專利名稱：一種非水溶液電化學(xué)器件極片及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括電化學(xué)活性材料的極片，具體涉及一種用于非水溶液電化學(xué)器件(尤其是一次或二次電池)的極片，包括正極(陰極)和負(fù)極(陽極)，其使用時，正極與負(fù)極之間由浸泡有有機溶劑電解質(zhì)溶液的隔膜或聚合物膠體電解質(zhì)或固體電解質(zhì)隔開，充放電過程中，離子在正負(fù)極之間遷移。本發(fā)明同時涉及該極片的制造方法。
背景技術(shù)：
作為新一代可充電電池，鋰離子電池具有比能量高、循環(huán)壽命長、自發(fā)電小、不含有毒元素等特點，目前大多數(shù)的移動電子設(shè)備均采用鋰離子電池，隨著電池功率和壽命的進一步提高，鋰離子電池已逐漸開始應(yīng)用于電動工具、電動車輛、不間斷電源等。鋰離子電池一般采用包括含鋰的過渡金屬氧化物或磷化物等為活性成分的正極，碳及其和金屬非金屬元素和氧化物的復(fù)合材料為活性成分的負(fù)極，正極與負(fù)極之間由浸泡有機電解質(zhì)溶液的隔膜、凝膠化有機電解液、固體高分子電解質(zhì)或無機固體電解質(zhì)隔開，封入電池殼內(nèi)，從正極和負(fù)極各引一條導(dǎo)線與相互絕緣的電極極柱兩端相連。
更高比能量的金屬鋰二次電池則采用的是不含鋰的過渡金屬氧化物、硫及其無機和有機化合物為陰極，金屬鋰及其合金為陽極，陰極與陽極之間由浸泡有機電解質(zhì)溶液的隔膜、凝膠化有機電解液、固體高分子電解質(zhì)或無機固體電解質(zhì)隔開。
上述電化學(xué)儲能器件的核心部件是含有電化學(xué)活性材料的電池極片。電化學(xué)勢高的一極稱之為正極，也稱之為陰極，電化學(xué)勢低的一極稱之為負(fù)極，也稱之為陽極?，F(xiàn)有技術(shù)中，極片為三層結(jié)構(gòu)，包括中間的集流體和覆蓋于集流體兩面的電極層，所述集流體通常為金屬箔或網(wǎng)，一般地，正極以鋁、鈦的箔或網(wǎng)為集流體，負(fù)極以銅、鎳的箔或網(wǎng)為集流體，在集流體的兩面都覆蓋電極材料，構(gòu)成極片。
一般地，電極層的材料以電化學(xué)活性材料為主，為保證其與集流體結(jié)合牢固，需要適量添加粘結(jié)劑，在實際使用中，還可添加電子導(dǎo)電劑和其它添加劑。鋰離子電池正極電化學(xué)活性材料包括磷酸鹽、氧化物、硅酸鹽、鋁酸鹽、硫、含硫有機化合物的一種或它們的混合物，負(fù)極電化學(xué)活性材料包括石墨、硬碳材料、硅、金屬、合金、金屬氧化物中的一種或它們的混合物?？梢蕴砑拥碾娮訉?dǎo)電材料為碳粉、碳纖維、金屬份、金屬纖維、導(dǎo)電高聚物中的一種或多種，粘接劑為聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚硅烷、聚酰亞胺、聚乙烯醇、乙烯-丙烯共聚物、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈、聚酯、丁苯橡膠、聚磷腈、磺化聚酰亞胺、全氟化聚合物、聚二乙烯乙二醇、聚乙二醇丙烯酸酯、聚乙二醇異丁烯酸酯、多芳基磺酸中的一種或其衍生物、混合物、共聚物。
由于采用上述三層結(jié)構(gòu)，制備工藝比較復(fù)雜，以金屬箔極片為例，通常采用單面涂布，在金屬箔的一面采用漿料涂布法覆蓋上電極層材料，干燥，再在另一面覆蓋上電極層材料，干燥。一方面，需要進行兩次涂覆，兩次干燥，所需時間長，設(shè)備利用率低，另一方面，需要在第二次涂覆時進行對準(zhǔn)操作，并且，要求兩側(cè)電極層厚度相同，對設(shè)備精度要求高，工藝復(fù)雜，由此導(dǎo)致極片成本高。而如果采用雙面同時涂布的方法，會使涂布后的干燥發(fā)生困難，極片傳送設(shè)備極為復(fù)雜。
