一種鋰電池正負極集流體的預(yù)處理方法
【專利摘要】一種鋰電池正負極集流體的預(yù)處理方法：以NMP(N-甲基吡咯烷酮)為溶劑通過高速攪拌配置出均勻的PVDF(聚偏氟乙烯)粘結(jié)膠液，然后加入具有PTC效應(yīng)的導(dǎo)電材料，中高速攪拌，調(diào)節(jié)粘度獲得漿料，用涂布機將配置好的漿料涂覆在正負極集流體上（通常為鋁箔/銅箔），在恒溫烘箱內(nèi)進行固定溫度的烘烤后，就制得涂覆有薄層PTC材料的集流體。在此基礎(chǔ)上，完成正負極涂布及后續(xù)的琨壓、制片、卷芯等工序完成鋰電池的后續(xù)制作，經(jīng)相關(guān)測試，經(jīng)過預(yù)處理后的箔材可作為鋰電池集流體按常規(guī)方法使用，并能顯著提高鋰電池的安全性能。
【專利說明】一種鋰電池正負極集流體的預(yù)處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是涉及一種提高鋰電池安全性能的鋰電池集流體的預(yù)處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池具有工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點，符合當(dāng)今各國能源環(huán)保方面的發(fā)展需求，在各個領(lǐng)域的使用正在迅速被推廣使用，而在這種日新月異的大好形勢下，鋰離子電池的安全性卻成了制約其應(yīng)用領(lǐng)域擴展的主要瓶頸。目前對于鋰離子電池的安全性控制更多的偏向于外部控制，保護板具有過流、短路、過充、過放等保護措施，但在現(xiàn)實應(yīng)用中，很可能因為用戶不按要求操作或保護裝置本身失效的情況下而起不到保護作用。因此在當(dāng)電池受到短路、高熱、過充電等異常因素的影響時，由于電池內(nèi)部容易有高壓氣體產(chǎn)生,因此會引起電池殼體的變形甚至產(chǎn)生爆炸的危險。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于針對以上缺陷提供一種在鋰電池內(nèi)設(shè)置一個類似PTC蓋帽部給予保護的安全改進措施，基于熱控制方向，將具有PTC效應(yīng)的材料涂覆在集流體表面，利用PTC材料溫度-阻值的變化原理特性，有效地控制電池內(nèi)部電流的導(dǎo)通與阻斷，從而改進鋰離子電池的安全性能。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種鋰電池正負極集流體的預(yù)處理方法:以NMP(N-甲基吡咯烷酮)為溶劑通過高速攪拌配置出均勻的PVDF(聚偏氟乙烯)粘結(jié)膠液，然后加入具有PTC效應(yīng)的導(dǎo)電材料，中高速攪拌，調(diào)節(jié)粘度獲得漿料，用涂布機將配置好的漿料涂覆在正負極集流體上(通常為鋁箔/銅箔)，在恒溫烘箱內(nèi)進行固定溫度的烘烤后，就制得涂覆有薄層PTC材料的集流體。在此基礎(chǔ)上，完成正負極涂布及后續(xù)的琨壓、制片、卷芯等工序完成鋰電池的后續(xù)制作，經(jīng)相關(guān)測試，經(jīng)過預(yù)處理后的箔材可作為鋰電池集流體按常規(guī)方法使用，并能顯著提高鋰電池的安全性能。
[0005]進一步，PVDF (聚偏氟乙烯)溶于NMP (N-甲基吡咯烷酮)中的濃度為3%_8%%，以6%作為優(yōu)選。
[0006]進一步，所述的具有PTC效應(yīng)的導(dǎo)電材料指將超高分子量聚乙烯HUMWPE和聚偏氟乙烯PVDF基體進行干燥，然后按等體積比例將超高分子量聚乙烯HUMWPE和聚偏氟乙烯PVDF投入250°C環(huán)境中的機械混合機中，在50r/min轉(zhuǎn)速條件下混合10分鐘以上，然后將含量占導(dǎo)電材料總質(zhì)量12%的炭黑CB分批加入到機械混合機種，然后繼續(xù)混合15-20分鐘，混合完成后，便獲得正溫PTC效應(yīng)的導(dǎo)電劑材料。
