本發(fā)明涉及集流體，具體是一種鋰電用正極極片的制備方法。
背景技術：
1、鋰離子電池作為當今最主流的電池類型之一，在現(xiàn)代社會中具有極其重要的價值和意義。首先，在移動設備領域，鋰離子電池的高能量密度和持久穩(wěn)定的性能使得智能手機、平板電腦等設備可以擁有更長的電池續(xù)航時間，提升了用戶體驗和便利性。其次，在電動汽車領域，鋰離子電池的高能量密度和環(huán)保特性促進了電動汽車的普及和發(fā)展。電動汽車以其零排放、低噪音的特點成為解決城市交通污染和資源稀缺問題的重要選擇，鋰電池的應用為電動汽車提供了可靠的動力源。綜上，鋰離子電池是現(xiàn)代社會中不可或缺的能源存儲設備，鋰電池的持續(xù)改進和創(chuàng)新將進一步推動科技發(fā)展，促進社會的可持續(xù)發(fā)展。
2、鋰離子電池作為高能量密度、輕量化的能源存儲設備，在汽車、手機等眾多領域得到廣泛應用。其中，電池的正負極活性材料、電解液、隔膜和正負極集流體是構成鋰電池的關鍵組成部分。在傳統(tǒng)的鋰離子電池生產(chǎn)中，傳輸電子主要借助鋁箔、復合鋁箔以及表面涂碳改善的涂碳鋁箔和復合涂碳鋁箔。然而，傳統(tǒng)的鋁箔已經(jīng)面臨著傳統(tǒng)制備方法的瓶頸，限制了電池性能的提升和能源密度的進一步優(yōu)化。為了解決傳統(tǒng)鋁箔存在的問題，可以采用干法制備電極極片。通過干法制備，可以精確控制電極極片的成分和結(jié)構，確保電極活性材料的均勻分布和電池的穩(wěn)定性。此外，干法制備不涉及大量的溶劑使用和后續(xù)蒸發(fā)過程，降低了生產(chǎn)成本和能耗，提高了生產(chǎn)效率。綜上所述，采用干法制備電極極片具有優(yōu)化電芯能量密度、提高生產(chǎn)效率、降低成本和改善電池性能等諸多優(yōu)勢，是鋰離子電池生產(chǎn)中的重要發(fā)展方向。通過不斷創(chuàng)新和技術進步，干法制備電極極片將為鋰電池行業(yè)帶來更高效、更環(huán)保、更具競爭力的新型電池材料制備方法。
3、為了克服現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明提供了一種鋰電用正極極片的制備方法。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種鋰電用正極極片的制備方法，以解決現(xiàn)有技術中的問題。
2、為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案：
3、一種鋰電用正極極片的制備方法，包括以下步驟：
4、步驟一：將磷酸鐵鋰正極材料、粘合劑聚四氟乙烯干混，通過熱壓工藝，制備得到電極膜；
5、步驟二：將電極膜進行表面鍍集電層，得到正極極片。
6、較為優(yōu)化地，步驟一中，磷酸鐵鋰正極材料的制備：
7、s1：將植酸和磷酸溶解于去離子水中，得到酸溶液；將硫酸亞鐵溶解于去離子水中，得到含鐵溶液；將氫氧化鋰溶解于去離子水中，得到含鋰溶液；將酸溶液和含鐵溶液混合，攪拌15-20min，再添加含鋰溶液至混合液呈中性，得到反應液前驅(qū)體；將反應液前驅(qū)體于200-230℃保溫反應10-15h，得到磷酸鐵鋰前驅(qū)體；將磷酸鐵鋰前驅(qū)體、碳納米管、葡萄糖混合，于650-750℃退火反應6-10h，得到改性磷酸鐵鋰材料；