本領(lǐng)域技術(shù)人員均認(rèn)為，由于集流體僅起電流傳導(dǎo)的作用，電池充、放電主要是依靠電極層之間的離子交換實現(xiàn)的，因而必須采用上述中間為集流體，兩側(cè)為電極層的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的極片。這導(dǎo)致了目前無法解決上述極片結(jié)構(gòu)制作工藝復(fù)雜的問題。同時，在一些電容器等其它電化學(xué)器件的極片中，也存在著同樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種改進結(jié)構(gòu)的非水溶液電化學(xué)器件極片，在保證電化學(xué)器件性能的前提下，可以簡化制造方法；本發(fā)明同時提供一種新的制造方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種非水溶液電化學(xué)器件極片，包括電極層和集流體，集流體厚度在1～200微米之間，所述電極層中含有電化學(xué)活性材料，設(shè)有一層電極層，所述電極層覆蓋于集流體的一側(cè)表面，所述集流體上分布有通孔，每一通孔的面積小于等于10平方毫米，電極層覆蓋范圍內(nèi)孔的總面積占整個覆蓋面積的10～95％。
上述技術(shù)方案中，電極層與集流體的材料屬于現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)制作極片的用途會有所差異。一般地，上述極片可以被用作正極，此時，集流體材料可以采用鋁或鈦，電化學(xué)活性材料包括磷酸鹽、氧化物、硅酸鹽、鋁酸鹽、硫、含硫有機化合物的一種或它們的混合物；而用作負(fù)極時，集流體材料可以采用銅或鎳，電化學(xué)活性材料包括石墨、硬碳材料、硅，金屬、合金、金屬氧化物中的一種或它們的混合物。為了保證電極層與集流體之間的結(jié)合，需要在電極層材料中加入粘接劑，粘接劑為聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚硅烷、聚酰亞胺、聚乙烯醇、乙烯-丙烯共聚物、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈、聚酯、丁苯橡膠、聚磷腈、磺化聚酰亞胺、全氟化聚合物、聚二乙烯乙二醇、聚乙二醇丙烯酸酯、聚乙二醇異丁烯酸酯、多芳基磺酸中的一種或其衍生物、混合物、共聚物。實驗證明，加入電子導(dǎo)電材料可以提高極片的性能，所述電子導(dǎo)電材料，是碳粉、碳纖維、金屬份、金屬纖維、導(dǎo)電高聚物中的一種或多種。在現(xiàn)有技術(shù)中，一般地，電化學(xué)活性材料占電極層重量的5％-95％，電子導(dǎo)電材料占電極層重量的0％-70％，粘結(jié)劑占電極層重量的0.5％-30％，也可以根據(jù)需要加入少量其它添加劑，最后獲得的復(fù)合電極層厚度是5-5000微米。上述現(xiàn)有技術(shù)中任何一種電極層材料的具體配方均可以適用于本發(fā)明極片的制作。通孔的形狀可以是圓柱、方形、三角、菱形或不規(guī)則形狀，孔面積一般不大于10mm2，多數(shù)情況下小于2mm2。
通常的概念認(rèn)為，由于正極的電極層、負(fù)極的電極層和其間的電解質(zhì)構(gòu)成電池(或者電容器)，集流體必須位于極片正中，當(dāng)集流體位于極片一側(cè)時，即使在集流體上開孔，也會導(dǎo)致電池充放電能力的下降。然而，本發(fā)明經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)，采用單側(cè)開孔集流體的極片的電池，其充放電能力與集流體位于中間的極片的電池接近，而脈沖放電能力甚至更好；當(dāng)電極層位于中央，雙側(cè)覆蓋開孔集流體時，其充放電能力比現(xiàn)有技術(shù)更佳。本發(fā)明的極片可以應(yīng)用于多種電化學(xué)器件，例如，鋰或鋰離子聚合物電池、電化學(xué)超級電容器等等，通常，其工作電壓是1V-5V。用于鋰或鋰離子聚合物電池時，既可以用于方形層疊電池，也可以用于方形卷繞電池和柱形電池，只需改變極片的大小、形狀、厚薄等參數(shù)條件。
