，涂覆活性物質， 輥壓壓片，分切極片，稱重分檔后點焊極耳制得鎳電極片(104mm*45mm*0. 70mm, 10. Og)作為 正極片。將該正極片與隔膜、AB5型合金負極片(132mm*45mm*0. 28mm)卷繞，注入2. 5g由 2Mol/L的NaOH溶液+7Mol/L的KOH溶液+0. 6M0I/L LiOH溶液組成的電解液，點焊封口， 制成鎳氫電池。封口后的電池常溫擱置后，經過化成及分容制成電池。該制成的電池為實 驗組。其中，電池化成為0. IC電流充電16h，0. 5C電流放電8%iin，0. 3C電流充電證，0. 5C 電流放電至1. 0v。電池分容方法為0. 2C電流放電至1. 0v，0. 5C電流充電138min，0. 5C電 流放電至l.Ov。對照組電池采用現有技術中干法工藝制成電極片，由該電極片組裝的電池。具體 地，將規格為寬*厚=103mm*l. 7mm連續型泡沫鎳依次經過打印極耳位，涂覆活性物質，輥壓 壓片，分切極片，稱重分檔后點焊極耳制得鎳電極片(104mm*45mm*0. 70mm, 10. Og)作為正極 片。將該正極片經過與上述實驗組制得的正極片一樣的后續工序制成電池。該制成的電池 為對照組。測試上述實驗組電池和對照組電池的電池容量(測試條件為0. 2C電流下充放電 至放電終止電壓Ve=1.0V，環境溫度為20°C)，得到測試曲線如圖2所示。圖2中，Al線表 示實驗組電池的容量測試曲線；Bl線表示對照組電池的容量測試曲線。從圖中可知，當同 位于終止電壓1. OV時，Al線對應的橫坐標放電容量大于Bl線對應的橫坐標放電容量，因 此可得到實驗組電池的放電容量高于對照組電池的放電容量。測試上述實驗組電池和對照組電池的高倍率放電容量(測試條件為3C電流下放 電至放電終止電壓Ve=I. 0V，環境溫度為20°C)，得到測試曲線如圖3所示。圖3中，A3線 表示實驗組電池的高倍率放電容量測試曲線；B3線表示對照組電池的高倍率放電容量測 試曲線。從圖中可知，在高電流3C電流下，A3線對應的橫坐標放電容量始終高于B3線對 應的放電容量，因此可得到實驗組電池的3C放電容量高于對照組電池的3C放電容量。測試上述實驗組電池和對照組電池在20°C下放置28天后的放電情形(測試條件 為0. 2C電流下充放電至放電終止電壓Ve=1.0V，環境溫度為20°C )，得到測試曲線如圖4 所示。圖4中，A4線表示實驗組電池在20°C下放置28天后放電測試曲線；B3線表示對照 組電池在20V下放置28天后放電測試曲線。從圖中可知，20°C下放置觀天后，相同放電條 件下，A4線對應的橫坐標放電容量仍然始終高于B4線對應的放電容量，因此可得到實驗組 電池在觀天后的放電容量仍然高于對照組電池在觀天后的放電容量。測試上述實驗組電池和對照組電池先經過0. 2C充電電流充電證后，在20°C下放 置28天后的低壓情況，得到測試結果如表1所示。表1中，測試10000支對照組電池的電 壓，有5支對照組電池出現低壓情況(1. 20V以下)，而測試10000支實驗組電池的電壓，均 無電池出現低壓情況，可見實驗組的低壓比例低于對照組的。
權利要求
1.一種電極片的制作方法，包括以下步驟1)制作導電基體；2)在所述導電基體表面 涂覆粘結劑溶液；3)在所述導電基體上涂覆活性物質；4)將所述導電基體輥壓成電極片； 其特征在于所述步驟2)中通過超聲波霧化方法將所述粘結劑溶液噴射在所述導電基體表面。
2.根據權利要求1所述的電極片的制作方法，其特征在于所述粘結劑溶液中粘結劑 在所述導電基體表面的附著量占所述電極片重量的0. 005%—3%。
3.根據權利要求1所述的電極片的制作方法，其特征在于所述粘結劑溶液中粘結劑 的質量分數為0. 5%-30%。
4.根據權利要求1所述的電極片的制作方法，其特征在于所述粘結劑溶液中粘結劑 成分包括親水性粘結劑和憎水性粘結劑。
5.根據權利要求4所述的電極片的制作方法，其特征在于所述親水性粘結劑為羧甲 基纖維素鈉、甲基纖維素鈉或聚乙烯醇，所述憎水性粘結劑為聚四氟乙烯或丁苯橡膠。
6.根據權利要求1所述的電極片的制作方法，其特征在于所述導電基體為泡沫鎳。
7.根據權利要求1所述的電極片的制作方法，其特征在于所述導電基體表面各處的 厚度、面密度和空隙率一致。
8.一種電極片，其特征在于所述電極片為根據權利要求1所述的電極片的制作方法 制得。
全文摘要
本發明公開了一種電極片的制作方法，包括以下步驟1)制作導電基體；2)在所述導電基體表面涂覆粘結劑溶液；3)在所述導電基體上涂覆活性物質；4)將所述導電基體輥壓成電極片；所述步驟2)中通過超聲波霧化方法將所述粘結劑溶液噴射在所述導電基體表面。本發明的電極片的制作方法制成的電極片即具有濕法工藝制作的電極片均勻、柔軟的優點，也具有干法工藝制作的電極片低內阻性能的優點。
文檔編號H01M4/28GK102074698SQ20101060453
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月24日 優先權日2010年12月24日
發明者余登濤, 彭東方, 李延清, 王衛東, 王守軍, 黃真東 申請人:深圳市量能科技有限公司