[go: up one dir, main page]

CN112635701A - 一种锂电池电极及其干法制备方法和应用 - Google Patents

一种锂电池电极及其干法制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN112635701A
CN112635701A CN202011523138.1A CN202011523138A CN112635701A CN 112635701 A CN112635701 A CN 112635701A CN 202011523138 A CN202011523138 A CN 202011523138A CN 112635701 A CN112635701 A CN 112635701A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coating layer
electrode
dry
lithium
binder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011523138.1A
Other languages
English (en)
Inventor
毛泽民
桂鲁哲
桂客
李立飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianmu Lake Institute of Advanced Energy Storage Technologies Co Ltd
Original Assignee
Tianmu Lake Institute of Advanced Energy Storage Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianmu Lake Institute of Advanced Energy Storage Technologies Co Ltd filed Critical Tianmu Lake Institute of Advanced Energy Storage Technologies Co Ltd
Priority to CN202011523138.1A priority Critical patent/CN112635701A/zh
Publication of CN112635701A publication Critical patent/CN112635701A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/043—Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
    • H01M4/0435—Rolling or calendering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0471—Processes of manufacture in general involving thermal treatment, e.g. firing, sintering, backing particulate active material, thermal decomposition, pyrolysis
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H01M4/622—Binders being polymers
    • H01M4/623—Binders being polymers fluorinated polymers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明涉及一种锂电池电极及其干法制备方法和应用；所述方法包括：按照所需比例将第一导电剂与第一粘结剂混合，涂覆于箔材上，形成第一涂布层；再按照所需比例将电极材料、第二导电剂和第二粘接剂放入密闭搅拌器进行干法混合，得到电极浆料；将所述电极浆料涂覆在所述第一涂布层上形成第二涂布层；在设定温度和设定压力下对载有所述第一涂布层和第二涂布层的箔材进行热压，得到所述锂电池电极。

Description

一种锂电池电极及其干法制备方法和应用
技术领域
本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种锂电池电极及其干法制备方法和应用。
背景技术
现代社会经济和科技的快速发展，使得传统的锂离子电池性能已经不能满足当前的能源需求。快速发展的电动汽车、智能化消费电子设备等领域都迫切地需要更高能量密度、长循环寿命低、低成本、高安全性的锂离子电池。