為了獲得開孔的集流體，可以采用的技術(shù)方案是，所述集流體為金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
或者，所述集流體為穿孔金屬箔，厚度為10～100微米，電極層厚度為5～5000微米，所述金屬箔的通孔邊緣向電極層方向設(shè)有毛刺，毛刺長度小于等于電極層的厚度。由于金屬箔的通孔邊緣向電極層方向設(shè)有毛刺，使金屬箔與電極層的接觸面積顯著增加，可以增強兩者的結(jié)合力，保證電池的質(zhì)量。
進一步的技術(shù)方案，設(shè)有2層集流體，所述集流體分別位于電極層的兩個側(cè)面，每個集流體上分別設(shè)有所述通孔。
要制備本發(fā)明的這種極片，可以采用多種方法，本發(fā)明要求保護的技術(shù)方案可以用于方便地制備帶有毛刺結(jié)構(gòu)的極片，其方案如下一種非水溶液電化學(xué)器件極片的制造方法，包括下列步驟(1)制備電極層材料；(2)將所述電極層材料復(fù)合在金屬箔的一側(cè)表面，并在金屬箔上扎孔，每一通孔的面積小于等于10平方毫米，電極層覆蓋范圍內(nèi)孔的總面積占整個覆蓋面積的10～95％，使金屬箔形成所需集流體；(3)對復(fù)合后的極片進行熱壓，使電極層與集流體緊密結(jié)合，獲得所需極片。
上述技術(shù)方案中，電極層材料的制備可以采用任一種現(xiàn)有技術(shù)，一般地，常見的電極層材料制備可以作成漿料用于涂布，或者通過塑料基帶轉(zhuǎn)移的方法制備成自支撐電極層，當(dāng)采用漿料方式時，所述步驟(2)中，電極層材料采用漿料涂布法與金屬箔復(fù)合，在復(fù)合完成后，從金屬箔上沒有覆蓋電極層的一側(cè)向另一側(cè)扎孔。扎孔時，可以采用多次針刺的方法，或者用針板模具、針滾等方法，以加快處理速度。
優(yōu)選的技術(shù)方案是，先把所述電極層材料制備成自支撐電極層，再與金屬箔進行復(fù)合。
此時，為提高工效，所述電極層與金屬箔的復(fù)合以在金屬箔上扎孔同時進行。
進一步的技術(shù)方案，在所述步驟(3)之前，在電極層的另一側(cè)面復(fù)合上第二層集流體，所述第二層集流體為帶孔的金屬箔或金屬網(wǎng)。由此獲得雙面集流體，中間電極層的結(jié)構(gòu)。第二層集流體，可以直接采用扎好孔的金屬箔，或者是金屬網(wǎng)復(fù)合；也可以用不帶孔的金屬箔，在復(fù)合后再扎孔，扎孔可以與第一層集流體同時進行。
然而，并不一定要采用上述金屬箔在復(fù)合時或復(fù)合后穿孔的方法來制備本發(fā)明的極片。因而，實際的制備極片的方法可以有以下幾種1.將電極料加適當(dāng)?shù)娜軇┗旌现瞥蓾{料，在金屬箔上采用漿料涂布法制備一面帶料的電極；然后，1)用針刺法(多次針刺或用針板模具、針滾)在金屬箔無料一面扎孔，經(jīng)過平壓或滾壓(含熱壓)制作一面有多孔集流體的電極；或者，2)在未涂料的一面再覆蓋上一層金屬箔，用針刺法(多次針刺或用針板模具、針滾)從兩面扎孔制作兩面有多孔集流體的電極；或者，3)用針刺法(多次針刺或用針板模具、針滾)在金屬箔無料一面扎孔，在未涂料的一面再覆蓋上一層金屬網(wǎng)，經(jīng)過平壓或滾壓(含熱壓)制作雙面有多孔集流體的電極。
2.將電極料加適當(dāng)?shù)娜軇┗旌现瞥蓾{料，在塑料基帶采用漿料涂布法制備電極，剝離基帶得到自支撐電極；然后，1)集流體金屬箔用針刺法(多次針刺或用針板模具、針滾)扎孔，在電極單面覆蓋多孔金屬箔，在經(jīng)過平壓或滾壓(含熱壓)制作一面有多孔集流體的電極，在電極兩面同時覆蓋多孔金屬箔，或一面覆蓋多孔金屬箔，另一面覆蓋金屬網(wǎng)，在經(jīng)過平壓或滾壓(含熱壓)制作雙面有多孔集流體的電極；或者，2)電極和金屬箔復(fù)合的同時用針板模具或針滾扎孔制作單面或雙面電極，雙面電極的另一面集流體可以是多孔金屬箔或網(wǎng)；或者，3)復(fù)合后用針刺法(多次針刺或用針板模具、針滾)在金屬箔光亮一面扎孔，在經(jīng)過平壓或滾壓(含熱壓)制作制作單面或雙面電極，雙面電極的另一面集流體可以是多孔金屬箔或網(wǎng)。
