專利名稱：一種鋰離子電池負(fù)極直接成型的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池負(fù)極直接成型的生產(chǎn)方法，尤其涉及一種區(qū)別于傳統(tǒng) 將負(fù)極活性物質(zhì)涂布于集流體材料，而采用一體成型的極片生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池由于具有體積小，能量密度大的優(yōu)點(diǎn)，在移動通信設(shè)備、數(shù)碼相機(jī)、筆 記本電腦等電子產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。鋰離子電池的電芯主要由正極片、負(fù)極片、隔膜和電解液組成，負(fù)極片的性能對鋰 離子電池的性能影響最大，負(fù)極活性物質(zhì)在嵌入和脫嵌鋰的時候，體積會發(fā)生膨脹。常見的鋰離子電池負(fù)極主要有石墨、石油焦炭、中間相碳微球、聚合物的熱解物、 裂解碳、焦炭等。負(fù)極片的制作室將負(fù)極活性物質(zhì)與粘合劑混合均勻，制成糊狀，均勻涂覆 在銅箔兩側(cè)，干燥，輥壓，按要求剪切成規(guī)定尺寸。銅箔作為集流體，將電池活性物質(zhì)產(chǎn)生的 電流匯集起來以便形成較大的電流對外輸出；粘結(jié)劑將活性物質(zhì)與集流體之間以及活性物 質(zhì)之間互相粘合在一起。這種傳統(tǒng)的將活性物質(zhì)涂覆在集流體上的方法具有一些不可克服的缺點(diǎn)，如涂布 不均勻，活性物質(zhì)容易脫落，電極極片厚度大等，組裝成電池后，這些缺點(diǎn)會影響電池的充 放電性能，降低電容量和循環(huán)壽命，電池的安全性能也存在隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了克服傳統(tǒng)的將活性物質(zhì)涂布在集流體上的缺點(diǎn)，提出了一種鋰離 子電池負(fù)極直接成型的生產(chǎn)方法，其步驟為1)將質(zhì)量百分比30-70%的鋰離子電池負(fù)極活性物質(zhì)分別與10-50%的導(dǎo)電纖 維、1-20%的粘合劑在反應(yīng)釜中進(jìn)行混合，控制溫度20-50°C，攪拌速度60 300轉(zhuǎn)/分鐘， 混合1 10小時。2)將混合物放入壓片機(jī)中進(jìn)行壓片，控制溫度70_120°C，壓力50 200Mpa，即得 一體成型的鋰離子電池負(fù)極極片。所述的鋰離子電池負(fù)極活性物質(zhì)為人工石墨，天然石墨，改性石墨，石墨化碳纖 維，石油焦，中間相碳微球，樹脂碳，有機(jī)聚合物熱解碳，炭黑，氮化物，錫基負(fù)極材料，納米 碳管的一種，粒度為0. 03um-25um。所述的導(dǎo)電纖維直徑為Inm-lOOum。所述的粘合劑為聚乙烯醇，聚四氟乙烯，聚偏 二氟乙烯，羧甲基纖維素鈉，聚丙烯，聚乙烯，改性SBR橡膠，聚氨酯的一種。所述的導(dǎo)電纖維為Ru02，NiO, Τ 02, Sn02, Zr02, V205或Mn02過渡金屬氧化物纖 維，聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩導(dǎo)電聚合物纖維，銅、鋁、鎳、鉬、金、鈷、錳金屬纖維或者聚丙烯 腈、纖維素、浙青的碳化纖維。此發(fā)明工藝簡單，極片與傳統(tǒng)方法生產(chǎn)比較，具有成型性好，密度低，體積小的優(yōu) 點(diǎn)，可以大幅度減小極片的重量和體積。
采用此發(fā)明生產(chǎn)電極極片可以有效的降低極片厚度，從而提高鋰離子在負(fù)極中的 擴(kuò)散系數(shù)，提高電池的電容量；活性物質(zhì)與粘結(jié)劑和有機(jī)電解質(zhì)均勻接觸，制得高密度電 極，減少在充放電過程中發(fā)生副反應(yīng)的電極面積，提高電池壽命和穩(wěn)定性。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一將70g改性石墨、27g聚噻吩纖維和3g的聚偏氟乙烯在反應(yīng)釜中進(jìn)行混合，控制溫 度為40°C，攪拌速度180轉(zhuǎn)/分鐘，混合5小時。將混合物放入壓片機(jī)中進(jìn)行壓片，控制溫度為100°C，壓力150Mpa，即得一體成型 的鋰離子電池負(fù)極極片，電容量為345mAh/g，循環(huán)200次后，容量衰減為3%。實(shí)施例二將70g中間相碳微球，25g碳纖維和5g的羧甲基纖維素鈉在反應(yīng)釜中進(jìn)行混合，控 制溫度為40°C，攪拌速度200轉(zhuǎn)/分鐘，混合6小時。