目前在正负极方面，对材料容量的要求越来越高的同时，对正负极极片稳定性和一致性也是提出了更高的要求。目前，国内各企业和研究单位的研发重点主要放在开发以NCM811/NCA/LiCoO2/LRM为正极和高容量硅基材料为负极如SiO、纳米硅，这些材料是有希望实现高能量密度的锂离子电池，但是如何在控制生产成本的前提下，通过优化加工工艺来改善循环性能和循环寿命。
目前，锂离子电池电极通过在集流体上涂覆活性材料、导电剂、粘接剂和溶剂组成的混合浆料来制备，随后暴露于一种或多种环境中，包括并且不限于空气对流、加热、减压、热辐射等，使混合浆料干燥。采用多种步骤结合的干燥方式往往能够造成一个更加均匀的粘接剂和导电碳材料分布，这就能减少电极极化和表现出更好的循环性能。
然而，在含有溶剂的电极制备过程中，过程参数(温度、气流、压力和热辐射等)显著影响最终电极的微观结构，高温等干燥过程参数变化会导致干燥速率增加，粘接剂在靠近蒸发表面积聚，靠近集流体附近耗尽。粘接剂分布不均匀会造成电极和集流体之间粘接力降低、电阻增加、容量降低。
除溶剂挥发造成的对电化学性能的影响，在正负极电极制备中，所用到的溶剂通常是含有有机溶剂的有毒溶剂，在制造成本较高的同时，容易造成环境污染及破坏。
除了上述的湿法制备电极(即含溶剂体系)，目前也在发展干法电极技术，湿法中溶剂挥发所造成的粘结剂迁移问题以及溶剂污染问题，在干法中均能得到有效解决。但是目前常用的干法电极制备对于热压工艺要求较高，普通设备难以达到工艺对于压力的要求，因此适用性不好。
发明内容
本发明实施例提供了一种锂电池电极及其干法制备方法和应用。通过导电剂、粘结剂的分次涂布，再结合干法电极热压制备，不但避免了传统含有溶剂的电极制备造成得粘结剂随溶剂扩散而迁移造成分散不均匀得问题，也合理控制了热压工艺的温度和压力，具有更好的可实施性。
第一方面，本发明实施例提供了一种锂电池电极的干法制备方法，所述制备方法包括：
按照所需比例将第一导电剂与第一粘结剂混合，涂覆于箔材上，形成第一涂布层；
再按照所需比例将电极材料、第二导电剂和第二粘接剂放入密闭搅拌器进行干法混合，得到电极浆料；
将所述电极浆料涂覆在所述第一涂布层上形成第二涂布层；
在设定温度和设定压力下对载有所述第一涂布层和第二涂布层的箔材进行热压，得到所述锂电池电极。
优选的，所述第一导电剂包括：炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯中一种或者几种的结合；
所述第一粘结剂包括：丁苯橡胶、羟甲基纤维素钠、聚苯烯酸类、聚丙烯腈、海藻酸钠、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯中一种或者几种的结合；
所述第二导电剂包括：炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯中一种或者几种的结合；
所述第二粘结剂包括：丁苯橡胶、羟甲基纤维素钠、聚苯烯酸类、聚丙烯腈、海藻酸钠、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯中一种或者几种的结合；
所述第一导电剂与所述第二导电剂为同种材料或不同材料；所述第一粘结剂与所述第二粘结剂为同种材料或不同材料。
优选的，所述方法还包括：
根据第一粘结剂的玻璃化转变温度和第二粘结剂的玻璃化转变温度中较高的一个确定基准温度；将高于所述基准温度1℃-20℃的温度范围确定为所述热压的设定温度的范围；或者
设定所述热压的设定温度在100℃-150℃。
优选的，所述设定压力为1MPa-5Mpa。
优选的，所述电极材料包括正极材料或负极材料中的任一种；
所述正极材料包括镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂中的一种或者几种组合；
所述负极材料包括纳米硅、硅氧、硅碳、石墨、软碳、硬碳中的一种或者几种组合。
优选的，所述第一涂布层中，所述第一导电剂占所述第一涂布层的质量百分比为0.1％-50％；
所述第二涂布层中，所述电极材料占所述第二涂布层的质量百分比为80％-98％；所述第二导电剂占所述第二涂布层的质量百分比为0.1％-10％；所述第二粘结剂占所述第二涂布层的质量百分比为0.1％-10％。
优选的，所述第一涂布层与所述第二涂布层的质量比为1：20-1：2。
第二方面，本发明实施例提供了一种采用第一方面所述的锂电池电极的干法制备方法制备得到的锂电池电极。
第三方面，本发明实施例提供了一种锂电池，包括上述第二方面所述的锂电池电极。
优选的，所述锂电池包括液态锂离子电池、混合固液锂离子电池、混合固液金属锂电池、全固态锂离子电池以及全固态金属锂电池中的任一种。
本发明实施例提供的锂电池电极的干法制备方法，通过使用干法混合替代常规的传统的挥发性溶剂进行电极材料的混浆工艺，有效地解决了传统的挥发性溶剂在加热清除过程中会造成粘接剂迁移的问题，也避免了传统的挥发性溶剂在加热清除过程中随着表层溶剂的干燥，内层溶剂逐渐向表层扩散会导致内层粘接剂随着溶剂迁移至靠近表层侧，对电池电化学性能产生影响的问题。当然，也避免了传统挥发性有机溶剂容易产生废水废气，对环境产生破坏，有害于人体健康的不利因素。