3.將電極料加適當(dāng)?shù)娜軇┗旌现瞥蓾{料在塑料基帶采用漿料涂布法制備電極，剝離基帶得到自支撐電極，覆蓋于金屬網(wǎng)的一面，在經(jīng)過平壓或滾壓(含熱壓)制作一面有多孔集流體的電極，在電極兩面同時覆蓋金屬網(wǎng)或在一面覆蓋多孔金屬箔，再經(jīng)過平壓或滾壓(含熱壓)制作雙面有多孔集流體的電極。
當(dāng)然，制作自支撐電極時，并不限于上述漿料通過塑料基帶涂布轉(zhuǎn)移的方式，也可以考慮制備濕顆粒料，通過擠出，模壓等方法制備自支撐電極。
由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點1.由于本發(fā)明實現(xiàn)了采用單層電極層，單層或雙層集流體結(jié)構(gòu)的極片，在制備過程中，可以減少一次涂布，生產(chǎn)工藝簡單，易于控制。
2.由于本發(fā)明復(fù)合電極層置于金屬網(wǎng)或穿孔金屬箔的一面或夾在兩層金屬網(wǎng)或穿孔金屬箔之間，金屬孔容許離子進入或脫出，避免了集流體兩面極片厚度不一致導(dǎo)致的問題。
3.本發(fā)明的極片適應(yīng)于卷繞或?qū)盈B電池，電極兩面均為多孔集流體覆蓋的電池比功率高，電池一面為多孔集流體覆蓋的電池脈沖比功率高，制造成本低。


附圖1為本發(fā)明實施例一的極片結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為圖1的局部放大示意圖；附圖3為本發(fā)明實施例一與比較例一的電壓放電曲線比較圖；附圖4為本發(fā)明實施例二的極片結(jié)構(gòu)示意圖；附圖5為圖4的局部放大示意圖；附圖6為本發(fā)明實施例三的極片結(jié)構(gòu)示意圖；附圖7為圖6的局部放大示意圖。
其中[1]、比較例一中現(xiàn)有技術(shù)的電池的放電曲線；[2]、實施例一中用單面集流體的極片制備的電池的放電曲線；[3]、用雙面集流體的極片制備的電池的放電曲線；[4]、集流體；[5]、電極層；[6]、孔。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述實施例一參見附圖1和附圖2所示，一種層疊式非水電解液電池的制備1.正極極片制造9.2Kg尖晶石錳酸鋰和0.3Kg乙炔黑預(yù)先干混，再加入0.5Kg PVDF(聚偏氟乙烯)的N-甲基吡咯烷酮溶液在常溫下混合形成漿料，均勻涂敷于20微米厚鋁箔襯底上，烘干，形成電極層5，用針板模具在金屬箔無料一面扎成方孔6，孔面積0.5mm2，毛刺最大長度小于300微米，經(jīng)過滾壓，裁切制成一面有多孔集流體4的正極極片，極片總厚度300微米。
2.負(fù)極極片制造4.5Kg天然石墨和0.2Kg乙炔黑預(yù)先干混，再加入0.3KgPVDF(聚偏氟乙烯)的N-甲基吡咯烷酮溶液在常溫下混合形成漿料，均勻涂敷于銅箔襯底上，用針板模具在金屬箔無料一面扎成方孔，孔面積0.5mm2，毛刺最大長度小于300微米，經(jīng)過滾壓，裁切制成一面有多孔集流體的負(fù)極極片，極片總厚度200微米。
正極極片的面積是59×111mm，負(fù)極極片的面積是61×113mm，錳酸鋰的可逆容量是110mAh/g，正極的容量是400mAh，天然石墨的可逆容量是340mAh/g，負(fù)極的容量是440mAh。正極極耳貼上絕緣膠帶。
3.電池制造采用一層正極極片、一層負(fù)極極片的層疊結(jié)構(gòu)，正負(fù)極極片之間以25微米厚的Celgard2325微孔隔膜隔離，保持負(fù)極極片邊緣比正極極片邊緣寬0.5mm，電池含26層正極，27層負(fù)極，接著極組在真空條件下干燥24小時，使極片的電極層含水量小于50ppm。
