專利名稱：電池極板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池極板的制造方法。
背景技術(shù)：
一般電池極板的制造方法，特別是鋰電池的正極板的制造方法，是以正極材料如LiCoO2，混合以有機(jī)粘結(jié)劑及有機(jī)溶劑，然后涂布在電流極板上，經(jīng)燒結(jié)而成。如中國公開第1275818A號專利，其揭示一種制備可充電鋰電池正極板的方法，是將正極活性物質(zhì)、聚氯乙烯粘合劑、導(dǎo)電劑及溶劑混合，之后將該混合物涂覆在電流收集器上，在80-150℃干燥該涂覆后的電流收集器。但是，該方法的溶液干燥過程中因溶質(zhì)的遷移現(xiàn)象而很難獲得均勻化合物涂層，同時因其使用粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑及溶劑，因此導(dǎo)致成本提高及環(huán)境污染，且所獲得的電池正極板中活性材料成分降低。另外，以涂覆方法形成的電池正極板中，活性成分膜層與電流收集器間常因粘著力不足而導(dǎo)致活性成分膜層易于剝離。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種成本較低、污染較小、活性成分含量高且活性成分膜層與基體間粘著力強(qiáng)的電池極板的制造方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種電池極板的制造方法，是采用濺射工藝在電池極板的基體上沉積一層活性物質(zhì)連續(xù)膜，該濺射過程主要包括以下步驟制備活性物質(zhì)靶材及待濺鍍的電池極板的基體，并將該靶材及基體以一定距離相對安裝在濺射室內(nèi)；將濺射室抽真空至一定真空度；向?yàn)R射室以一定流速導(dǎo)入工作氣體及反應(yīng)性氣體；通過一外部電源給上述靶材供給電壓，以在靶材及基體間形成等離子體并激發(fā)濺射過程；當(dāng)基體上所沉積的膜層達(dá)所需厚度時停止濺射過程，取出被濺鍍基體從而獲得電池極板。
相較于現(xiàn)有的電池極板的制造方法，本發(fā)明的電池極板的制造方法是采用濺射工藝在電池極板的基體上形成活性物質(zhì)連續(xù)膜，且因該方法未使用粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑及溶劑，因此活性物質(zhì)膜層與基體間結(jié)合牢固，所形成活性物質(zhì)連續(xù)膜中雜質(zhì)成分極少，活性成分含量高，成本及環(huán)境污染低。


圖1是本發(fā)明制造電池極板所用裝置的示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明是采用濺射工藝在電池極板的基體上濺鍍一層活性物質(zhì)連續(xù)膜，從而獲得一種制造成本較低、污染較小、活性成分含量高且活性物質(zhì)連續(xù)膜與基體間粘著力強(qiáng)的電池極板。現(xiàn)以制備可充電鋰電池正極板的方法為例進(jìn)行具體闡述，其主要包括以下步驟(1)制備活性物質(zhì)靶材及待濺鍍基體，并將該靶材及基體以一定距離相對安裝在濺射室內(nèi)；(2)將濺射室抽真空至一定真空度；(3)向?yàn)R射室以一定流速導(dǎo)入工作氣體及反應(yīng)性氣體；(4)給上述靶材供給電壓以在靶材及基體間形成等離子體并激發(fā)濺射過程；及(5)當(dāng)基體上所沉積的膜層達(dá)所需厚度時停止濺射過程，取出被濺鍍基體從而獲得電池極板。