本发明提供的锂电池电极的干法制备方法，开创了一种新型的干法工艺，因其锂离子电池混浆不含溶剂，粘接剂固体不会随着溶剂扩散而迁移，粘接剂能够均匀地分散于整个电极体系中；因为采用了在中间多加一层粘结剂层的结构，使得锂离子电池电极涂层与集流体粘接性能得到提升。该体系不含水分，可适用怕水的高比能正极材料，也因为没有有机溶剂挥发，更加绿色、安全。同时，粘接剂均匀地分布于整个电极体系中，箔材与电极材料之间导电性不受影响，从而锂离子电极材料具有较低的内阻，较好的循环稳定性和倍率性能。
附图说明
下面通过附图和实施例，对本发明实施例的技术方案做进一步详细描述。
图1为本发明实施例提供的锂电池电极的干法制备方法流程图；
图2为本发明实施例提供的实施例1与对比例1的电池在0.1C下100周循环性能对比图；
图3为本发明实施例提供的实施例1与对比例1的电池在0.2C、1C、2C、3C、5C、7C、10C下的倍率充放电性能对比图。
具体实施方式
下面通过附图和具体的实施例，对本发明进行进一步的说明，但应当理解为这些实施例仅仅是用于更详细说明之用，而不应理解为用以任何形式限制本发明，即并不意于限制本发明的保护范围。
本发明实施例提供了一种锂电池电极的干法制备方法，其主要方法步骤如图1所示，包括：
步骤110，按照所需比例将第一导电剂与第一粘结剂混合，涂覆于箔材上，形成第一涂布层；
其中，电极材料包括正极材料或负极材料中的任一种；
正极材料包括镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂中的一种或者几种组合；
负极材料包括纳米硅、硅氧、硅碳、石墨、软碳、硬碳中的一种或者几种组合；
箔材可以选自常规使用的铝箔、铜箔等。
第一导电剂包括炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯中一种或者几种的结合；
第一粘结剂包括：丁苯橡胶、羟甲基纤维素钠、聚苯烯酸类、聚丙烯腈、海藻酸钠、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯中一种或者几种的结合。
第一涂布层中，第一导电剂占第一涂布层的质量百分比为0.1％-50％。
步骤120，按照所需比例将电极材料、第二导电剂和第二粘接剂放入密闭搅拌器进行干法混合，得到电极浆料；
具体的，第二导电剂包括：炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯中一种或者几种的结合；
第二粘结剂包括：丁苯橡胶、羟甲基纤维素钠、聚苯烯酸类、聚丙烯腈、海藻酸钠、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯中一种或者几种的结合；
在具体实施中，第一导电剂与第二导电剂可以具体选用同种材料或不同材料；第一粘结剂与第二粘结剂也可以具体选用同种材料或不同材料。
可选的，干法混合的搅拌速率为100rmp-2000rpm，混合时间为0.5小时-4小时。
步骤130，将电极浆料涂覆在第一涂布层上形成第二涂布层；
第二涂布层中，电极材料占所述第二涂布层的质量百分比为80％-98％；第二导电剂占第二涂布层的质量百分比为0.1％-10％；第二粘结剂占第二涂布层的质量百分比为0.1％-10％。
第一涂布层与第二涂布层的质量比为1：20-1：2。优选为1：10。
步骤140，在设定温度和设定压力下对载有第一涂布层和第二涂布层的箔材进行热压，得到锂电池电极。
具体的，设定温度可以根据第一粘结剂的玻璃化转变温度和第二粘结剂的玻璃化转变温度来确定其范围。
在一个具体的例子中，以第一粘结剂的玻璃化转变温度和第二粘结剂的玻璃化转变温度中较高的一个作为基准温度，然后将高于基准温度1℃-20℃的温度范围确定为热压的设定温度的范围。其主要目的是使粘结剂从玻璃态进入高弹态，有利于电极材料的成型与粘结。
在另一个具体的例子中，设定热压的设定温度在100℃-150℃。该温度可以基本满足使各种粘结剂从玻璃态进入高弹态。
在优选的例子中，在第一粘结剂和第二粘结剂的选用上，可以采用同种粘结剂，或者玻璃化转变温度较为接近的两种粘结剂。
热压的设定压力为1MPa-5Mpa。
采用上述方法制备得到的锂电池电极，可以用作锂电池电极，具体可以用于液态锂离子电池、混合固液锂离子电池、混合固液金属锂电池、全固态锂离子电池以及全固态金属锂电池等电池体系中。
本发明实施例提供的锂电池电极的干法制备方法，与现有技术相比具有如下优点：
1.锂离子电池混浆不含溶剂，粘接剂固体不会随着溶剂扩散而迁移，粘接剂能够均匀地分散于整个电极体系中；2.锂离子电池电极涂层与集流体粘接性能得到提升，因为中间添加了一层粘结剂层；3.锂离子电池电极内阻下降，相应的倍率性能变好；4.体系内没有有机溶剂挥发，绿色安全；5.溶剂中无水分，可适用怕水的高比能正极材料；6.箔材与电极材料之间导电性不受影响。因此本发明的锂离子电极材料具有较好的循环稳定性、存储寿命、高温性能、安全性能以及倍率性能。