干燥的極組正極極耳穿孔連接于正極鋁接線柱，負(fù)極極耳穿孔連接于負(fù)極銅接線柱，正負(fù)極接線柱分別加上絕緣密封上下墊，鉚接到上蓋上的正負(fù)極孔，上蓋上另有注液孔，極組裝入不銹鋼殼，焊接。接著注入電解液，封口。電解液為1M LiPF6溶于乙烯碳酸酯和二乙基碳酸酯的混合溶劑中(體積比為1∶1)。電池尺寸為130mm長，70mm寬，16mm厚，以2A充電到4.2V，恒壓0.5h，再以2A放電，放電截止電壓為3.0V，重復(fù)兩次，容量為10.5Ah。
比較例一采用現(xiàn)行公知的一種生產(chǎn)方法制備層疊式非水電解液電池正極制造9.2Kg尖晶石錳酸鋰和0.3Kg乙炔黑預(yù)先干混，再加入0.5KgPVDF(聚偏氟乙烯)的N-甲基吡咯烷酮溶液在常溫下混合形成漿料，將一半重量的漿料均勻涂敷20微米厚鋁箔襯底上，烘干，再將另一半的漿料均勻涂敷于上述鋁箔襯底的另一面，再烘干，經(jīng)過滾壓，裁切制成兩電極中間有集流體的正極，極片總厚度300微米。
負(fù)極制造4.5Kg天然石墨和0.2Kg乙炔黑預(yù)先干混，再加入0.3KgPVDF(聚偏氟乙烯)的N-甲基吡咯烷酮溶液在常溫下混合形成漿料，將一半重量的漿料均勻涂敷于10微米的銅箔襯底上，烘干，再將另一半的漿料均勻涂敷于上述銅箔襯底的另一面，再烘干，經(jīng)過滾壓，裁切制成一面有多孔集流體的負(fù)極，極片總厚度200微米。
正極的面積是59×111mm，負(fù)極的面積是61×113mm，錳酸鋰的可逆容量是110mAh/g，正極的容量是400mAh，天然石墨的可逆容量是340mAh/g，負(fù)極的容量是440mAh。正極極耳貼上絕緣膠帶。
電池的制造方法同實施例一。
參見附圖3所示，由圖中三條曲線可見，實施例一中采用單面集流體的極片制備的電池的放電曲線2與比較例一中現(xiàn)有技術(shù)的電池的放電曲線1接近，最大的差在5％以內(nèi)，并且總的電池容量基本一致；而如果采用雙面集流體的極片制備電池，其放電曲線3要好于現(xiàn)有技術(shù)的電池的放電曲線1。
實施例二參見附圖4和附圖5所示，正極極片制造9.2Kg尖晶石錳酸鋰和0.3Kg乙炔黑預(yù)先干混，再加入0.5Kg PVDF(聚偏氟乙烯)的N-甲基吡咯烷酮溶液在常溫下混合形成漿料，均勻涂敷于20微米厚鋁箔襯底上，烘至半干，再覆蓋上一層20微米厚鋁箔，用針板模具分別在兩層金屬箔兩側(cè)扎圓形的孔6，孔面積0.5mm2，毛刺最大長度小于300微米，烘干，經(jīng)過滾壓，裁切制成兩面有多孔集流體4，中間是電極層5的正極極片，極片總厚度300微米。
實施例三參見附圖6和附圖7所示，正極極片制造9.2Kg尖晶石錳酸鋰和0.3Kg乙炔黑預(yù)先干混，再加入0.5Kg PVDF(聚偏氟乙烯)的N-甲基吡咯烷酮溶液在常溫下混合形成漿料，均勻涂敷于50微米厚鋁網(wǎng)，經(jīng)過烘干滾壓，裁切制成一面有多孔集流體的正極極片，極片總厚度300微米。
負(fù)極極片和電池的制備方法同實施例一。
實施例四正極極片制造9.2Kg尖晶石錳酸鋰和0.3Kg乙炔黑預(yù)先干混，再加入0.5Kg PVDF(聚偏氟乙烯)的N-甲基吡咯烷酮溶液在常溫下混合形成漿料，均勻涂敷于50微米厚鋁網(wǎng)，烘至半干，再在有漿料的一面覆上一層鋁網(wǎng)，經(jīng)過烘干滾壓，裁切制成一面有多孔集流體的正極極片，極片總厚度300微米。
負(fù)極極片和電池的制備方法同實施例一。
實施例五正極極片制造9.2Kg尖晶石錳酸鋰和0.3Kg乙炔黑預(yù)先干混，再加入0.5Kg PVDF(聚偏氟乙烯)的N-甲基吡咯烷酮溶液在常溫下混合形成漿料，均勻涂敷于20微米厚鋁箔襯底上，烘至半干，再覆蓋上一層50微米厚鋁網(wǎng)，用針板模具在金屬箔上扎方孔，孔面積0.5mm2，毛刺最大長度小于300微米，經(jīng)過烘干滾壓，裁切制成一面有多孔集流體的正極極片，極片總厚度300微米。
負(fù)極極片和電池的制備方法同實施例一。