8、s2：將改性磷酸鐵鋰材料添加至去離子水中，超聲分散150-200min，得到改性磷酸鐵鋰溶液；將硼酸加至無水乙醇中，超聲分散20-30min，得到硼酸溶液；將改性磷酸鐵鋰溶液滴加至硼酸溶液中，于60-65℃水浴攪拌至溶劑去除，除去溶劑后再于70-75℃真空干燥4.5-5.5h，得到改性磷酸鐵鋰前驅(qū)體；在氬氣環(huán)境下，將改性磷酸鐵鋰前驅(qū)體和鋁粉混合，混合均勻后進行兩次球磨，再進行高速球磨，得到混料；再將混料進行高溫燒結(jié)，得到磷酸鐵鋰正極材料。
9、較為優(yōu)化地，步驟s1中，制備反應液前驅(qū)體時，氫氧化鋰、硫酸亞鐵、植酸、磷酸的反應摩爾比為2：1：(0.10-0.15)：0.6；制備改性磷酸鐵鋰材料時，磷酸鐵鋰前驅(qū)體、碳納米管、葡萄糖的反應質(zhì)量比為2：(0.15-0.20)：0.1。
10、較為優(yōu)化地，步驟s2中，制備磷酸鐵鋰正極材料時，改性磷酸鐵鋰材料、硼酸和鋁粉的反應質(zhì)量比為1：(2-3)：4；第一次球磨參數(shù)：180-220rpm/min球磨2-3h；第二次球磨參數(shù)：400-500rpm/min球磨2-3h；高溫燒結(jié)參數(shù)：600-650℃高溫燒結(jié)40-80min。
11、較為優(yōu)化地，步驟一中，粘合劑聚四氟乙烯的制備：
12、s1：將硅烷偶聯(lián)劑kh570溶解于丙酮溶液中，得到硅烷偶聯(lián)劑溶液；將納米氧化鋁添加至硅烷偶聯(lián)劑溶液中，超聲分散40-60min，再經(jīng)干燥得到改性納米氧化鋁；
13、s2：將改性納米氧化鋁和聚四氟乙烯粉末混合，充分攪拌30-50min，得到混合粉末；將混合粉末進行冷壓、燒結(jié)、機械粉碎，得到粘合劑聚四氟乙烯。
14、較為優(yōu)化地，步驟s1中，硅烷偶聯(lián)劑kh570和納米氧化鋁的反應質(zhì)量比為(3-4)：2。
15、較為優(yōu)化地，步驟s2中，混合粉末中改性納米氧化鋁占比為10-15wt％；冷壓參數(shù)：壓力為40-45mpa，時間為3-5min；燒結(jié)參數(shù)：350-380℃燒結(jié)1.5-2.5h。
16、較為優(yōu)化地，步驟一中，磷酸鐵鋰正極材料和粘合劑聚四氟乙烯的反應質(zhì)量比為(9.0-9.5)：1，熱壓工藝參數(shù)：溫度為130-150℃，時間為10-20min。
17、較為優(yōu)化地，步驟一中，所述電極膜是利用在高剪切力下形成纖維化的粘合劑聚四氟乙烯，將磷酸鐵鋰正極材料連接在一起，再通過熱壓形成自支撐的電極膜，將形成的電極膜作為蒸鍍的基體。
18、較為優(yōu)化地，步驟二中，一次鍍層厚度為250-500a，鍍層總厚度為1-5μm；所述集電層的鍍層金屬為鋁金屬材料，鋁絲純度≥99.96％。
19、較為優(yōu)化地，步驟二中，表面鍍集電層采用蒸鍍工藝，蒸鍍參數(shù)：溫度為1300-1400℃，真空度為10-4-10-6mpa，蒸鍍速度為150-650m/min。