[0007]進一步，所述的加入具有PTC效應(yīng)的導(dǎo)電材料，經(jīng)中高速攪拌后，其粘度值控制在2000mPa.s 左右。
[0008]進一步，所述的漿料涂覆厚度為3-10 μ m。
[0009]進一步，所述的固定溫度指全程烤箱的溫度控制在60-80°C。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明使用的PTC導(dǎo)電材料居里溫度在135°C左右，當(dāng)電池短路溫度上升達到135°C以上時，該材料的阻值急劇增加，作為連接集流體和正、負極材料的導(dǎo)通段，其阻值的急劇增加，使得原本較大的電流呈現(xiàn)大幅度的降低，熱量相應(yīng)地得到有效控制，避免了電池的熱失控，從而極大的改善了電池的安全性能，該方法制備簡單適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0012]圖1為PTC材料跟隨溫度的阻值變化。
[0013]圖2為集流體預(yù)處理示意圖。
[0014]圖3為電池的過充曲線。

【具體實施方式】
[0015]在攪拌鍋中將PVDF(聚偏氟乙烯)溶解于NMP(N_甲基吡咯烷酮)中，溶解后PVDF(聚偏氟乙烯)溶解于NMP (N-甲基吡咯烷酮)的濃度值控制在3%-8%之間，以濃度值6%為優(yōu)選，經(jīng)過高速攪拌大約10分鐘后，加入具有PTC效應(yīng)的導(dǎo)電材料，然后進行中速攪拌，在攪拌過程中調(diào)節(jié)物質(zhì)粘度，將粘度值控制在2000mPa.s左右，獲得漿料。然后用涂布機將配置好的漿料涂覆在正負極集流體上，正負極集流體為銅箔或鋁箔，將漿料涂覆厚度控制在3-10 μ m,漿料涂覆完畢以后，將正負極集流體放到恒溫烘箱，烘箱溫度不超過80°C，烘烤時間大約10-30分鐘，以漿料成固態(tài)狀貼附到正負極集流體為完成標志，烘烤完成后，進行鋰電池后續(xù)的琨壓、制片、卷芯等工序完成鋰電池的后續(xù)制作，將作為正負極箔材應(yīng)用于鋰電池正常生產(chǎn)中作為鋰電池集流體按常規(guī)方法使用，經(jīng)測試其能顯著提高鋰電池的安全性能。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰電池正負極集流體的預(yù)處理方法，其特征在于以NMP (N-甲基吡咯烷酮)為溶劑通過高速攪拌配置出均勻的PVDF(聚偏氟乙烯)粘結(jié)膠液，將具有PTC效應(yīng)的導(dǎo)電材料加入到粘結(jié)膠液中，然后將所得的漿料涂覆在正負極集流體上，然后對正負極集流體進行烘烤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰電池正負極集流體的預(yù)處理方法，其特征在于PVDF(聚偏氟乙烯)溶于NMP (N-甲基吡咯烷酮)中的濃度為3%-8%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰電池正負極集流體的預(yù)處理方法，其特征在于PTC效應(yīng)導(dǎo)電材料由等體積超高分子量聚乙烯HUMWPE、聚偏氟乙烯PVDF及含量占PTC效應(yīng)導(dǎo)電材料總質(zhì)量12%的炭黑CB組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰電池正負極集流體的預(yù)處理方法，其特征在于漿料涂覆厚度為3-10 μ m。
【文檔編號】H01M4/66GK104282916SQ201310281766
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月7日
【發(fā)明者】趙沖, 何永, 楊俊華, 邵偉玉 申請人:山東潤峰集團新能源科技有限公司