實施例六正極極片制造9.2Kg尖晶石錳酸鋰和0.3Kg乙炔黑預(yù)先干混，再加入0.5Kg PVDF(聚偏氟乙烯)的N-甲基吡咯烷酮溶液在常溫下混合形成漿料，均勻涂敷于50微米厚鋁網(wǎng)襯底上，烘至半干，再覆蓋上一層20微米厚鋁箔，用針板模具在金屬箔上扎方孔，孔面積0.5mm2，毛刺最大長度小于300微米，經(jīng)過烘干滾壓，裁切制成一面有多孔集流體的正極極片，極片總厚度300微米。
負(fù)極極片和電池的制備方法同實施例一。
實施例七負(fù)極極片制造4.5Kg天然石墨和0.2Kg乙炔黑預(yù)先干混，再加入0.3KgPVDF(聚偏氟乙烯)的N-甲基吡咯烷酮溶液在常溫下混合形成漿料，均勻涂敷于10微米厚銅箔襯底上，烘至半干，在電極的另面再覆蓋上一層10微米厚銅箔，用針板模具在金屬箔上扎方孔，孔面積0.5mm2，毛刺最大長度小于300微米，烘干，經(jīng)過滾壓，裁切制成一面有多孔集流體的正極極片，極片總厚度200微米。
正極極片的制備方法同實施例2。
電池的制備方法同實施例一。
實施例八正極極片制造9.2Kg尖晶石錳酸鋰和0.3Kg乙炔黑預(yù)先干混，再加入0.5Kg PVDF(聚偏氟乙烯)的N-甲基吡咯烷酮溶液在常溫下混合形成漿料，均勻涂敷于50微米厚鋁網(wǎng)，經(jīng)過烘干滾壓，裁切制成一面有多孔集流體的正極極片，極片總厚度300微米。
負(fù)極極片的制備方法同實施例7。
電池的制備方法同實施例一。
實施例九正極極片制造9.2Kg尖晶石錳酸鋰和0.3Kg乙炔黑預(yù)先干混，再加入0.5Kg PVDF(聚偏氟乙烯)的N-甲基吡咯烷酮溶液在常溫下混合形成漿料，均勻涂敷于50微米厚鋁網(wǎng)，烘至半干，再在有漿料的一面覆上一層鋁網(wǎng)，經(jīng)過烘干滾壓，裁切制成一面有多孔集流體的正極極片，極片總厚度300微米。
負(fù)極極片的制備方法同實施例7。
電池的制備方法同實施例一。
實施例十正極極片制造9.2Kg尖晶石錳酸鋰和0.3Kg乙炔黑預(yù)先干混，再加入0.5Kg PVDF(聚偏氟乙烯)的N-甲基吡咯烷酮溶液在常溫下混合形成漿料，均勻涂敷于20微米厚鋁箔襯底上，烘至半干，再覆蓋上一層50微米厚鋁網(wǎng)，用針板模具在金屬箔上扎方孔，孔面積0.5mm2，毛刺最大長度小于300微米，經(jīng)過烘干滾壓，裁切制成一面有多孔集流體的正極極片，極片總厚度300微米。
負(fù)極極片的制備方法同實施例7。
電池的制備方法同實施例一。
實施例十一正極極片制造9.2Kg尖晶石錳酸鋰和0.3Kg乙炔黑預(yù)先干混，再加入0.5Kg PVDF(聚偏氟乙烯)的N-甲基吡咯烷酮溶液在常溫下混合形成漿料，均勻涂敷于50微米厚鋁網(wǎng)襯底上，烘至半干，再覆蓋上一層20微米厚鋁箔，用針板模具在金屬箔上扎方孔，孔面積0.5mm2，毛刺最大長度小于300微米，經(jīng)過烘干滾壓，裁切制成一面有多孔集流體的正極極片，極片總厚度300微米。
負(fù)極極片的制備方法同實施例7。
電池的制備方法同實施例一。
實施例十二負(fù)極極片制造4.5Kg天然石墨和0.2Kg乙炔黑預(yù)先干混，再加入0.3KgPVDF(聚偏氟乙烯)的N-甲基吡咯烷酮溶液在常溫下混合形成漿料，均勻涂敷于10微米厚銅箔襯底上，烘至半干，在電極的另面再覆蓋上一層50微米厚銅網(wǎng)，用針板模具在金屬箔上扎方孔，孔面積0.5mm2，毛刺最大長度小于300微米，烘干，經(jīng)過滾壓，裁切制成一面有多孔集流體的正極極片，極片總厚度200微米。
正極極片的制備方法同實施例3。
電池的制備方法同實施例一。
實施例十三負(fù)極極片制造4.5Kg天然石墨和0.2Kg乙炔黑預(yù)先干混，再加入0.3KgPVDF(聚偏氟乙烯)的N-甲基吡咯烷酮溶液在常溫下混合形成漿料，均勻涂敷于10微米厚銅箔襯底上，烘至半干，在電極的另面再覆蓋上一層50微米厚銅網(wǎng)，用針板模具在金屬箔上扎方孔，孔面積0.5mm2，毛刺最大長度小于300微米，烘干，經(jīng)過滾壓，裁切制成一面有多孔集流體的正極極片，極片總厚度200微米。
