一種鋰離子電池的正極極片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種鋰離子電池的正極極片。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子二次電池由于具有高電壓、高能量密度的優(yōu)勢(shì)，成為應(yīng)用范圍最廣的二次電池之一。便攜式電子設(shè)備微型化、長(zhǎng)待機(jī)的不斷發(fā)展，作為電源的鋰離子電池，其能量密度尤其是體積能量密度不斷地提升，以滿足日益加劇的需求。如自從1997年P(guān)adhi等首次報(bào)道了 LiFePO4能可逆地嵌入和脫嵌鋰離子，可作為鋰離子電池正極材料以來(lái)，就引起人們的廣泛關(guān)注。1^?#04具有安全、環(huán)保、價(jià)格低廉、理論比容量高、性能穩(wěn)定等一系列優(yōu)點(diǎn)，有可能成為下一代鋰離子電池尤其是動(dòng)力電池的理想正極材料。但是純LiFePO4的電子電導(dǎo)率極低，從而導(dǎo)致其大電流充放電時(shí)容量衰減迅速，高倍率性差，因些提高其導(dǎo)電率是LiFePO4的主要研宄方向。
[0003]近年來(lái)，人們不斷在鋰離子正極材料方面不斷探索，作為一種電池正極材料，硅元素目前受到很多的關(guān)注。如果將鋰離子電池中常用的石墨正極換成硅正極的話，電池總電量有可能增加63%，而電池的重量和大小都可減少40%左右。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種鋰離子電池的正極極片，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:一種鋰離子電池的正極極片，包括正極活性材料層、集流體層、三維簇結(jié)構(gòu)層、硅涂層、隔熱層、摩擦凹槽，所述正極活性材料層涂覆于集流體層上，所述隔熱層均勻涂布在正極活性材料層上，所述摩擦凹槽均勻設(shè)置在集流體層上，所述三維簇結(jié)構(gòu)層附著于正極活性材料層上，所述硅涂層涂覆在三維簇結(jié)構(gòu)層上，所述硅涂層厚度為4-9微米。
[0006]優(yōu)選的，所述三維簇結(jié)構(gòu)層由至少一組錐形碳納米管聚合而成。
[0007]優(yōu)選的，所述隔熱層內(nèi)設(shè)有隔熱空心小顆粒。
[0008]優(yōu)選的，所述正極活性材料層由錳酸鋰層、磷酸亞鐵鋰層、磷酸錳鐵鋰層、磷酸釩鋰層、鈷酸鋰層、錳酸鋰層和硅酸亞鐵鋰層組成。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:該鋰離子電池的正極極片，由覆蓋硅涂層上的錐形碳納米管聚合而成的三維簇結(jié)構(gòu)層與常用的石墨基正電極相比，構(gòu)造出的鋰離子電池展現(xiàn)出很強(qiáng)的充放電性和卓越的循環(huán)穩(wěn)定性，其充電速度要快上將近16倍，同時(shí)電池總電量有可能增加63%，電池的重量和大小都可減少40%左右；集流體層表面設(shè)有摩擦凹槽，通過(guò)這種化學(xué)或物理的方法對(duì)集流體進(jìn)行表面刻蝕，形成粗糙表面，從而提高集流體與活性材料的附著力，不僅可緩解鋰離子電池電極在充放電過(guò)程中的體積變化，而且還可改善合金電極的高倍率充放電性能，與光滑銅片集流體電極相比，具有更好的循環(huán)性能，能顯著提高鋰離子電池的使用性能。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖中:1正極活性材料層、2集流體層、3三維簇結(jié)構(gòu)層、4硅涂層、5隔熱層和6摩擦凹槽。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0013]請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型提供一種技術(shù)方案:一種鋰離子電池的正極極片，包括正極活性材料層1、集流體層2、三維簇結(jié)構(gòu)層3、硅涂層4、隔熱層5、摩擦凹槽6，所述正極活性材料層I涂覆于集流體層2上，所述正極活性材料層I由錳酸鋰層、磷酸亞鐵鋰層、磷酸錳鐵鋰層、磷酸釩鋰層、鈷酸鋰層、錳酸鋰層和硅酸亞鐵鋰層組成，所述隔熱層5均勻涂布在正極活性材料層I上，所述隔熱層5內(nèi)設(shè)有隔熱空心小顆粒，所述隔熱空心小顆粒的空心體積與隔熱空心小顆粒的體積比為0.5，所述摩擦凹槽6均勻設(shè)置在集流體層2上，所述三維簇結(jié)構(gòu)層3附著于正極活性