为更好的理解本发明提供的技术方案，下述以多个具体实例分别说明应用本发明上述实施例提供的方法制备锂电池电极的具体过程，以及将其应用于锂电池的方法和电池特性。
实施例1
本实施例提供一种锂电池电极的干法电极制备方法，包括以下步骤：
将碳纳米管(CNTs)分散于聚偏氟乙烯(PVDF)溶液中，其中CNTs占分散液的5wt％，将分散液涂覆于铜箔表面；
按照90：5：2.5：2.5的质量比将石墨负极材料、导电剂导电炭黑(SP)和粘接剂丁苯橡胶及羧甲基纤维素钠(CMC)置于密闭搅拌器内进行干法混合，搅拌速率为2000rpm，搅拌状态保持1小时,完成后将混合浆料涂布在已涂覆分散液的铜箔上，进行热压，热压温度为150℃，热压压力为1MPa，得到负极极片。其中第一层涂覆的分散液构成的第一涂布层与第二层涂覆的混合浆料构成的第二涂布层的质量比为1：10。
为方便说明本发明制备方法所得材料的特性，还采用如下方法制备对比例1用于对比：
对比例1
将一定比例CMC粘接剂分散至水中，随后加入石墨负极材料及导电碳黑SP搅拌均匀，最后加入丁苯橡胶，形成负极浆料，具体组份为：石墨负极材料、导电碳黑、丁苯橡胶和CMC的质量比为90：5：2.5：2.5。将负极浆料经涂布后放入80℃鼓风干燥箱中干燥，得到对比用电极。
将实施例1所得负极极片与对比例1以传统湿法混浆制备得到的负极极片分别进行剥离测试对比(见表1)，对在-30摄氏度下四探针法测得的面电阻进行对比(见表2)。
电极制备方式 剥离强度(N/cm) 剥离力(N)
干法制备 0.0235 0.2417
湿法制备 0.0072 0.1790
表1
电极制备方式 面电阻(mΩ)
干法制备 4.66
湿法制备 6.32
表2
可见采用本发明实施例提供的干法制备的电极，在粘接能力的表现上优于传统的湿法制备的电极，同时具有更小的面电阻，有利于电极内阻的降低。
将实施例1和对比例1分别制作扣式电池作性能对比。其中采用Celgard2300型号隔膜，金属锂为对电极，碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二甲酯(dimethyl carbonate,DMC)+1MLiPF6为电解液。经测试，采用本实施例方法制备的电极，0.1C下100周循环性能比传统加热干燥的提升了50％(见图2)，倍率充放电性能也有所提升(见图3)。
实施例2
本实施例提供一种锂电池电极的干法制备方法，包括以下步骤：
将碳纳米管(CNTs)分散于聚偏氟乙烯(PVDF)溶液中，其中CNTs占分散液的25wt％，将分散液涂覆于铜箔表面；
按照88：6：3：3的质量比将硅氧负极材料、导电剂导电炭黑(SP)和粘接剂丁苯橡胶及羧甲基纤维素钠(CMC)置于密闭搅拌器内进行干法混合，搅拌速率为1600rpm，搅拌状态保持1小时,完成后将混合浆料涂布在已涂覆分散液的铜箔上，进行热压，热压温度为120℃，热压压力为3MPa，得到负极极片。其中第一层涂覆的分散液构成的第一涂布层与第二层涂覆的混合浆料构成的第二涂布层的质量比为1：10。
实施例3
本实施例提供一种锂电池电极的干法制备方法，包括以下步骤：
将导电炭黑(SP)分散于丁苯橡胶(SBR)溶液中，其中SP占分散液的20wt％，将分散液涂覆于铜箔表面；
按照80：10：5：5的质量比将纳米硅负极材料、导电剂导电炭黑(SP)和粘接剂丁苯橡胶及羧甲基纤维素钠(CMC)置于密闭搅拌器内进行干法混合，搅拌速率为1200rpm，搅拌状态保持3小时,完成后将混合浆料涂布在已涂覆分散液的铜箔上，进行热压，热压温度为140℃，热压压力为1.5MPa，得到负极极片。其中第一层涂覆的分散液构成的第一涂布层与第二层涂覆的混合浆料构成的第二涂布层的质量比为1：10。
实施例4
本实施例提供一种锂电池电极的干法制备方法，包括以下步骤：
将导电炭黑(SP)分散于聚偏氟乙烯(PVDF)溶液中，其中SP占分散液的20wt％，将分散液涂覆于铝箔表面；
按照80：10：10的质量比将钴酸锂正极材料、导电剂导电炭黑(SP)和粘接剂PVDF置于密闭搅拌器内进行干法混合，搅拌速率为2000rpm，搅拌状态保持2小时,完成后将混合浆料涂布在已涂覆分散液的铝箔上，进行热压，热压温度为120℃，热压压力为5MPa，得到正极极片。其中第一层涂覆的分散液构成的第一涂布层与第二层涂覆的混合浆料构成的第二涂布层的质量比为1：10。
实施例5
将碳纳米管(CNTs)分散于聚偏氟乙烯(PVDF)溶液中，其中CNTs占分散液的50wt％，将分散液涂覆于铝箔表面；
按照80：10：10的质量比将锰酸锂正极材料、导电剂导电炭黑(SP)和粘接剂PVDF置于密闭搅拌器内进行干法混合，搅拌速率为1400rpm，搅拌状态保持1小时,完成后将混合浆料涂布在已涂覆分散液的铝箔上，进行热压，热压温度为120℃，热压压力为2.5MPa，得到正极极片。其中第一层涂覆的分散液构成的第一涂布层与第二层涂覆的混合浆料构成的第二涂布层的质量比为1：10。
实施例6
将碳纳米管(CNTs)分散于聚偏氟乙烯(PVDF)溶液中，其中CNTs占分散液的35wt％，将分散液涂覆于铝箔表面；