將混合物放入壓片機(jī)中進(jìn)行壓片，控制溫度為120°C，壓力120Mpa，即得一體成型 的鋰離子電池負(fù)極極片，電容量為220mAh/g，循環(huán)200次后，容量衰減為3. 6%。實(shí)施例三將60g天然石墨，35g鎳?yán)w維和5g的聚四氟乙烯在反應(yīng)釜中進(jìn)行混合，控制溫度為 50°C，攪拌速度200轉(zhuǎn)/分鐘，混合5小時。將混合物放入壓片機(jī)中進(jìn)行壓片，控制溫度為100°C，壓力180Mpa，即得一體成型 的鋰離子電池負(fù)極極片，電容量為365mAh/g，循環(huán)200次后，容量衰減為4. 5%。
權(quán)利要求
一種鋰離子電池負(fù)極直接成型的生產(chǎn)方法，其步驟為1)將質(zhì)量百分比30 70％的鋰離子電池負(fù)極活性物質(zhì)分別與10 50％的導(dǎo)電纖維、1 20％的粘合劑在反應(yīng)釜中進(jìn)行混合，控制溫度20 50℃，攪拌速度60～300轉(zhuǎn)/分鐘，混合1～10小時。2)將混合物放入壓片機(jī)中進(jìn)行壓片，控制溫度70 120℃，壓力50～200Mpa，即得一體成型的鋰離子電池負(fù)極極片。
2.如權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池負(fù)極直接成型的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述 的鋰離子電池負(fù)極活性物質(zhì)為人工石墨，天然石墨，改性石墨，石墨化碳纖維，石油焦，中間 相碳微球，樹脂碳，有機(jī)聚合物熱解碳，炭黑，氮化物，錫基負(fù)極材料，納米碳管的一種，粒度 為 0.03um_25umo
3.如權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池負(fù)極直接成型的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述 的導(dǎo)電纖維直徑為lnm-100um。
4.如權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池負(fù)極直接成型的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述 的粘合劑為聚乙烯醇，聚四氟乙烯，聚偏二氟乙烯，羧甲基纖維素鈉，聚丙烯，聚乙烯，改性 SBR橡膠，聚氨酯的一種。
5.如權(quán)利要求3所述的導(dǎo)電纖維為Ru02，NiO,Τ 02, Sn02, Zr02, V205或Mn02過渡金 屬氧化物纖維。
6.如權(quán)利要求3所述的導(dǎo)電纖維為聚苯胺，聚吡咯或者聚噻吩導(dǎo)電聚合物纖維。
7.如權(quán)利要求3所述的導(dǎo)電纖維為銅，鋁，鎳，鉬，金，鈷，錳金屬纖維。
8.如權(quán)利要求3所述的導(dǎo)電纖維為聚丙烯腈，纖維素，浙青的碳化纖維。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池負(fù)極直接成型的生產(chǎn)方法，其步驟為1)將質(zhì)量百分比30-70％的鋰離子電池負(fù)極活性物質(zhì)分別與10-50％的導(dǎo)電纖維、1-20％的粘合劑在反應(yīng)釜中進(jìn)行混合，控制溫度20-50℃，攪拌速度60～300轉(zhuǎn)/分鐘，混合1～10小時。2)將混合物放入壓片機(jī)中進(jìn)行壓片，控制溫度70-120℃，壓力50～200MPa，即得一體成型的鋰離子電池負(fù)極極片。此發(fā)明工藝簡單，極片與傳統(tǒng)方法生產(chǎn)比較，具有成型性好，密度低，體積小的優(yōu)點(diǎn)，可以大幅度減小極片的重量和體積。采用此發(fā)明生產(chǎn)電極極片可以有效的降低極片厚度，從而提高鋰離子在負(fù)極中的擴(kuò)散系數(shù)，提高電池的電容量；活性物質(zhì)與粘結(jié)劑和有機(jī)電解質(zhì)均勻接觸，制得高密度電極，減少在充放電過程中發(fā)生副反應(yīng)的電極面積，提高電池壽命和穩(wěn)定性。
文檔編號H01M4/1393GK101986446SQ201010181379
公開日2011年3月16日 申請日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者耿世達(dá) 申請人:耿世達(dá)