[发明专利]一种磷酸铁锂电池用集流体及正极片的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种磷酸铁锂用集流体的电晕处理方法和磷酸铁锂锂离子电池正极片的制备方法。

背景技术

磷酸铁锂电池近年来发展迅速，主要得益于磷酸铁锂材料优良的安全性和长循环寿命，同时，受到撞击、高温等情况下，磷酸铁锂动力电池不会起火爆炸，因此非常适宜用做电动交通工具电池。另外，磷酸铁锂在储能电池、电动工具等领域也开始大量应用。

磷酸铁锂电池的核心技术是电池正极片的制造。由于磷酸铁锂材料的本征电导率低，在材料制造过程中必须进行碳包覆。同时在极片浆料的制造过程中要加入大量的导电剂，如超级炭黑(SuperP，SP)、乙炔黑、导电石墨等。导电剂都是具有较大比表面积的材料，过多地加入导电剂不仅会造成极片压实密度低、减小电池容量和体积比能量，而且会大量消耗粘结剂，在同等粘结剂比例下造成极片活性物质粘结不牢、易掉粉脱略、循环寿命减少等问题。

对需要高倍率放电的电池来说，其性能主要由正极决定。传统的电池正极极片制造，一般采用NMP(N-甲基吡咯烷酮)做溶剂，PVDF(聚偏氟乙烯)做为粘剂，超级炭黑(Super P)、乙炔黑、导电石墨作为导电剂，磷酸铁锂作为主要活性物质，经过高速分散后形成悬浊液，然后用涂布机涂覆在铝箔上，再经烘烤、辊压、分切制成极片。

传统方法制造的极片，是通过PVDF粘结剂实现磷酸铁锂与基体箔材的连接。实际上，金属铝和PVDF之间性能差异很大，并不能保证相互粘结良好，特别是当铝箔表面残留微量的污染物，例如油污时，粘结性会大幅度下降。有文献提出在铝箔表面加入过渡层或导电层，指出了很好的工艺技术方向，但不同研究者之间的方法差异较大，效果也不尽相同。由于金属铝箔表面存在一层只有几个分子厚度的氧化铝层，如何利用该层氧化物形成稳定的成膜结构，是电池研究者急需解决的问题。

发明内容

为克服现有技术中磷酸铁锂电池极片活性物质粘结性不佳、以及导致的导电剂消耗量大、放电性能差等缺陷。本发明的目的是提供一种磷酸铁锂电池用集流体的处理方法。

本发明的另一目的是提供一种磷酸铁锂电池正极片的制备方法。

本发明所述的磷酸铁锂电池用集流体处理方法，是对所述集流体的表面进行电晕放电处理，使其表面积增加至处理前的2～5倍。其中，所述电晕放电处理可采用本领域通用的技术手段和设备，如电晕处理机等；放电处理后的集流体可以通过如扫描电镜(SEM)的常规方法检测，至其表面积增加至处理前的2～5倍后，电晕放电处理即完成。

作为优选的技术方案，所述电晕放电处理的过程为：沿集流体长度或宽度方向每隔1～5cm设置一高压放电电极形成一排阵列电极，集流体在距所述阵列电极2～5厘米的距离下以1～7厘米/秒的速度通过所述阵列电极；其中，所述高压放电电极采用6千～1.2万伏交流电。

上述集流体为铝箔或铜箔。

本发明所述电晕放电处理可以去除掉集流体表面的油污等杂质，同时还可以增加集流体表面的粗糙度，表面积增加2倍以上，便于增加活性物质的附着力。如市售铝箔，可由普通产品的2-3微米增加到4-5微米。

本发明所述的磷酸铁锂电池正极片的制备方法，首先采用前述技术方案任一项所述的电晕放电处理方法处理集流体；然后将所述处理后的集流体制备成磷酸铁锂电池正极片。

所述磷酸铁锂电池正极片的制备方法进一步包括以下步骤：

(1)采用上述任一项技术方案所述的处理方法处理集流体；

(2)将包含了导电剂和粘结剂的导电溶液均匀喷涂在所述集流体表面，干燥后形成3～8微米的导电过渡层；

(3)在步骤(2)所述导电过渡层上涂覆磷酸铁锂浆料即得所述正极片。

步骤(2)所述导电过渡层在所述步骤(1)完成后1～3小时之内进行喷涂。

步骤(2)所述导电溶液还包括表面活性剂和有机溶剂，按重量比由以下成分组成：

导电剂：    5～20％；

粘结剂：    1～5％；

有机溶剂：  10～15％；

表面活性剂：0.5～1.0％；

水：        余量。

所述导电剂选自超级炭黑、纳米碳管、乙炔黑、导电石墨中的一种或多种；所述粘结剂选自聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯中的一种或多种；所述表面活性剂为苯二胺、乳化剂OP、脂肪醇聚氧乙烯醚(平平加)、十二烷基苯磺酸中的一种或多种；所述有机溶剂为乙醇。