20、較為優(yōu)化地，步驟二中，表面鍍集電層還可以采用磁控濺射工藝、化學鍍工藝、水電鍍工藝。
21、本發(fā)明的有益效果：
22、本發(fā)明的特點在于，步驟一中，本發(fā)明通過添加植酸、磷酸、硫酸亞鐵、氫氧化鋰，制備得到磷酸鐵鋰前驅(qū)體；再將磷酸鐵鋰前驅(qū)體、碳納米管、葡萄糖混合，經(jīng)退火燒結(jié)后得到改性磷酸鐵鋰材料。再以改性磷酸鐵鋰材料、硼酸和鋁粉為主要原料，制備得到磷酸鐵鋰正極材料。
23、首先利用植酸的多磷酸結(jié)構特性，將植酸和磷酸作為磷源和硫酸亞鐵、氫氧化鋰、碳納米管、葡萄糖混合，制備得到改性磷酸鐵鋰材料。該步驟中植酸由于表面負電荷可以螯合金屬離子形成配合物，磷酸作為橋接和植酸協(xié)同作為核心，形成膠囊狀磷酸鐵鋰前驅(qū)體，再將磷酸鐵鋰前驅(qū)體、碳納米管、葡萄糖混合，經(jīng)高溫燒結(jié)將膠囊狀磷酸鐵鋰前驅(qū)體層層組裝，形成微球狀的改性磷酸鐵鋰材料，該材料表面包覆均勻的碳源碳納米管和葡萄糖。該微球結(jié)構的改性磷酸鐵鋰材料具有較多的結(jié)構空隙，可以保證鋰離子的快速嵌入和脫出，構建良好的導電網(wǎng)絡，提升材料的導電性能。
24、其次，通過添加改性磷酸鐵鋰材料、硼酸和鋁粉，制備得到磷酸鐵鋰正極材料。該步驟中首先將改性磷酸鐵鋰材料和硼酸混合，得到改性磷酸鐵鋰前驅(qū)體；該改性磷酸鐵鋰前驅(qū)體的表面的羧基可以和硼酸分子的羥基相互作用形成氫鍵，因此硼酸分子會充分包覆在改性磷酸鐵鋰前驅(qū)體的表面。更進一步的，將改性磷酸鐵鋰前驅(qū)體和鋁粉混合，經(jīng)球磨混合、高溫燒結(jié)，可以發(fā)生鋁基原位反應，得到金屬氧化物氧化鋁包覆的磷酸鐵鋰正極材料；氧化鋁包覆層的存在可以為鋰離子提供更多的反應位點，有利于鋰離子的嵌入和遷移，提高電化學反應的速率和效率，從而改善電池性能。綜上，本發(fā)明制備得到磷酸鐵鋰正極材料表面先包覆了一層碳源，又以碳源為基礎包覆了一層金屬氧化物氧化鋁，制備得到的材料。
25、此外，通過添加硅烷偶聯(lián)劑kh570、納米氧化鋁和聚四氟乙烯粉末，得到粘合劑聚四氟乙烯。該步驟中通過添加kh570，得到改性納米氧化鋁，再將改性納米氧化鋁和聚四氟乙烯粉末混合，得到粘合劑聚四氟乙烯。通過在聚四氟乙烯中添加改性納米氧化鋁，一方面可以有效提升粘合劑的力學性能、耐高溫性能和穩(wěn)定性能；另一方面，磷酸鐵鋰正極材料具有類似的組分氧化鋁，因此將磷酸鐵鋰正極材料和粘合劑聚四氟乙烯混合時，由于氧化鋁等共同成分的相互作用會綜合提高混合材料的性能，改善電池組件間的粘合效果，提高電池的整體性能和循環(huán)壽命。最后，將磷酸鐵鋰正極材料、粘合劑聚四氟乙烯干混，通過熱壓工藝，制備得到電極膜；本發(fā)明制備得到的電極膜在導電性和力學性能方面表現(xiàn)出色，可以有效提升電池的充放電效率和性能穩(wěn)定性，延長電池壽命。
26、本發(fā)明的特點在于，步驟二中，將電極膜進行表面蒸鍍，得到正極極片。通過在電極膜表面蒸鍍金屬鋁，能夠降低鋁集流體在電芯中體積占比，達到優(yōu)化電芯能量密度。此外，蒸鍍金屬鋁可以實現(xiàn)鋁金屬和高結(jié)合面積的電極膜直接蒸鍍結(jié)合，可將鋁金屬的厚度控制在5微米以下。