[发明专利]一种锂离子电池正极腐蚀箔的表面预处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其是涉及一种锂离子电池正极腐蚀箔的表面预处理工艺。

 

背景技术

现有锂离子动力电池所用的正极集流体一般直接采用厚度为15~30um的光箔（双面光压延铝箔），但是普通光箔的表面粗糙度较低，比表面积较小，在涂覆正极浆料后光箔和浆料间的粘结力会比较差，从而导致正极极片在后续的分切、冲片、转移的过程中容易出现局部甚至大面积掉料的现象，使得产品的合格率降低，成本增加。即使未出现掉料现象，但是由于箔材与浆料之间的粘结力较差，会直接影响电芯的电性能发挥，特别是在循环过程中，随着充放电的反复进行，正极箔材与活性物质之间因粘结力差，逐渐发生膨胀，电子导通受阻，正极阻抗增加，最终将会大大缩短电池的使用寿命。特别是当所涂覆正极材料本身颗粒粒径较小，表面面积较大（如纳米型磷酸铁锂）时，其涂覆后极片的粘结力会更差。在所用正极材料及粘结剂种类限定的情况下，现有提升极片的粘结力的普遍方法是增加正极浆料中粘结剂的比例。但是这种方式会直接增加极片阻抗，降低电芯的电性能发挥，同时会降低单体电芯的体积能量密度。

现在，也有采用腐蚀箔来代替光箔的方法来提高浆料的附着性能，光箔经处理后，在表面形成均匀密集，具有一定深度和大小的细孔便成了腐蚀箔。腐蚀箔表面的粗糙度高，能大幅提高铝箔的比表面积，不仅能增加铝箔基体与浆料的接触面积，从而提高浆料的附着性能，还能降低电池阻抗，改善正极的电化学性能。

例如，申请公布号CN102088071A，申请公布日2011.06.08的中国专利公开了一种附着性能好的锂离子电池正极极片，它包括涂布有正极浆料的铝箔，所述的铝箔为腐蚀箔。其不足之处在于，由于腐蚀箔具有比光箔更高的比表面积，耐腐蚀性能更低，因此在锂离子电池体系中更易发生腐蚀反应。

 

发明内容

本发明是为了解决现有技术的腐蚀箔耐腐蚀性能低，在锂离子电池体系中易发生腐蚀反应的问题，提供了一种锂离子电池正极腐蚀箔的表面预处理工艺，该表面预处理工艺步骤简单，通过铬酸盐的钝化处理，在腐蚀箔表面预先形成一层致密的氧化膜（钝化膜），可以有效抑制腐蚀箔在电解液体系中的腐蚀反应，大大提高耐腐蚀性能。 

 

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种锂离子电池正极腐蚀箔的表面预处理工艺，包括以下步骤：

（1）微蚀：将腐蚀箔置于微蚀液中浸泡5~10S。通过微蚀除去腐蚀箔表面的油脂及自然氧化膜，以提高后续过程中生成的保护膜与腐蚀箔表面的结合强度。

（2）活化：将步骤（1）中的腐蚀箔用去离子水清洗后置于无水乙醇溶液中浸泡10~30min，在真空条件下以70~80℃恒温烘烤1~2h。由于微蚀后腐蚀箔表面的孔洞内往往会隐藏一些杂质（如氢、氧、水分等），这些隐藏在孔洞内杂质会影响腐蚀箔影响保护膜的致密性以及保护膜与腐蚀箔之间的结合强度，影响腐蚀箔的耐腐蚀性能，因此，本发明采用先用去离子水对腐蚀箔进行清洗以去除表面残留的微蚀液，再在易挥发的无水乙醇浸泡后在真空条件下于70~80℃恒温烘烤的技术手段，以使得隐藏在晶体的晶格之间的杂质完全气化去除，从而以有效提高汽缸内壁与镀层之间的结合强度。

（3）生成保护膜：将步骤（2）中的腐蚀箔置于铬酸盐溶液中浸泡8~12min。铬酸盐溶液具有氧化能力，能使腐蚀箔的表面形成氧化膜从而提高腐蚀箔的耐腐蚀性能，浸泡时间过短，生成的氧化膜厚度较薄，无法对腐蚀箔进行有效的保护，时间过长，则会造成过度氧化，造成保护膜表面孔隙度增加，影响钝化膜的致密性，浸泡8~12min，得到的氧化膜厚度合适，且稳定性与致密性好。

（4）强化：将步骤（3）得到的腐蚀箔用去离水清洗后置于50~60℃条件下烘烤1~2h。腐蚀箔表面生成的氧化膜的主要成分是Cr、O、H和Al组成的复杂化合物，如CrOOH·xH₂O，AlOOH，Cr（OH）₃·HCrO₄·Al（OH）₃·xH₂O等，而且腐蚀箔上带有较多的水分，过多的水分会对电池的性能造成很大的影响，通过烘烤可以去除腐蚀箔表面的全部水分与保护膜内的大部分水分，不仅可以有效避免水分对电池性能的影响，还进一步提高氧化膜与腐蚀箔的结合强度，在50~60℃条件下烘烤1~2h，以控制保护膜中的水分在20%左右，适量的水分可引起电解液体系的分解，生成LiCO₃、LiP等稳定性较高的无机盐，堆积在腐蚀箔表面以进一步抑制腐蚀箔基体在电解液中的腐蚀。