正極極片的制備方法同實施例四。
電池的制備方法同實施例一。
實施例十四負(fù)極極片制造4.5Kg天然石墨和0.2Kg乙炔黑預(yù)先干混，再加入0.3KgPVDF(聚偏氟乙烯)的N-甲基吡咯烷酮溶液在常溫下混合形成漿料，均勻涂敷于10微米厚銅箔襯底上，烘至半干，在電極的另面再覆蓋上一層50微米厚銅網(wǎng)，用針板模具在金屬箔上扎方孔，孔面積0.5mm2，毛刺最大長度小于300微米，烘干，經(jīng)過滾壓，裁切制成一面有多孔集流體的正極極片，極片總厚度200微米。
正極極片的制備方法同實施例五。
電池的制備方法同實施例一。
實施例十五負(fù)極極片制造4.5Kg天然石墨和0.2Kg乙炔黑預(yù)先干混，再加入0.3KgPVDF(聚偏氟乙烯)的N-甲基吡咯烷酮溶液在常溫下混合形成漿料，均勻涂敷于10微米厚銅箔襯底上，烘至半干，在電極的另面再覆蓋上一層50微米厚銅網(wǎng)，用針板模具在金屬箔上扎方孔，孔面積0.5mm2，毛刺最大長度小于300微米，烘干，經(jīng)過滾壓，裁切制成一面有多孔集流體的正極極片，極片總厚度200微米。
正極極片的制備方法同實施例六。
電池的制備方法同實施例一。
實施例十六負(fù)極極片制造4.5Kg天然石墨和0.2Kg乙炔黑預(yù)先干混，再加入0.3KgPVDF(聚偏氟乙烯)的N-甲基吡咯烷酮溶液在常溫下混合形成漿料，均勻涂敷于50微米厚銅網(wǎng)，烘至半干，再在有漿料的一面覆上一層銅網(wǎng)，經(jīng)過烘干滾壓，裁切制成一面有多孔集流體的負(fù)極極片，極片總厚度200微米。
正極極片的制備方法同實施例四。
電池的制備方法同實施例一。
實施例十七負(fù)極極片制造4.5Kg天然石墨和0.2Kg乙炔黑預(yù)先干混，再加入0.3KgPVDF(聚偏氟乙烯)的N-甲基吡咯烷酮溶液在常溫下混合形成漿料，均勻涂敷于50微米厚銅網(wǎng)，烘至半干，再在有漿料的一面覆上一層銅網(wǎng)，經(jīng)過烘干滾壓，裁切制成一面有多孔集流體的負(fù)極極片，極片總厚度200微米。
正極極片的制備方法同實施例五。
電池的制備方法同實施例一。
實施例十八負(fù)極極片制造4.5Kg天然石墨和0.2Kg乙炔黑預(yù)先干混，再加入0.3KgPVDF(聚偏氟乙烯)的N-甲基吡咯烷酮溶液在常溫下混合形成漿料，均勻涂敷于50微米厚銅網(wǎng)，烘至半干，再在有漿料的一面覆上一層銅網(wǎng)，經(jīng)過烘干滾壓，裁切制成一面有多孔集流體的負(fù)極極片，極片總厚度200微米。
正極極片的制備方法同實施例六。
電池的制備方法同實施例一。
實施例十九負(fù)極極片制造4.5Kg天然石墨和0.2Kg乙炔黑預(yù)先干混，再加入0.3KgPVDF(聚偏氟乙烯)的N-甲基吡咯烷酮溶液在常溫下混合形成漿料，均勻涂敷于10微米厚銅箔襯底上，烘至半干，再覆蓋上一層50微米厚銅網(wǎng)，用針板模具在金屬箔上扎方孔，孔面積0.5mm2，毛刺最大長度小于300微米，經(jīng)過烘干滾壓，裁切制成一面有多孔集流體的負(fù)極極片，極片總厚度200微米。
正極極片的制備方法同實施例五。
電池的制備方法同實施例一。
實施例二十負(fù)極極片制造4.5Kg天然石墨和0.2Kg乙炔黑預(yù)先干混，再加入0.3KgPVDF(聚偏氟乙烯)的N-甲基吡咯烷酮溶液在常溫下混合形成漿料，均勻涂敷于10微米厚銅箔襯底上，烘至半干，再覆蓋上一層50微米厚銅網(wǎng)，用針板模具在金屬箔上扎方孔，孔面積0.5mm2，毛刺最大長度小于300微米，經(jīng)過烘干滾壓，裁切制成一面有多孔集流體的負(fù)極極片，極片總厚度200微米。
正極極片的制備方法同實施例六。
電池的制備方法同實施例一。
實施例二十一負(fù)極極片制造4.5Kg天然石墨和0.2Kg乙炔黑預(yù)先干混，再加入0.3KgPVDF(聚偏氟乙烯)的N-甲基吡咯烷酮溶液在常溫下混合形成漿料，均勻涂敷于50微米厚銅網(wǎng)襯底上，烘至半干，再覆蓋上一層10微米厚銅箔，用針板模具在金屬箔上扎方孔，孔面積0.5mm2，毛刺最大長度小于300微米，經(jīng)過烘干滾壓，裁切制成一面有多孔集流體的負(fù)極極片，極片總厚度200微米。
