一種含ptc元件鋰離子電池負極制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種含PTC元件鋰離子電池負極制備方法，該方法使用多孔陶瓷熱敏材料，將其預先與導電劑和粘結劑制備成漿料，并涂覆在銅箔或鋁箔上得到預涂層集流體，然后在預涂層集流體上涂布負極材料，得到負極極片，該負極極片與相關正極極片匹配按照電池制備工藝制備成鋰離子電池。本發明制備的預涂層集流體厚度均勻，性能穩定，制備出的鋰離子電池安全性能良好，并且在預涂層制備過程中，使用去離子水作為分散劑，降低了對環境的污染。
【專利說明】
一種含PTC元件鋰離子電池負極制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及鋰離子電池安全工程領域，尤其是涉及一種含PTC元件鋰離子電池負極制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著煤、石油和天然氣等天然資源的日漸枯竭以及環境的惡化，開發新能源、改善環境質量成為必然趨勢。因此，一些新能源，如風能、太陽能、地熱能及電能等得到了快速發展。其中鋰離子電池作為一種儲能器件，由于其具有體積小，重量輕，高能量，安全可靠，無污染，可反復使用等優點，使得人們對其需求量越來越大，性能要求也越來越高。其中，安全性能作為鋰離子電池性能的一項重要指標，直接決定著該電池能否投入實際應用，并且影響著電池的使用壽命，因為隨著使用時間的增長，電池內部的化學成分會有一定的變化，而這些組分在電池充放電過程中可能會發生相變。同時，在使用過程中，電池溫度的升高會加速這一系列變化，容易使電池庫倫效率降低，使用壽命減短，甚至發生短路、爆炸等安全事故。
[0003]PTC(positive temperature coefficient)材料，即正溫度系數熱敏材料，具有隨著溫度升高電阻率增大的特點。因此，可將其應用于鋰離子電池中，當電池的溫度達到一定值時，PTC材料的電阻率迅速增大，從而使電解液離子傳輸困難，或者直接阻斷電路，起到保護電池系統的作用。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種含PTC元件鋰離子電池負極制備方法，其能夠大幅提高電池的安全性。
[0005]為解決上述技術問題，本發明的實施方式提供了一種含PTC元件鋰離子電池負極制備方法，其包括如下步驟:
[0006]S1.制備預涂層集流體:將多孔陶瓷熱敏材料、導電劑、粘結劑按質量比10:85:5?80:0:20稱取，均勻分散于去離子水中，得到固含量為40?65wt%漿料，控制涂覆速度在2?8m/s，將漿料涂覆在集流體上，控制面密度使烘干后預涂層的涂覆厚度為I?15μπι;
[0007]S2.含有預涂層的負極極片制備:將負極材料制備成漿料并根據給定的面密度均勻涂布在步驟SI所制備的預涂層集流體上，經過干燥、碾壓、切片后，得到含有預涂層的負極極片；
[0008]S3.鋰離子電池制作:將步驟S2中制備的負極極片與正極極片按照鋰離子電池生產過程，制備得到鋰離子電池。
[0009]與現有技術相比，本發明提供的一種含PTC元件鋰離子電池負極制備方法制備的預涂層集流體厚度均勻，性能穩定，制備出的鋰離子電池安全性能良好。并且在預涂層制備過程中，使用去離子水作為分散劑，降低了對環境的污染。
[0010]作為本發明的一種含PTC元件鋰離子電池負極制備方法的步驟SI中，多孔陶瓷熱敏材料為鈦酸鋇。
[0011 ]作為本發明的一種含PTC元件鋰離子電池負極制備方法的步驟SI中，導電劑為Super P、乙炔黑或KS-6中的一種或多種的組合。
[0012]作為本發明的一種含PTC元件鋰離子電池負極制備方法的步驟SI中，粘結劑為SBR、CMC或PTFE中的一種或多種的組合。
