雙重涂層的鋰離子電池正負極極卷的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種鋰離子電池配件，具體地講，本發明涉及一種鋰離子電池正、負極 極卷，特別是一種雙重涂層的鋰離子電池正負極極卷。
【背景技術】
[0002] 制作鋰離子電池正、負極極卷的基材是金屬箱。在定尺的錯箱上涂覆由正極活性 物質與導電劑、粘結劑和溶劑組成的漿料，經烘干后形成外置涂層的正極極卷;另外，在定 尺的銅箱上涂覆由負極活性物質與導電劑、粘結劑和溶劑組成的漿料，經烘干后形成外置 涂層的負極極卷，正、負極極卷是用于制作鋰離子電池正、負極極片的原材料。用現有技術 制成的正、負極極片質量穩定，能夠滿足鋰離子電池在正常狀態下應用要求。但是，現有的 正、負極極片安裝在鋰離子電池中，在高倍率狀態下循環使用壽命短。究其原因是鋰離子電 池在充電過程中，鋰離子從正極脫出直至嵌入負極極片表面上，再加上鋰離子嵌入過程時 間短、阻力大，有部分鋰離子沉積在負極極片表面形成鋰枝晶，由此加大鋰離子電池哀減速 度。當今，本行業為了減緩上述問題的發生，有針對性地采用了兩個辦法，一是降低正負極 極片厚度;二是在正、負極卷外置涂層中加大導電劑份量，以提高正、負極極片各點電壓的 一致性，從而縮短嵌鋰離子過程的耗時。此項技術制成的電池能量密度相對較低，而且產生 基材金屬箱和用于層間絕緣的隔膜耗用大問題。所以說，此項技術改進不能從根本上解決 鋰離子電池正、負極片在高倍率狀態下循環使用壽命短的問題。
【發明內容】
[0003] 本發明主要克服現有商品鋰離子電池正負極極卷的不足，提出一種通過加層復合 材質的雙重涂層的鋰離子電池正負極極卷，該極卷層疊結構簡單、制作容易、涂層物理性質 穩定、附著力強。本發明通過加設外置涂層來加大活性物質在高倍率下鋰離子嵌入和脫出 能力。
[0004] 本發明通過下述技術方案實現技術目標。
[0005] 雙重涂層的鋰離子電池正負極極卷，它包括基材、內涂層和外涂層。所述基材是一 種金屬箱，基材集流體兩面均勻涂覆一層內涂層，此復合結構構成常規鋰離子電池極卷。其 改進之處在于:在已固化的內涂層表面上加涂一層外涂層。
[0006] 作為進一步改進方案，外涂層的材質依據待制電極極片極性而定，制作正極極片 的外涂層材質為活性碳，活性碳固化后面密度為2~20mg/cm 2,制作負極極片的外涂層材質 為硬碳，硬碳固化后面密度為2~16mg/cm2。
[0007] 作為進一步改進方案，正極極卷的外涂層固化后厚度為50~200μπι，負極極卷的外 涂層固化后厚度為40~180μηι。
[0008] 本發明與現有技術相比，具有以下積極效果： 1、充放電倍率高 硬碳具有相互交錯的層狀結構，鋰離子可以從各個角度嵌入和脫出。在鋰離子電池負 極極片表面復合一層硬碳，硬碳可以瞬間嵌入或脫出高倍率充放電析出的鋰離子。鋰離子 電池正極極片表面復合一層活性碳，活性碳是一種多孔結構的材料，由于自身比表面積大， 可以物理吸附大量的鋰離子。由于活性碳和硬碳的共同作用，在高倍率下鋰離子嵌入和脫 出能力加強，從而實現提高高倍率放電能力的目的。
[0009] 2、高倍率循環使用壽命長 因鋰離子電池的正、負極片上分別復合一層活性碳、硬碳，一方面提高了快速接受鋰離 子能力，另一方面避免產生鋰枝晶，最重要的是直接提高了能量密度，所以配用本發明的鋰 離子電池在高倍率下循環使用壽命長。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本發明結構剖面放大示意圖。
【具體實施方式】
[0011] 下面根據附圖并結合實施例，對本發明作進一步說明。