按照70：15：15的质量比将镍钴锰酸锂正极材料、导电剂导电炭黑(SP)和粘接剂PVDF置于密闭搅拌器内进行干法混合，搅拌速率为1500rpm，搅拌状态保持2.5小时,完成后将混合浆料涂布在已涂覆分散液的铝箔上，进行热压，热压温度为110℃，热压压力为1.5MPa，得到正极极片。其中第一层涂覆的分散液构成的第一涂布层与第二层涂覆的混合浆料构成的第二涂布层的质量比为1：10。
本发明提出了一种锂电池电极的干法制备方法，开创了一种新型的干法工艺，因其锂离子电池混浆不含溶剂，粘接剂固体不会随着溶剂扩散而迁移，粘接剂能够均匀地分散于整个电极体系中；因为采用了在中间多加一层粘结剂层的结构，使得锂离子电池电极涂层与集流体粘接性能得到提升。该体系不含水分，可适用怕水的高比能正极材料，也因为没有有机溶剂挥发，更加绿色、安全。同时，粘接剂均匀地分布于整个电极体系中，箔材与电极材料之间导电性不受影响，从而锂离子电极材料具有较低的内阻，较好的循环稳定性和倍率性能。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂电池电极的干法制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
按照所需比例将第一导电剂与第一粘结剂混合，涂覆于箔材上，形成第一涂布层；
再按照所需比例将电极材料、第二导电剂和第二粘接剂放入密闭搅拌器进行干法混合，得到电极浆料；
将所述电极浆料涂覆在所述第一涂布层上形成第二涂布层；
在设定温度和设定压力下对载有所述第一涂布层和第二涂布层的箔材进行热压，得到所述锂电池电极。
2.根据权利要求1所述的干法制备方法，其特征在于，所述第一导电剂包括：炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯中一种或者几种的结合；
所述第一粘结剂包括：丁苯橡胶、羟甲基纤维素钠、聚苯烯酸类、聚丙烯腈、海藻酸钠、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯中一种或者几种的结合；
所述第二导电剂包括：炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯中一种或者几种的结合；
所述第二粘结剂包括：丁苯橡胶、羟甲基纤维素钠、聚苯烯酸类、聚丙烯腈、海藻酸钠、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯中一种或者几种的结合；
所述第一导电剂与所述第二导电剂为同种材料或不同材料；所述第一粘结剂与所述第二粘结剂为同种材料或不同材料。
3.根据权利要求1所述的干法制备方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据第一粘结剂的玻璃化转变温度和第二粘结剂的玻璃化转变温度中较高的一个确定基准温度；将高于所述基准温度1℃-20℃的温度范围确定为所述热压的设定温度的范围；或者
设定所述热压的设定温度在100℃-150℃。
4.根据权利要求1所述的干法制备方法，其特征在于，所述设定压力为1MPa-5Mpa。
5.根据权利要求1所述的干法制备方法，其特征在于，所述电极材料包括正极材料或负极材料中的任一种；
所述正极材料包括镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂中的一种或者几种组合；
所述负极材料包括纳米硅、硅氧、硅碳、石墨、软碳、硬碳中的一种或者几种组合。
6.根据权利要求1所述的干法制备方法，其特征在于，
所述第一涂布层中，所述第一导电剂占所述第一涂布层的质量百分比为0.1％-50％；
所述第二涂布层中，所述电极材料占所述第二涂布层的质量百分比为80％-98％；所述第二导电剂占所述第二涂布层的质量百分比为0.1％-10％；所述第二粘结剂占所述第二涂布层的质量百分比为0.1％-10％。
7.根据权利要求1所述的干法制备方法，其特征在于，所述第一涂布层与所述第二涂布层的质量比为1：20-1：2。
8.一种采用上述权利要求1-7任一所述的锂电池电极的干法制备方法制备得到的锂电池电极。
9.一种锂电池，其特征在于，所述锂电池包括上述权利要求7所述的锂电池电极。
10.根据权利要求9所述的锂电池，其特征在于，所述锂电池包括液态锂离子电池、混合固液锂离子电池、混合固液金属锂电池、全固态锂离子电池以及全固态金属锂电池中的任一种。
CN202011523138.1A 2020-12-21 2020-12-21 一种锂电池电极及其干法制备方法和应用 Pending CN112635701A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011523138.1A CN112635701A (zh) 2020-12-21 2020-12-21 一种锂电池电极及其干法制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011523138.1A CN112635701A (zh) 2020-12-21 2020-12-21 一种锂电池电极及其干法制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112635701A true CN112635701A (zh) 2021-04-09

