[发明专利]一种锂离子二次电池用铝箔表面粗化布孔法

说明书

技术领域

本发明涉及电化学处理锂离子二次电池用集流体表面的方法，尤其涉及一种锂离子二次电池用集流体表面粗化布孔的方法。

背景技术

上世纪70年代，Whittingharn首先提出了用无机化合物TiS₂作为高比容量和高比功率型非水二次电池的正极材料。经过20多年的研究和探索，当前锂离子电池正极材料发展迅速，从最开始的层状钴酸锂(LiCoO₂)到层状LiNiO₂，LiMnO₂以及三种化合物的各种掺杂的计量或非计量化合物，再到尖晶石型化合物锰酸锂(LiMn₂O₄)及其掺杂型化合物，直至在充放电过程中具有极好的稳定性的多元酸根离子体系如LiMXO₄、Li₃M₂(XO₄)₃，其中M为Fe、Co、Mn、V等，X为P、S、Si、W等。人们已经意识到含锂过渡金属聚阴离子化合物在锂离子二次电池正极材料方面的应用具有非常强劲的优势。不少专利文献都报道了该种化合物，如：美国威伦斯技术公司所申请的CN00818502.6、CN00818499.2、CN01819694.2、CN03810033.9、CN0380100192.3、CN03819619.0、CN03817853.2、CN03810948.4、CN200480014147.0、CN200480011345.1、CN200480012457.9、CN200480031066.1；巴登-符腾堡太阳能和氢气研究中心于公益基金会的CN02811594.5；美国麻省理工学院的CN02827276.5；化合价技术股份有限公司申请的CN99813492.9、CN00806805.4、CN02821019.0、CN03805251.2；浙江大学申请的CN200410099216.4；立凯电能科技股份有限公司申请的CN200510076123.4；广州鸿森材料有限公司的CN200610035884.X；南开大学申请的CN200510122438.8；北大先行科技产业有限公司申请的CN200610011378.7；中国科学院物理研究所申请的CN200410003477.1；东北师范大学申请的CN200610016631.8；东莞新能源电子科技有限公司申请的CN200510035423.8。

虽然有了大量的合成含锂过渡金属聚阴离子化合物的实例，但目前市场上却很少有这类产品做成的成品电池出售。究其原因，主要在于含锂过渡金属聚阴离子化合物的粒度小，比表面积丰富，导致了该类材料的振实密度和压实密度较传统的钴酸锂及三元材料有相当大的差距。另外，大部分市售的该类材料都是活性材料与碳的复合物，呈亲水性，而作为集流体的铝箔为亲油性，因此该类材料在应用时覆箔效果非常差，从而影响了其应用。

众所周知，两物件的表面清洁度、润湿性、胶粘剂、表面物性影响两者之间的粘结力。对于锂离子电池用的同一厂家生产铝箔集流体而言，在不作其他特殊处理时，其表面清洁度、润湿性相差不大，常用的胶粘剂是PVDF，因而要提高材料对基体铝箔的附着力就必须对铝箔的表面进行处理，使之亲水疏油。目前，采用电化学技术对铝箔表面处理的方法主要包括铝箔表面的初始蚀孔的引发即布孔和铝箔蚀孔的扩大即扩孔两步骤。ZL94118454.4涉及的腐蚀电解电容器阳极铝箔的工艺包括两次浸泡、前级电解和后级电解过程，作用时间较长，容易造成铝箔表面剥脱，且前级电解液采用盐酸、硫酸、重铬酸盐和氟离子混合液为电解质，容易给体系带来杂质。CN200410064340.7公布了一种在低压阳极箔的表面布孔的方法。该法工序复杂，需经过两次氧化和除膜，用腐蚀液处理铝箔的时间较长，很可能导致铝箔中含有的大量杂质产生小沟道并合并成大沟道，从而发生表面剥蚀，使覆箔后铝箔与锂离子正极材料之间的应力分布不均匀。

发明内容

针对现有在锂离子电池用铝箔表面布孔方法的不足，为了解决含锂过渡金属聚阴离子化合物正极材料如磷酸铁锂，特别是高密度磷酸铁锂覆箔效果差的问题，本发明特提出一种工艺简单、快捷的铝箔表面改性方法，即通过电化学方法对铝箔表面粗化造孔，以增加含锂过渡金属聚阴离子化合物正极材料与铝箔的接触面积，进而增大材料与铝箔的附着力。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：