[发明专利]一种锂电池电极的干法制备方法

说明书

本发明公开了一种锂电池电极的干法制备方法，包括提供一种电极复合材料以及干法制备方法。所述复合材料包括活性材料、导电材料的添加剂、聚合物粘结剂。所述复合材料经均匀混合与精细粉碎、多道次高温滚轧形成电极薄膜带，然后通过高温滚压将其复合到带有粘合剂涂层的金属箔带上，最终得到成卷的电极。本发明的锂电池电极的干法制备方法，杜绝了通常湿法工艺导致的设备投入多、能耗大、性能缺陷等问题，通过优化制造工艺，降低成本和提高性能，可获得具有能量密度高、功率密度高、低接触电阻和循环寿命长的高性能储能电极，适用于锂电池电极等，可广泛推广于新能源汽车等领域，市场潜力巨大。

技术领域

本发明涉及一种电极储能装置，尤其涉及一种锂电池电极及其干法制备方法。

背景技术

锂电池(又称锂离子电池或LIB)是一种可充电电池，锂离子在放电时从负极(阳极)移动到正极(阴极)，充电时返回。作为电解质、溶剂组成的环状碳酸酯和线性碳酸酯已被使用，并加入六氟磷酸锂(LiPF6)或四氟硼酸锂(LiBF4)已作为支持电解质。

典型的锂离子电池的电极是通过在粘合剂的存在下将活性材料用涂布的方法涂在金属集电板上而构成的，该粘合剂能使活性材料粘结在一起和活性材料粘结在集电体板表面。粘合剂通常与炭黑结合用于提高导电性。在锂离子电池中常用的负极活性材料是炭(石墨)或硅，而用于正极的常用材料为锂金属氧化物、混合金属氧化物。负极的集电极通常是铜箔，正极的集电极通常是铝箔。所述电解质可以是含有锂盐的有机碳酸盐的混合物和有机碳酸酯。有机碳酸酯可以包括碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯或它们的组合。锂盐可以包括LiPF6，LiAsF6，LiBF4、LiCIO4、LiCF3SO3、Li(SO2CF3)2或其组合。隔膜通常由聚乙烯、聚丙烯或其组合的拉伸的微孔多层膜制成。

锂离子电池的电极性能主要取决于所用的活性材料种类以及电极中所含的粘合剂种类。例如，它们的循环寿命、功率、容量和低温特性都可能取决于粘合剂的类型。在理想的电极组合物中，粘合剂不仅在活性物质颗粒之间提供机械结合，而且还允许离子在电解液中能有效地向活性物质迁移。因此，粘合剂是双重功能，并提供机械结合和离子运输。通过对粘合剂的量进行调整，以达到电极性能的优化。

包括均聚物和聚偏氟乙烯共聚物(PVDF)等的粘合剂，已广泛用于锂离子电池的阴极和阳极的粘合剂。聚偏氟乙烯本身不传导锂离子，并允许离子运输，PVDF随电解液的吸收而膨胀。聚偏氟乙烯对锂离子电极活性材料和集流体的结合力较低。此外，聚电解质在电解质溶液中的溶胀进一步破坏了PVDF与活性材料的结合力。由于溶胀，其结合性能显著降低。官能化共聚物提供了性能优良的材料，可以用作锂离子电池的粘合剂材料，例如与集流体牢固的粘合性、更强的结合力、电解质中适当的溶胀、更高的活性材料负载、优异的柔韧性和可操作性(氧化还原/热稳定)。

目前，锂离子电池的电极通常采用涂层或浆体浇铸工艺(湿法)制成。用湿法制作电极的问题是：(1)消耗大量能源来去除溶剂；(2)在涂层电极里有残留溶剂，这可能会降低电池的寿命；(3)涂覆在活性材料表面溶解的粘合剂会增加电池电阻率，从而降低锂电池的能量密度和功率密度；(4)电极振实密度低，原因是集流体箔材在承受巨大压力时易产生变形褶皱，辊压机压力受到限制。低密度导致低能量密度、高电阻和低循环寿命。

发明内容

本发明的目的针对现有技术中的缺陷，为此提供一种锂电池电极的干法制备方法，该制备方法解决了目前电池的能量密度低、高电阻、循环使用寿命低等问题。