[发明专利]动力电池电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于二次锂离子电池领域，涉及电化学、材料化学领域，尤其涉及一种动力电池电极及其制备方法。

技术背景

能源危机及环境恶化问题近年来日趋严重，引起了全球性的关注。按目前世界石油消耗速度看，全球石油储藏量大约60年就会消耗殆尽。此外世界石油消耗速度还在逐年增加中。目前全球汽车保有量在不断上升，整个行业约消耗石油总开采量的45％。传统汽车对石油的依赖也是全球气候变暖的最根本原因。降低汽车行业对石油的依赖已经成为人类解决能源危机最快速、最环保和成本最低的方式。

电动汽车能够充分利用由多种来源产生的电能、以及用电低谷的“富裕”电能充电，可以有效地缓解能源危机，保护环境。锂离子动力电池可以在大量领域内使用电能取代石油能源，节约了大量宝贵的石油资源，同时电能是一种清洁能源，可以缓解使用石油能源带来的严重的环境污染。新型锂离子二次电池的研发是电动汽车发展的关键，并且电池技术依然是制约纯电动汽车产业化的瓶颈，在车载电池比功率、比能量、循环次数、耗费的充电时间长短等关键指标方面均存在着瓶颈。目前欧、美、日及我国都积极开展了将锂离子电池应用与电动汽车的研究，并取得良好的效果。因此，大量发展锂离子动力电池具有重要的社会经济意义。

近年来为了提高锂二次电池的能量和功率密度，人们在电极活性材料制作方面做了很多工作，如新材料的合成、元素掺杂、包覆、纳米化等等，成果显著，大大提高的电极活性材料的综合性能。但是电池的性能不仅取决于原材料的性能，还和制作工艺有很大的关系。多年来电极的制作工艺都没有太大的进展：一种是以NMP为溶剂，以PVDF或PTFE为粘结剂的油系工艺，该工艺最为成熟，产品性能稳定、循环性好，但内阻大，对生产环境要求高，处理不当还会 有污染；另一种是以水为溶剂，以高分子溶液或乳液为粘结剂的工艺，该工艺得成本低、无污染，产品内阻小、高倍率性能好，但循环寿命和稳定性不如油系，有待于进一步完善；还有一种以导电高分子为粘结剂的工艺，生产条件极为苛刻，还处于研究阶段。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有技术中的不足之处，提出了一种倍率性能好、循环寿命长的动力电池电极及其制造方法。

一种动力电池电极，它包括金属箔片，在金属箔片上涂有一层导电剂，经烘干、辊压后，再涂上储锂活性材料，导电层厚度为0.01-30μm。

所述金属箔片为铝箔和铜箔。

所述导电剂为导电炭黑、导电石墨和导电碳纳米管或者对前述三种材料任选两种以上材料进行元素掺杂、表面包覆、改性所得的复合材料。

所述储锂活性材料为钴酸锂LiCoO₂、镍酸锂LiNiO₂、LiMePO₄、Li₂MeSiO₄、磷酸钒锂Li₃V₂(PO₄)₃、LiFeBO₃、富锂正极材料bLi₂MnO₃·(1-b)LiMO₂、钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂、H₂Ti₁₂O₂₅、二氧化钼MoO₂、石墨、MCMB、金属锡、锡基复合材料、单质硅和硅合金或者对上述材料进行元素掺杂、表面包覆、改性所得到的复合材料中的任意一种或多种，其中Me为Fe、Mn、Co、Ni，其中，0≤b＜1，LiMO₂为LiCo_xNi_yMn_zO₂，x+y+z＝1或锰酸锂LiMn₂O₄或Li₄Mn₅O₉或Li₄Mn₅O₁₂。

动力电池电极的制备方法，其具体制作过程为：

a、将导电层材料和去离子水在球磨机中球磨1-5小时，再加入占固体质量比的0.1-10％水性粘结剂乳液或溶液球磨0.1-1小时得到第一浆料；

b、将第一浆料除气泡后涂布在金属箔片上，经干燥、辊压后形成电极坯材；