[0012] 圖1所示雙重涂層的鋰離子電池正負極極卷，是用于制作鋰離子電池正、負極極片 的原材料，該材料是一種包括基材1、內涂層2和外涂層3的多層疊合板材。所述基材1是一種 金屬箱，具體材質依據待制作的鋰離子電池極片的極性而定，正極極片選用鋁箱，負極極片 選用銅箱。首先在基材1集流體兩面均勻涂覆一層內涂層2,內涂層2是本行業常規組分，它 由三元材料與導電劑、粘結劑和溶劑調和而成，待內涂層2固化后構成常規結構的鋰離子電 池正負極極卷。本發明為了進一步提高電極極片在高倍率下鋰離子嵌入和脫出能力，在已 固化的內涂層2表面上加涂一層外涂層3。外涂層3的材質依據待制電極極片極性而定，制作 正極極片的外涂層3材質為活性碳，活性碳固化后面密度為2~20mg/cm 2,厚度為端50~200 μπι;制作負極極片的外涂層3材質為硬碳，硬碳固化后面密度為2~16mg/cm2,厚度為40~ 180um〇
[0013] 實施例1 按照上述技術方案制成的雙重涂層的鋰離子電池正負極極卷仍屬于一種坯料，該坯料 經分切后，依據配套電池的設計尺寸和極性分別沖切成正、負極片。本實施例配套容量為 IOAh鋰離子電池，所用正極極卷的外涂層3固化后面密度取值為20mg/cm2,厚度為50μηι。所 述負極極卷的外涂層3固化后面密度取值為16 mg/cm2,厚度為40μπι。為了驗證本發明技術 效果，現將應用本發明而組裝的成品電池與現有技術同規格電池在同一臺架上作性能對比 試驗，具體試驗項目見下表一： 表一性能對比試驗表
實施例2 本實施例配套容量為20Ah鋰離子電池，所用正極極卷的外涂層3固化后密度取值為 2.0mg/cm2,厚度為200μπι。所述負極極卷的外涂層3固化后面密度取值為2mg/cm2,厚度為180 μπι。其它要素同實施例1相同，故不再重復敘述。本實施例的具體試驗項目見下表二： 表二性能對比試驗表
從上述兩件實施例的性能對比試驗表可知，應用本發明配套的鋰離子電池性能遠比現 有技術同規格電池好，特別是電池循環使用壽命提高10倍以上，以及支持瞬間超高倍率放 電指標都獲得倍增。
【主權項】
1. 一種雙重涂層的鋰離子電池正負極極卷，它包括基材（1)、內涂層(2)和外涂層(3); 所述基材（1)是一種金屬箱，基材(1)集流體兩面均勻涂覆一層內涂層(2)，此復合結構構成 常規鋰離子電池極卷;其特征在于:在已固化的內涂層(2)表面上加涂一層外涂層(3)。2. 根據權利要求1所述的雙重涂層的鋰離子電池正負極極卷，其特征在于:所述外涂層 (3)的材質依據待制電極極片極性而定，制作正極極片的外涂層(3)材質為活性碳，活性碳 固化后面密度為2.0~20mg/cm 2,制作負極極片的外涂層(3)材質為硬碳，硬碳固化后面密 度為2 · 0~16mg/cm2〇3. 根據權利要求1所述的雙重涂層的鋰離子電池正負極極卷，其特征在于:正極極卷的 外涂層(3)固化后厚度為50~200μηι，負極極卷的外涂層(3)固化后厚度為40~180μηι。
【專利摘要】本發明公開了一種雙重涂層的鋰離子電池正負極極卷，它包括基材、內涂層和外涂層。所述基材是一種金屬箔，基材集流體兩面均勻涂覆一層內涂料，兩者結合構成常規結構的鋰離子電池極卷。本發明為了進一步提高電極極片在高倍率下鋰離子嵌入和脫出能力，在已固定的內涂層表面上加涂一層外涂層。外涂層的材質依據待制電極極片極性而定，制作正極極片的外涂層材質為活性碳，活性碳固化后面密度為2～20mg/cm2，厚度為50～200μm；制作負極極片的外涂層材質為硬碳，硬碳固化后面密度為2～16mg/cm2，厚度為40～180μm。配用本發明的鋰離子電池倍率性能好，循環使用壽命長，可支持瞬間超高倍率放電，而且具有能量密度高、成本低等優勢。
【IPC分類】H01M4/64, H01M4/13, H01M4/66, H01M10/0525
【公開號】CN105680089
【申請號】CN201610174815
【發明人】孫全, 司曉影, 程傳捷, 王麗芳, 徐斌
【申請人】江蘇富朗特新能源有限公司, 雙登集團股份有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月25日