Family

ID=75320439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011523138.1A Pending CN112635701A (zh) 2020-12-21 2020-12-21 一种锂电池电极及其干法制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112635701A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113140691A (zh) * 2021-04-20 2021-07-20 凯博能源科技有限公司 电池及其制备方法
CN114824280A (zh) * 2022-06-27 2022-07-29 蚂蚁新能源科技(天津)有限公司 锂离子电池干法电极用复合正极材料及其制备方法和应用
CN115939301A (zh) * 2021-08-27 2023-04-07 深圳市莫提尔科技有限公司 一种双层导电胶干法涂布的极片及其制备工艺
WO2025017630A1 (en) * 2023-07-14 2025-01-23 Ola Electric Mobility Limited Dry electrode preparation

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1449068A (zh) * 2002-03-28 2003-10-15 Tdk株式会社 锂二次电池
WO2014083950A1 (ja) * 2012-11-29 2014-06-05 株式会社日立製作所 リチウムイオン二次電池及びその製造方法
CN104300128A (zh) * 2013-07-18 2015-01-21 中国科学院大连化学物理研究所 一种锂硫电池一体化膜电极结构及其制备方法
CN104769753A (zh) * 2012-11-26 2015-07-08 日本瑞翁株式会社 电极/隔板叠层体的制造方法以及锂离子二次电池
CN105070879A (zh) * 2015-07-30 2015-11-18 河北中智电池制造有限公司 一种节能环保型锂电池极片制备工艺及设备
CN107408673A (zh) * 2015-03-24 2017-11-28 日本瑞翁株式会社 二次电池正极用浆料组合物的制造方法、二次电池用正极、以及二次电池
US20180175366A1 (en) * 2015-06-26 2018-06-21 Florida State University Research Foundation, Inc. Dry process method for producing electrodes for electrochemical devices and electrodes for electrochemical devices
US20190140254A1 (en) * 2016-12-12 2019-05-09 Lg Chem, Ltd. Method for manufacturing electrode for lithium secondary battery
CN109755473A (zh) * 2018-12-29 2019-05-14 池州市修典新能源科技有限公司 一种锂电池电极的干法制备方法
CN111342053A (zh) * 2020-03-02 2020-06-26 太仓中科赛诺新能源科技有限公司 一种柔性一体化电极片及其制备方法与应用

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1449068A (zh) * 2002-03-28 2003-10-15 Tdk株式会社 锂二次电池
CN104769753A (zh) * 2012-11-26 2015-07-08 日本瑞翁株式会社 电极/隔板叠层体的制造方法以及锂离子二次电池
WO2014083950A1 (ja) * 2012-11-29 2014-06-05 株式会社日立製作所 リチウムイオン二次電池及びその製造方法
CN104300128A (zh) * 2013-07-18 2015-01-21 中国科学院大连化学物理研究所 一种锂硫电池一体化膜电极结构及其制备方法
CN107408673A (zh) * 2015-03-24 2017-11-28 日本瑞翁株式会社 二次电池正极用浆料组合物的制造方法、二次电池用正极、以及二次电池