可充電鋰電池的正極材料可使用能嵌入或放出鋰離子的化合物，如LiNiO2、LiNi1-xCoxO2(0＜x＜1)、LiMnO2LixCo1-yAlyO2、LiCoO2、LiMn2O4、LiMnO2LixCo1-yAlyO2及有機(jī)化合物如聚苯胺衍生物與有機(jī)硫化物的復(fù)合物等活性物質(zhì)，這些正極材料可通過現(xiàn)有方法如高溫下固相反應(yīng)法、低溫合成法、或者采用低溫下在含有鋰離子的溶液中氧化法制備。將所制得的正極活性物質(zhì)，如LiNi0.8Co0.15Al0.05O2，以現(xiàn)有方法，如燒結(jié)法，制成一靶材4，以備濺射并沉積該活性物質(zhì)在電流收集器上。
請參照圖1，濺鍍前述活性物質(zhì)是在一濺射室1中進(jìn)行。將上述靶材4安裝在該濺射室1內(nèi)，該靶材4同時作一電極使用，該濺射室1內(nèi)設(shè)有一旋轉(zhuǎn)支撐3，其與靶材4間隔一定距離而相對安裝，該旋轉(zhuǎn)支撐3在濺射過程中同時作另一電極使用，一外部電源5用于給該靶材4供給電壓，其為一射頻電源，以在兩電極間形成一電壓?；w2放置在前述旋轉(zhuǎn)支撐3上，本實(shí)施例中，該基體2是電流收集器，如鋁箔。前述濺射室1還設(shè)有一真空系統(tǒng)6用于給濺射室1抽真空、及氣體入口7、8用于向?yàn)R射室1內(nèi)導(dǎo)入工作氣體及反應(yīng)性氣體。濺射過程中，首先切斷外部電源5并將濺射室1內(nèi)抽真空至真空度為10-6～10-8托，之后通過氣體入口7以5～50SCCM(Standard CubicCentimeter per Minute，標(biāo)準(zhǔn)立方厘米/分鐘)的流速向?yàn)R射室1內(nèi)導(dǎo)入工作氣體，該工作氣體為非反應(yīng)性氣體如氦氣、氖氣、氬氣、氪氣或氙氣等，本實(shí)施例中采用氬氣，并通過氣體入口8以1～15SCCM的流速向?yàn)R射室1內(nèi)導(dǎo)入反應(yīng)性氣體，該反應(yīng)性氣體含有待沉積鍍層所含元素，根據(jù)具體需要，該反應(yīng)性氣體可為氧氣、氮?dú)?、甲烷或其它氣體，而本實(shí)施例中采用氧氣。當(dāng)濺射室1內(nèi)氣體達(dá)一定壓力時接通外部電源5，因此在兩電極3、4間形成氬氣等離子體并開始濺射過程。濺射過程中，濺射室內(nèi)壓力保持一常壓，其壓力范圍為10～10-5托，此時氬氣等離子體中所含帶電微粒轟擊靶材4而使靶材4中所含活性物質(zhì)的原子噴射出來并沉積于基體2上，該沉積過程中可能會導(dǎo)致活性物質(zhì)中氧原子的化學(xué)計(jì)量損耗，此時濺射室1內(nèi)氧氣中所含氧原子與從靶材4中噴射出來的活性物質(zhì)的原子產(chǎn)生化學(xué)鍵結(jié)合并沉積在基體2上，從而在基體2上沉積形成化學(xué)計(jì)量平衡的活性物質(zhì)LiNi0.8Co0.15Al0.05O2膜層，該膜層具有穩(wěn)定的化學(xué)及物理性質(zhì)。通過旋轉(zhuǎn)支撐3旋轉(zhuǎn)基體2而使其表面上沉積一層連續(xù)均勻的活性物質(zhì)膜，當(dāng)基體2上形成的活性物質(zhì)連續(xù)膜達(dá)所需厚度時，停止上述濺射過程，切斷電源，待濺射室1內(nèi)溫度降至室溫后，通過一排放系統(tǒng)(未圖標(biāo))排出濺射室1內(nèi)殘余氣體，取出表面沉積有活性物質(zhì)連續(xù)膜的基體2，便獲得鋰電池正極板。
因本發(fā)明采用濺射過程在基體2，即電流收集器上，形成活性物質(zhì)LiNi0.8Co0.15Al0.05O2膜層，濺射時活性物質(zhì)微粒轟擊基體2表面形成凹凸不平的粗糙表面，并沉積在該表面上形成連續(xù)膜層，該連續(xù)膜層與基體2間有一界面層，該界面中連續(xù)膜所含原子嵌入基體2表層原子間并形成較強(qiáng)的物理結(jié)合力，因此活性物質(zhì)LiNi0.8Co0.15Al0.05O2膜層與基體2間結(jié)合牢固。另，因前述濺射過程氬氣等離子體中所含帶電微粒轟擊靶材4而使靶材4中所含活性物質(zhì)的原子噴射出來并沉積在基體2上，因此基體2上所形成活性物質(zhì)連續(xù)膜中雜質(zhì)成分極少。