材料層I上，所述三維簇結(jié)構(gòu)層3由至少一組錐形碳納米管聚合而成，所述硅涂層4涂覆在三維簇結(jié)構(gòu)層3上，所述硅涂層3厚度為6微米，硅涂層上的錐形碳納米管聚合而成的三維簇結(jié)構(gòu)層與常用的石墨基正電極相比，構(gòu)造出的鋰離子電池展現(xiàn)出很強(qiáng)的充放電性和卓越的循環(huán)穩(wěn)定性，其充電速度要快上將近16倍，同時(shí)電池總電量有可能增加63%，電池的重量和大小都可減少40%左右；集流體層表面設(shè)有摩擦凹槽，通過(guò)這種化學(xué)或物理的方法對(duì)集流體進(jìn)行表面刻蝕，形成粗糙表面，從而提高集流體與活性材料的附著力，不僅可緩解鋰離子電池電極在充放電過(guò)程中的體積變化，而且還可改善合金電極的高倍率充放電性能，與光滑銅片集流體電極相比，具有更好的循環(huán)性能，能顯著提高鋰離子電池的使用性能。
[0014]工作原理:充電時(shí)，鋰離子從正極材料的晶格中脫出，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)后插入到負(fù)極材料的晶格中，使得負(fù)極富鋰，正極貧鋰；放電時(shí)鋰離子從負(fù)極材料的晶格中脫出，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)后插入到正極材料的晶格中，使得正極富鋰，負(fù)極貧鋰。這樣正負(fù)極材料在插入及脫出鋰離子時(shí)相對(duì)于金屬鋰的電位的差值，就是電池的工作電壓。
[0015]盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鋰離子電池的正極極片，包括正極活性材料層(1)、集流體層(2)、三維簇結(jié)構(gòu)層(3)、硅涂層(4)、隔熱層(5)、摩擦凹槽(6)，其特征在于:所述正極活性材料層(I)涂覆于集流體層(2)上，所述隔熱層(5)均勻涂布在正極活性材料層(I)上，所述摩擦凹槽(6)均勻設(shè)置在集流體層(2)上，所述三維簇結(jié)構(gòu)層(3)附著于正極活性材料層(I)上，所述硅涂層(4)涂覆在三維簇結(jié)構(gòu)層(3)上，所述硅涂層(4)厚度為4-9微米。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池的正極極片，其特征在于:所述三維簇結(jié)構(gòu)層(3)由至少一組錐形碳納米管聚合而成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池的正極極片，其特征在于:所述隔熱層(5)內(nèi)設(shè)有隔熱空心小顆粒。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池的正極極片，其特征在于:所述正極活性材料層(I)由錳酸鋰層、磷酸亞鐵鋰層、磷酸錳鐵鋰層、磷酸釩鋰層、鈷酸鋰層、錳酸鋰層和硅酸亞鐵鋰層的一種或幾種組成。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種鋰離子電池的正極極片,所述正極活性材料層涂覆于集流體層上，所述隔熱層均勻涂布在正極活性材料層上，所述摩擦凹槽均勻設(shè)置在集流體層上，所述三維簇結(jié)構(gòu)層附著于正極活性材料層上，所述硅涂層涂覆在三維簇結(jié)構(gòu)層上。該鋰離子電池的正極極片，由覆蓋硅涂層的錐形碳納米管聚合而成的三維簇結(jié)構(gòu)層與常用的石墨基正電極相比，構(gòu)造出的鋰離子電池展現(xiàn)出很強(qiáng)的充放電性和卓越的循環(huán)穩(wěn)定性，集流體層表面設(shè)有摩擦凹槽，通過(guò)這種化學(xué)或物理的方法對(duì)集流體進(jìn)行表面刻蝕，形成粗糙表面，從而提高集流體與活性材料的附著力，不僅可緩解鋰離子電池電極在充放電過(guò)程中的體積變化，而且還可改善合金電極的高倍率充放電性能。
【IPC分類】H01M4/13, H01M4/36
【公開(kāi)號(hào)】CN204651392
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520384698
【發(fā)明人】張學(xué)紅, 丁現(xiàn)亮, 楊忠彬, 常秀榮, 和明莉, 董新志, 劉琦
【申請(qǐng)人】新鄉(xiāng)市中天光源材料有限公司
【公開(kāi)日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年6月8日