US20180175366A1 (en) * 2015-06-26 2018-06-21 Florida State University Research Foundation, Inc. Dry process method for producing electrodes for electrochemical devices and electrodes for electrochemical devices
CN105070879A (zh) * 2015-07-30 2015-11-18 河北中智电池制造有限公司 一种节能环保型锂电池极片制备工艺及设备
US20190140254A1 (en) * 2016-12-12 2019-05-09 Lg Chem, Ltd. Method for manufacturing electrode for lithium secondary battery
CN109755473A (zh) * 2018-12-29 2019-05-14 池州市修典新能源科技有限公司 一种锂电池电极的干法制备方法
CN111342053A (zh) * 2020-03-02 2020-06-26 太仓中科赛诺新能源科技有限公司 一种柔性一体化电极片及其制备方法与应用

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113140691A (zh) * 2021-04-20 2021-07-20 凯博能源科技有限公司 电池及其制备方法
CN113140691B (zh) * 2021-04-20 2022-03-22 凯博能源科技有限公司 电池及其制备方法
CN115939301A (zh) * 2021-08-27 2023-04-07 深圳市莫提尔科技有限公司 一种双层导电胶干法涂布的极片及其制备工艺
CN114824280A (zh) * 2022-06-27 2022-07-29 蚂蚁新能源科技(天津)有限公司 锂离子电池干法电极用复合正极材料及其制备方法和应用
CN114824280B (zh) * 2022-06-27 2022-09-06 蚂蚁新能源科技(天津)有限公司 锂离子电池干法电极用复合正极材料及其制备方法和应用
WO2025017630A1 (en) * 2023-07-14 2025-01-23 Ola Electric Mobility Limited Dry electrode preparation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110556511B (zh) 循环性能优异的锂电池负极极片及其制备方法、锂离子电池
JP7269571B2 (ja) 全固体電池の製造方法
CN112635701A (zh) 一种锂电池电极及其干法制备方法和应用
CN109004287A (zh) 一种含有ptc效应集流体的锂离子电池的制备方法
CN102163720A (zh) 一种锂离子电池用硫化锂-多孔碳复合正极材料及制备方法
CN111987375A (zh) 勃姆石/惰性锂粉复合浆料、补锂负极片、其制备方法和锂离子电池
CN108899522B (zh) 一种高容量硅碳负极材料、制备方法及应用
CN110247009A (zh) 一种防过充隔膜及其制备方法和锂离子电池
CN114976263B (zh) 正极和电解质一体化的固态电池及其制备方法
CN110993953B (zh) 正极片、固态化学电源及制备方法
CN111420853A (zh) 一种用以抑制粘结剂迁移的极片干燥方法、极片和电池
CN111244454A (zh) 一种高比例硅负极水系复合粘结剂及其应用
CN111864205A (zh) 硫化物固态电池正极极片及硫化物固态电池
CN118763293B (zh) 一种正极-固态电解质一体材料及其制备方法、应用
CN109638260B (zh) 一种炭包覆石墨负极材料的制备方法
CN112164769A (zh) 一种基于聚酰亚胺基电极粘结剂的硅基负极材料的制备方法
CN115700935A (zh) 正极集流体固态电解质涂层、正极极片及制备方法和应用
CN109119637B (zh) 集流体涂层、极片、锂离子电池及其制备方法
CN115172667B (zh) 一种电池负极片及其制备方法、应用其的锂离子电池
CN110649250A (zh) 一种石墨烯/硫复合材料的制备方法及其在锂硫电池中的应用
CN112103475A (zh) 一种利用超临界集流体制备锂电池电极的方法和电极
CN115939383B (zh) 正极浆料、正极片及电池
CN115513417A (zh) 硅基负极材料的制备方法
CN114447268A (zh) 一种复合锰酸锂正极片及其锂离子电池
CN109524623B (zh) 一种锂电池抗弯折负极片的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210409