為加強(qiáng)上述活性物質(zhì)的濺射速度，上述外部電源5可采用微波電源，也可在上述兩電極3、4間外加一磁場。
可以理解，上述方法也可用于制造其它電池的正極板，還可用于制造電池的負(fù)極板，此時只需根據(jù)需要選擇合適的耙材4、基體2、工作氣體及反應(yīng)性氣體種類。
權(quán)利要求
1.一種電池極板的制造方法，其特征在于是采用濺射工藝在電池極板的基體上沉積一層活性物質(zhì)連續(xù)膜，該濺射工藝主要包括以下步驟(1)制備活性物質(zhì)靶材及待濺鍍的電池極板的基體，并將該靶材及基體以一定距離安裝在濺射室內(nèi)；(2)將濺射室抽真空至一定真空度；(3)向?yàn)R射室以一定流速導(dǎo)入工作氣體及反應(yīng)性氣體；(4)通過一外部電源給上述靶材供給電壓，以在靶材及基體間形成等離子體并激發(fā)濺射過程；及(5)當(dāng)基體上所沉積的膜層達(dá)到所需厚度時停止濺射過程，取出被濺鍍基體從而獲得電池極板。
2.如權(quán)利要求1所述的電池極板的制造方法，其特征在于所述工作氣體為非反應(yīng)性氣體。
3.如權(quán)利要求2所述的電池極板的制造方法，其特征在于所述非反應(yīng)性氣體為氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣中一種或數(shù)種。
4.如權(quán)利要求1所述的電池極板的制造方法，其特征在于所述外部電源為射頻電源或微波電源。
5.如權(quán)利要求1所述的電池極板的制造方法，其特征在于在所述靶材與基體間外加一磁場。
6.如權(quán)利要求1所述的電池極板的制造方法，其特征在于所述真空度為10-6～10-8托。
7.如權(quán)利要求6所述的電池極板的制造方法，其特征在于導(dǎo)入工作氣體的流速為5～50SCCM，反應(yīng)性氣體的流速為1～15SCCM。
8.如權(quán)利要求6所述的電池極板的制造方法，其特征在于濺射過程中濺射室內(nèi)壓力為一常數(shù)，其范圍為10～10-5托。
9.如權(quán)利要求1所述的電池極板的制造方法，其特征在于所述電池極板為鋰電池正極板，所述電池極板基體為電流收集器。
10.如權(quán)利要求9所述的電池極板的制造方法，其特征在于所述活性物質(zhì)為能嵌入或放出鋰離子的化合物，所述反應(yīng)性氣體為氧氣。
全文摘要
一種電池極板的制造方法，是采用濺射工藝在電池極板基體上沉積一層活性物質(zhì)連續(xù)膜，該濺射過程主要包括以下步驟制備活性物質(zhì)靶材及待濺鍍的電池極板的基體，并將該靶材及基體以一定距離相對安裝在濺射室內(nèi)；將濺射室抽真空至一定真空度；向?yàn)R射室以一定流速導(dǎo)入工作氣體及反應(yīng)性氣體；通過一外部電源給上述靶材供給電壓，以在靶材及基體間形成等離子體并激發(fā)濺射過程；當(dāng)基體上所沉積的膜層達(dá)所需厚度時停止濺射過程，取出被濺鍍基體從而獲得電池極板。由本方法所制得的電池極板的活性物質(zhì)膜層與基體間結(jié)合牢固，且因未使用粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑及溶劑，因此活性物質(zhì)連續(xù)膜中雜質(zhì)成分極少，活性成分含量高，且成本及環(huán)境污染低。
文檔編號C23C14/34GK1531121SQ0311396
公開日2004年9月22日 申請日期2003年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月15日
發(fā)明者呂昌岳, 陳杰良, 劉銘萱, 黃全德, 宋長志, 余泰成 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司