[发明专利]一种钛酸锂电池负极片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于充放电电池技术领域，具体涉及一种钛酸锂电池负极片，还涉及一种上述钛酸锂电池负极片的制备方法。

背景技术

钛酸锂电池作为锂离子电池中的一种，当它作为锂电池的负极材料时，具有良好的循环性能、安全性能、快速充电和低温充电能力，有很大的市场领域空间。但是随着电动汽车动力电池对快速充放电能力的更高要求，目前钛酸锂电池负极片的制备技术仍存在钛酸锂材料和集流体粘结性差，导致内阻大，高温容易胀气等问题。

超级电容器，也称为电化学电容器，是介于传统电容器与电池之间的一种新型电化学储能器件，与传统电容器相比，有着更高的能量密度；与电池相比，具有充放电速度快、更高的功率密度和超长循环寿命，但是存在能量密度低的缺陷，这制约了其大规模推广应用。

将钛酸锂电池的优点和超级电容器的优点结合，则是一种新的突破性创新，这种技术同时利用钛酸锂材料的高能量密度，与超级电容器超长循环寿命和功率密度特点，其核心技术就是进行能量存储的极片制备。目前主要的思路是在制作钛酸锂负极片时，直接混入活性炭材料，这种工艺优点是简单成熟，但是存在钛酸锂材料和活性炭材料分散不充分，而且活性物质材料层和铝箔集流体粘结性差，活性物质材料容易脱落，导致极片内阻大；而且简单的混合后，会降低用此极片制成的钛酸锂电池功率密度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛酸锂电池负极片，解决了现有的钛酸锂电池负极片的活性物质容易脱落、内阻大和功率密度低的问题。

本发明的目的还在于提供一种上述钛酸锂电池负极片的制备方法，在保证活性物质和集流体层的粘结强度的同时，降低极片内阻，提高钛酸锂电池的功率密度。

本发明所采用的一种技术方案是：一种钛酸锂电池负极片，包括集流体层，涂覆于所述集流体层的表面的含有活性炭的电容层，以及涂覆于所述电容层表面的活性物质层。

本发明的特点还在于，

所述电容层按照质量百分比由以下组分混合制成：80％-90％的活性炭，4％-10％的导电剂以及6％-10％的粘结剂，上述组分的质量百分比之和为100％，所述电容层的厚度为4um-8um。

所述活性物质层按照质量百分比由以下组分混合制成：85％-95％的钛酸锂，2％-6％的导电剂以及3％-9％的粘结剂，上述组分的质量百分比之和为100％，所述活性物质层的厚度为140um-200um。

所述钛酸锂为碳包覆钛酸锂，其D50为0.5um～2.0um。

所述导电剂为科琴黑、乙炔黑、石墨烯、碳纳米管、气相生长碳纤维和导电石墨的一种或一种以上。

所述粘结剂为羧甲基纤维素钠、PVDF、PAA、丁苯橡胶和明胶中的一种或一种以上。

所述集流体层为铝箔集流体层，其厚度为12um～30um。

本发明所采用的另一种技术方案是：一种钛酸锂电池负极片的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，分别配置电容层浆料和活性物质层浆料；

步骤2，将所述电容层浆料涂覆于集流体层上，然后经过干燥、辊压后制成电容层；

步骤3，在所述活性物质层浆料涂覆于所述电容层上，然后经过干燥、辊压后制成活性物质层，经过裁片、分条后即得所述钛酸锂电池负极片。

本发明的特点还在于，

所述步骤1中配置电容层浆料具体为：按照质量百分比分别称取以下组分：80％-90％的活性炭，4％-10％的导电剂以及6％-10％的粘结剂，上述组分的质量百分比之和为100％，然后将上述组分全部溶解于去离子水中，搅拌均匀后即得所述电容层浆料，其固含量15％～30％，粘度800-2500mPa.s；

所述步骤1中配置活性物质层浆料具体为：按照质量百分比分别称取以下组分：85％-95％的钛酸锂，2％-6％的导电剂以及3％-9％的粘结剂，上述组分的质量百分比之和为100％，然后将上述组分全部溶解于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀后即得所述活性物质层浆料，其固含量35％-50％，粘度4000-5000mPa.s。

所述步骤2和步骤3中干燥方式均为蒸汽干燥，干燥温度50℃-80℃，辊压均采用热辊压方式，热辊压温度100℃-160℃。