[发明专利]一种涂碳铜箔负极片及含有该负极片的动力电池有效

专利信息
申请号: 201610824557.6 申请日: 2016-09-14
公开(公告)号: CN107749479B 公开(公告)日: 2020-09-25
发明(设计)人: 谭歌;李凡群;韩笑;张伟;张建勇 申请(专利权)人: 万向一二三股份公司;万向集团公司
主分类号: H01M4/583 分类号: H01M4/583;H01M4/38;H01M4/139;H01M4/13;H01M10/0525
代理公司: 杭州杭诚专利事务所有限公司 33109 代理人: 尉伟敏
地址: 311215 浙江省杭州*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 铜箔 负极 含有 动力电池
【说明书】:

发明涉及电池领域,公开了一种涂碳铜箔负极片,包括铜箔(2)、负极材料涂层(1),所述铜箔的两个表面上设有涂碳层(3),所述负极材料涂层设于涂碳层表面;所述涂碳铜箔负极片的制备方法包括以下步骤:1)铜箔预处理:对铜箔进行预腐蚀处理;2)涂覆碳浆料:配制碳浆料,将所述碳浆料涂覆于预腐蚀处理后的铜箔上,固化后形成涂碳层;3)涂覆负极浆料:配制负极浆料,将所述负极浆料涂覆于涂碳层表面,固化后形成负极材料涂层;4)碾压:对步骤3)处理后的铜箔进行碾压,制得涂碳铜箔负极片。本发明的涂碳铜箔负极片中各层粘结力强,负极材料涂层不易脱落;制得的动力电池电化学性能好,循环使用寿命长。

技术领域

本发明涉及电池领域,尤其涉及一种涂碳铜箔负极片及含有该负极片的动力电池。

背景技术

现有锂离子动力电池所用负极片技术方案为直接采用厚度为9~20um的光箔,涂覆负极活性物质制得负极片。其不足之处在于普通光箔的表面粗糙度较低,比表面积较小,在涂覆负极浆料后光箔和浆料间的粘结力会比较差,从而导致负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。在充电过程中,由于锂离子的插入石墨层间,导致石墨体积膨胀,由于箔材与浆料之间的粘结力较差,导致负极涂层与光箔产生位移,负极涂层脱落。从而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,负极箔材与活性物质之间因粘结力变差,逐渐发生膨胀,电子导通受阻,负极阻抗增加,最终将会大大缩短电池的使用寿命。特别是当所涂覆负极材料本身颗粒粒径较小,表面面积较大时,其涂覆后极片的粘结力会更差。在所用负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负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。

发明内容

为了解决上述技术问题,本发明提供了一种涂碳铜箔负极片及含有该负极片的动力电池。本发明的涂碳铜箔负极片中各层粘结力强,负极材料涂层不易脱落;制得的动力电池电化学性能好,循环使用寿命长。

本发明的具体技术方案为:一种涂碳铜箔负极片,包括铜箔、负极材料涂层,所述铜箔的两个表面上设有涂碳层,所述负极材料涂层设于涂碳层表面;所述涂碳铜箔负极片的制备方法包括以下步骤:

1)铜箔预处理:对铜箔进行预腐蚀处理。

2)涂覆碳浆料:配制碳浆料,将所述碳浆料涂覆于预腐蚀处理后的铜箔上,固化后形成涂碳层。

3)涂覆负极浆料:配制负极浆料,将所述负极浆料涂覆于涂碳层表面,固化后形成负极材料涂层。

4)碾压:对步骤3)处理后的铜箔进行碾压,制得涂碳铜箔负极片。

本发明在涂覆负极浆料前,先在铜箔上涂覆碳浆料。由于涂碳层中不含有石墨,不易发生膨胀,因此不会与铜箔发生形变位移,同时通过涂碳层提升箔材比表面积的方式来增强其与负极浆料间的粘结力。从而固化后的涂碳层分别与铜箔、负极浆料之间的粘结力较好, 采用此涂碳铜箔作为锂离子动力电池的负极集流体可有效地提升箔材与负极浆料间的粘结力,降低负极片在加工转移过程中的因粘结不良所造成的掉料的风险。另外由于涂碳层在负极片充放电过程中,没有锂离子的嵌入和脱出,不会产生体积膨胀和收缩。因此可以有效避免负极活性物质涂层在长期充放电过程中体积膨胀和收缩产生位移,从而导致负极活性物质脱了。从根本上解决负极活性涂层脱了问题,提高电池使用寿命。同时涂碳层降低了负极片的阻抗,减少了电池内部电压降,降低了电池的直流内阻。从而达到提升锂离子动力电池的电性能的目的。

此外,本发明还对铜箔进行了预腐蚀处理,预腐蚀处理后,铜箔表面酸处理后,可形成凹坑状表面,能够增加铜箔与涂碳层的接触面积,一方面能够提高粘结力,另一方面能够降低涂碳层的导电内阻。如果直接在预腐蚀处理后的铜箔表面涂覆负极浆料,由于负极浆料中含有容易受热膨胀的石墨,容易与铜箔表面发生形变位移,因此无法达到上述技术效果。

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