正極極片的制備方法同實施例六。
電池的制備方法同實施例一。
權(quán)利要求
1.一種非水溶液電化學(xué)器件極片，包括電極層[5]和集流體[4]，集流體[4]厚度在1～200微米之間，所述電極層[5]中含有電化學(xué)活性材料，其特征在于設(shè)有一層電極層[5]，所述電極層[5]覆蓋于集流體[4]的一側(cè)表面，所述集流體[4]上分布有通孔[6]，每一通孔[6]的面積小于等于10平方毫米，電極層覆蓋范圍內(nèi)孔的總面積占整個覆蓋面積的10～90％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極片，其特征在于所述集流體[4]為金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極片，其特征在于所述集流體[4]為穿孔金屬箔，厚度為10～100微米，電極層[5]厚度為5～5000微米，所述金屬箔的通孔[6]邊緣向電極層方向設(shè)有毛刺，毛刺長度小于等于電極層[5]的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極片，其特征在于設(shè)有2層集流體[4]，所述集流體[4]分別位于電極層[5]的兩個側(cè)面，每個集流體[4]上分別設(shè)有所述通孔[6]。
5.一種非水溶液電化學(xué)器件極片的制造方法，其特征在于，包括下列步驟(1)制備電極層材料；(2)將所述電極層材料復(fù)合在金屬箔的一側(cè)表面，并在金屬箔上扎孔，每一通孔的面積小于等于10平方毫米，電極層覆蓋范圍內(nèi)孔的總面積占整個覆蓋面積的10～95％，使金屬箔形成所需集流體；(3)對復(fù)合后的極片進行熱壓，使電極層與集流體緊密結(jié)合，獲得所需極片。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于所述步驟(2)中，電極層材料采用漿料涂布法與金屬箔復(fù)合，在復(fù)合完成后，從金屬箔上沒有覆蓋電極層的一側(cè)向另一側(cè)扎孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于先把所述電極層材料制備成自支撐電極層，再與金屬箔進行復(fù)合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于所述電極層與金屬箔的復(fù)合以在金屬箔上扎孔同時進行。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于在所述步驟(3)之前，在電極層的另一側(cè)面復(fù)合上第二層集流體，所述第二層集流體為帶孔的金屬箔或金屬網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非水溶液電化學(xué)器件極片，包括電極層和集流體，集流體厚度在1～200微米之間，所述電極層中含有電化學(xué)活性材料，其特征在于設(shè)有一層電極層，所述電極層覆蓋于集流體的一側(cè)表面，所述集流體上分布有通孔，每一通孔的面積小于等于10平方毫米，電極層覆蓋范圍內(nèi)孔的總面積占整個覆蓋面積的10～95％。同時公開了其制備方法。本發(fā)明在制備過程中，可以減少一次涂布，生產(chǎn)工藝簡單，易于控制。其應(yīng)用于卷繞或?qū)盈B電池，電極兩面均為多孔集流體覆蓋的電池比功率高，電池一面為多孔集流體覆蓋的電池脈沖比功率高，制造成本低。
文檔編號H01M4/04GK1870326SQ20061003938
公開日2006年11月29日 申請日期2006年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月30日
發(fā)明者黃學(xué)杰, 梁明華 申請人:蘇州星恒電源有限公司