[0013]作為本發明的一種含PTC元件鋰離子電池負極制備方法的步驟SI中，漿料制備過程中材料的添加順序依次為:粘結劑、導電劑、多孔陶瓷熱敏材料。
[0014]作為本發明的一種含PTC元件鋰離子電池負極制備方法的步驟SI中，集流體為銅箔或鋁箔。
[0015]作為本發明的一種含PTC元件鋰離子電池負極制備方法的步驟S2中，負極材料為人造石墨或鈦酸鋰。
[0016]作為本發明的一種含PTC元件鋰離子電池負極制備方法的步驟S3中，正極極片所使用的正極材料為磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰或鎳鈷錳酸鋰。
【具體實施方式】
[0017]為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。
[0018]本發明的第一實施方式提供了一種含PTC元件鋰離子電池負極制備方法，其包括如下流程:(I)制備預涂層集流體:將多孔陶瓷熱敏材料、Super P、SBR按質量比10:85:5稱取，均勻分散于一定質量的去離子水中，得到固含量為40wt%漿料。控制涂覆速度為2m/s，將漿料涂覆在銅箔上，控制面密度使烘干后預涂層的涂覆厚度為Ιμπι。
[0019](2)含有預涂層的負極極片制備:將人造石墨按照相關的工藝條件(屬于現有技術，在此不加以贅述)制備成漿料并根據給定的面密度(根據電池的設計容量而確定，其單位為g/m2)均勻涂布在步驟(I)所制備的預涂層集流體上，經過干燥、輥壓，切片等工序得到含有預涂層的負極極片。
[0020](3)鋰離子電池制作:將步驟(2)中制備的負極極片與磷酸鐵鋰極片按照鋰離子電池生產過程，制備得到得鋰離子電池。
[0021]本發明的第二實施方式提供了一種含PTC元件鋰離子電池負極制備方法，其包括如下流程:(I)制備預涂層集流體:將多孔陶瓷熱敏材料、Super P、SBR按質量比30: 60: 10稱取，均勻分散于一定質量的去離子水中，得到固含量為50wt%漿料。控制涂覆速度為4m/s，將漿料涂覆在銅箔上，控制面密度使烘干后預涂層的涂覆厚度為5μπι。
[0022](2)含有預涂層的負極極片制備:將人造石墨按照相關的工藝條件制備成漿料并根據給定的面密度均勻涂布在步驟(I)所制備的預涂層集流體上，經過干燥、輥壓，切片等工序得到含有預涂層的負極極片。
[0023](3)鋰離子電池制作:將步驟(2)中制備的負極極片與鎳鈷錳酸鋰極片按照鋰離子電池生產過程，制備得到得鋰離子電池。
[0024]本發明的第三實施方式提供了一種含PTC元件鋰離子電池負極制備方法，其包括如下流程:(I)制備預涂層集流體:將多孔陶瓷熱敏材料、導電劑(Super P和KS-6)、粘結劑(SBR和CMC)按質量比50: (30:10): (5:5)稱取【Super P、KS_6的質量比為30:10，SBR、CMC的質量比為5:5】，均勻分散于一定質量的去離子水中，得到固含量為50wt%漿料。控制涂覆速度為5m/s，將漿料涂覆在銅箔上，控制面密度使烘干后預涂層的涂覆厚度為ΙΟμπι。
[0025](2)含有預涂層的負極極片制備:將人造石墨按照相關的工藝條件制備成漿料并根據給定的面密度均勻涂布在步驟(I)所制備的預涂層集流體上，經過干燥、輥壓，切片等工序得到含有預涂層的負極極片。
[0026](3)鋰離子電池制作:將步驟(2)中制備的負極極片與錳酸鋰極片按照鋰離子電池生產過程，制備得到得鋰離子電池。
[0027]本發明的第四實施方式提供了一種含PTC元件鋰離子電池負極制備方法，其包括如下流程:(I)制備預涂層集流體:將多孔陶瓷熱敏材料、乙炔黑、粘結劑(CMC和PTFE)按質量比65:20: (5:10)稱取，均勻分散于一定質量的去離子水中，得到固含量為65wt%漿料。控制涂覆速度為8m/s，將漿料涂覆在鋁箔上，控制面密度使烘干后預涂層的涂覆厚度為15μπι。
