一種鋰離子電池集流體及其制備方法和一種鋰離子電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋰離子電池正極的集流體及其制 備方法以及應用該鋰離子電池集流體的電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 在以碳或硅合金等為負極，鈷酸鋰、鎳鈷錳三元材料、磷酸鐵鋰、錳酸鋰等為正極 材料的鋰離子電池，負極材料的首次效率遠遠低于正極材料，由于缺少可逆的鋰離子，造成 了正極材料的極大浪費，并且很大程度上降低了電池的能量密度。同時由于電池循環(huán)或存 儲過程中可逆鋰離子的損耗，使正負極材料出現(xiàn)了更大的浪費，能量密度進一步降低，同時 加速了電池的使用壽命的衰減。
[0003] 傳統(tǒng)的解決方案是提高負極的首次效率以及降低電池使用過程中的副反應的發(fā) 生。提高負極的首次效率傳統(tǒng)的方法是表面包覆以及表面改性，降低負極的表面缺陷以及 比表面積。降低負極的表面缺陷工藝上難度非常大，多年來進展緩慢，降低負極材料的比表 面積對負極材料的性能影響較大，目前負極材料的改進已經(jīng)出現(xiàn)了瓶頸。
[0004] 提高電池壽命傳統(tǒng)的方法是選擇高純度的材料以及嚴格的工藝控制，大大的增加 了制造成本，收效也甚微。
[0005]目前部分新的解決方案為在負極表面補充金屬鋰，通過自身反應，首次充電消耗 鋰離子，這種方法只能提供首次充電消耗的鋰的量，并且工藝控制難度大大增高，環(huán)境要求 也大大提高，從而極大提升了電池成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的一個目的在于：提供一種鋰離子電池集流體，以增加電池循環(huán)過程中的 可逆鋰離子的量，并且持續(xù)提供可逆的鋰離子，提高電極材料的利用率，從而提高電池能量 密度以及循環(huán)壽命。
[0007] 作為合金的集流體在首次充電過程中表面的鋰元素會氧化進入電解液形成鋰離 子，供負極形成SEI所消耗的鋰，并且合金的氧化過程是不可逆的過程，因此在放電過程 中鋰離子會進入正極材料中的空穴形成可逆的鋰離子。本發(fā)明采用鋰含量為〇.5wt%~ 5wt %，錯含量為95wt %~99. 5wt %的錯鋰合金作為集流體，隨著鋰元素的氧化進入電解 液，集流體上會出現(xiàn)微孔缺陷，電解液會進入微孔缺陷，讓集流體體相中的鋰接觸到電解液 從而被氧化以鋰離子態(tài)進入電解液，反復這個過程可以持續(xù)提供電池循環(huán)中消耗的可逆的 鋰，從而達到提高電池能量密度以及循環(huán)壽命的目的。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種鋰離子電池集流體，集流體由鋁鋰合金材料制成，鋰的 含量為0· 5wt %~5wt %，鋁的含量為95wt %~99. 5wt %。
[0009] 作為本發(fā)明鋰離子電池集流體的進一步改進，所述鋁鋰合金材料中，鋰的含量為 0· 5wt % ~4wt %，錯的含量為 96wt % ~99. 5wt %。
[0010] 作為本發(fā)明鋰離子電池集流體的進一步改進，所述鋁鋰合金材料中，所述鋁鋰合 金材料中，鋰的含量為1. 5wt%~4wt%，錯的含量為96wt%~98. 5wt%。
[0011] 作為本發(fā)明鋰離子電池集流體的進一步改進，所述鋁鋰合金材料中，所述鋰的含 量為2wt %，鋁的含量為98wt %。
[0012] 作為本發(fā)明鋰離子電池集流體的進一步改進，所述鋁鋰合金材料中，所述集流體 的厚度為5~30um〇
[0013] 作為本發(fā)明鋰離子電池集流體的進一步改進，所述鋁鋰合金材料中，所述集流體 的厚度為7~23um〇
[0014] 作為本發(fā)明鋰離子電池集流體的進一步改進，所述鋁鋰合金材料中，所述集流體 的熔點為580~650°C。
[0015] 本發(fā)明還提供了另一種鋰離子電池集流體，包括極耳和集流條；其中所述集流條 由錯鋰合金材料制成。
[0016] 作為本發(fā)明鋰離子電池集流體的進一步改進，制備所述集流條的鋁鋰合金材料 中，鋰的含量為〇· 5wt%~5wt%，鋁的含量為95wt%~99. 5wt%。
[0017] 作為本發(fā)明鋰離子電池集流體的進一步改進，制備所述集流條的鋁鋰合金材料 中，鋰的含量為1. 5wt%~4wt%，錯的含量為96wt%~98. 5wt%。