[0028](2)含有預涂層的負極極片制備:將鈦酸鋰按照相關的工藝條件制備成漿料并根據給定的面密度均勻涂布在步驟(I)所制備的預涂層集流體上，經過干燥、輥壓，切片等工序得到含有預涂層的負極極片。
[0029](3)鋰離子電池制作:將步驟(2)中制備的負極極片與錳酸鋰極片按照鋰離子電池生產過程，制備得到得鋰離子電池。
[0030]本發明的第五實施方式提供了一種含PTC元件鋰離子電池負極制備方法，其包括如下流程:(I)制備預涂層集流體:將多孔陶瓷熱敏材料、導電劑、粘結劑(SBR和CMC)按質量比80:0: (10:10)稱取，均勻分散于一定質量的去離子水中，得到固含量為65wt%漿料。控制涂覆速度為8m/s，將漿料涂覆在銅箔上，控制面密度使烘干后預涂層的涂覆厚度為15μπι。
[0031](2)含有預涂層的負極極片制備:將人造石墨按照相關的工藝條件制備成漿料并根據給定的面密度均勻涂布在步驟(I)所制備的預涂層集流體上，經過干燥、輥壓，切片等工序得到含有預涂層的負極極片。
[0032](3)鋰離子電池制作:將步驟(2)中制備的負極極片與鎳鈷錳酸鋰極片按照鋰離子電池生產過程，制備得到得鋰離子電池。
[0033]本領域的普通技術人員可以理解，上述各實施方式是實現本發明的具體實施例，而在實際應用中，可以在形式上和細節上對其作各種改變，而不偏離本發明的精神和范圍。
【主權項】
1.一種含PTC元件鋰離子電池負極制備方法，其特征在于，其包括如下步驟: 51.制備預涂層集流體:將多孔陶瓷熱敏材料、導電劑、粘結劑按質量比10:85:5?80:0:20稱取，均勻分散于去離子水中，得到固含量為40?65wt %漿料，控制涂覆速度在2?8m/s，將漿料涂覆在集流體上，控制面密度使烘干后預涂層的涂覆厚度為I?15μπι; 52.含有預涂層的負極極片制備:將負極材料制備成漿料并根據給定的面密度均勻涂布在步驟SI所制備的預涂層集流體上，經過干燥、碾壓、切片后，得到含有預涂層的負極極片; 53.鋰離子電池制作:將步驟S2中制備的負極極片與正極極片按照鋰離子電池生產過程，制備得到鋰離子電池。2.根據權利要求1所述的一種含PTC元件鋰離子電池負極制備方法，其特征在于，步驟SI中，所述多孔陶瓷熱敏材料為鈦酸鋇。3.根據權利要求1所述的一種含PTC元件鋰離子電池負極制備方法，其特征在于，步驟SI中，所述導電劑為Super P、乙炔黑或KS-6中的一種或多種的組合。4.根據權利要求1所述的一種含PTC元件鋰離子電池負極制備方法，其特征在于，步驟SI中，所述粘結劑為SBR、CMC或PTFE中的一種或多種的組合。5.根據權利要求1所述的一種含PTC元件鋰離子電池負極制備方法，其特征在于，步驟SI中，漿料制備過程中材料的添加順序依次為:粘結劑、導電劑、多孔陶瓷熱敏材料。6.根據權利要求1所述的一種含PTC元件鋰離子電池負極制備方法，其特征在于，步驟SI中，所述集流體為銅箔或鋁箔。7.根據權利要求1所述的一種含PTC元件鋰離子電池負極制備方法，其特征在于，步驟S2中，所述負極材料為人造石墨或鈦酸鋰。8.根據權利要求1所述的一種含PTC元件鋰離子電池負極制備方法，其特征在于，步驟S3中，所述正極極片所使用的正極材料為磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰或鎳鈷錳酸鋰。
【文檔編號】H01M4/36GK106099043SQ201610446371
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月21日
【發明人】劉浩涵, 劉微, 代賢友, 曹逸平, 張軍, 張靜, 李萍, 閔國全
【申請人】上海產業技術研究院, 上海市納米科技與產業發展促進中心