[0018] 作為本發(fā)明鋰離子電池集流體的進一步改進，制備所述集流條的鋁鋰合金材料 中，所述鋰的含量為2wt %，鋁的含量為98wt %。
[0019] 作為本發(fā)明鋰離子電池集流體的進一步改進，所述集流條的厚度為5~30um。
[0020] 作為本發(fā)明鋰離子電池集流體的進一步改進，所述集流條的厚度為7~23um。
[0021] 作為本發(fā)明鋰離子電池集流體的進一步改進，制備所述集流條的鋁鋰合金的熔點 為 580 ~650 Γ。
[0022] 本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池正極片，包括上述集流體和涂布在上述集流體兩 面的正極漿料。
[0023] 作為本發(fā)明的鋰離子電池正極片的進一步改進，所述正極漿料包括鋰鎳鈷錳 (NMC)、導電碳粉（Super-P)、聚偏氟乙烯（PVDF)，質(zhì)量比為96:1.7:2.3。
[0024] 本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池，包括正極片和負極片，其中正極片包括上述集 流體和涂布在上述集流體兩面的正極漿料。
[0025] 本發(fā)明還提供了一種制備集流體的方法，包括如下步驟：
[0026] (1)按照鋁鋰合金的重量百分比要求配料；
[0027] (2)熔煉；恪煉溫度為680 °C~780 °C ;
[0028] (3)澆鑄成鑄錠；并對對所述鑄錠進行剝皮
[0029] (4)將剝皮后的鑄錠進行均勻化處理；將均勻化處理后的鑄錠進行二次均勻化處 理；
[0030] (5)將經(jīng)過所述二次均勻化處理的鑄錠鍛造加工成所需厚度的集流體。
[0031] 作為本發(fā)明的制備集流體的方法的改進，步驟（1)中的質(zhì)量百分比為鋰0.5~5 份，鋁95~99. 5份；
[0032] 作為本發(fā)明的制備集流體的方法的改進，步驟（3)中所述的澆鑄在氬氣保護環(huán)境 下進行；
[0033] 作為本發(fā)明的制備集流體的方法的改進，步驟（4)中所述的均勻化處理是在 470°C下進行24h ;步驟（4)中所述的二次均勻化處理是在490°C下進行48h ;
[0034] 作為本發(fā)明的制備集流體的方法的改進，步驟（5)中所述的鍛造加工在450°C的 條件下進行；
[0035] 本發(fā)明的制備集流體的方法中制得的鋁鋰合金厚度為5~30um。
[0036] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明采用鋰含量在0. 5wt%~5wt%鋁鋰合金作為集 流體，可以有效提供電池首次充電負極所消耗的鋰離子，使電池的能量密度最高可以提高 5%以上；并且，在可以在循環(huán)過程中持續(xù)提供電池循環(huán)中消耗的可逆的鋰離子，從而起到 改善循環(huán)的作用，使電池的循環(huán)壽命最高可以提高30 %以上；同時采用鋁鋰合金集流體可 以有效增強集流體的強度改善正極的冷乳帶來的形變。
【具體實施方式】
[0037] 以下將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明技術(shù)方案進一步地詳述，但本發(fā)明的實施例不 限于此。
[0038] 圖1為以實施例1得到的鋁鋰合金材料為集流體相對于以同樣厚度的純鋁箱為集 流體所組裝的鋰離子電池循環(huán)壽命對比圖；
[0039] 圖2為以實施例2得到的鋁鋰合金材料為集流體相對于以同樣厚度的純鋁箱為集 流體所組裝的鋰離子電池循環(huán)壽命對比圖；
[0040] 圖3為以實施例3得到的鋁鋰合金材料為集流體相對于以同樣厚度的純鋁箱為集 流體所組裝的鋰離子電池循環(huán)壽命對比圖；
[0041] 圖4為以實施例4得到的鋁鋰合金材料為集流體相對于以同樣厚度的純鋁箱為集 流體所組裝的鋰離子電池循環(huán)壽命對比圖；
[0042] 圖5為以實施例5得到的鋁鋰合金材料為集流體相對于以同樣厚度的純鋁箱為集 流體所組裝的鋰離子電池循環(huán)壽命對比圖；
[0043] 圖6為以實施例6得到的鋁鋰合金材料為集流體相對于以同樣厚度的純鋁箱為集 流體所組裝的鋰離子電池循環(huán)壽命對比圖；
[0044] 圖7為在以鋰鎳鈷錳為正極材料的半電池中，以實施例3得到的鋁鋰合金材料為 集流體相對于以純鋁箱為集流體的首次的充放電曲線對比圖；
[0045] 圖8為在以錳酸鋰