[发明专利]一种锂离子电池阳极片的制作方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种简单环保的锂离子电池阳极片的制作方法。

背景技术

锂离子电池作为一种绿色的环保电池，具有高能量密度、高工作电压和长使用寿命的优点，在很多电子产品，如移动电话、手提电脑和摄像机等中得到了广泛的应用。但锂离子电池行业存在机遇的同时也面临巨大挑战，现有的锂离子电池快速充电和在低温环境下充电时，放电的能力不足，越来越难以满足客户对电子产品的使用要求。例如，锂离子电池用户对电池的低温性能有严格的要求，如他们要求锂离子电池在-20℃和-10℃下具有良好的循环性能，且要求电池在快速充电过程中不能出现析锂现象，同时电池的放电容量还需要达到一定的要求。但是，随着电池能量密度的提升和极片涂布重量的增加，锂离子电池越来越难满足以上要求。

锂离子电池的制备一般需要经过涂覆和冷压等工序，但是经过冷压工序后，极片的孔隙率往往比较低，电解液难以完全渗透到膜片内部，电解质粒子在电极内部会出现浓度变化，导致出现浓差极化现象，使得电极与电解质粒子的交换反应步骤受限。特别是对于能量密度要求较高的电池来说，浓差极化现象对离子通道的快速导通的影响更为明显，这主要是因为涂覆膜片越厚，电解液渗透能力越差，使电极在快速充电过程中极化增加，在一定时间内Li⁺的快速迁移将变得更为困难，因此在一定程度上限制了电池的快速充电性能。

为了提高锂离子电池的快速充放电性能和低温性能，业界研究发现可以通过控制极片的压实密度大小、采用添加极片造孔剂进行极片造孔和采用机械造孔法进行极片造孔等方法来增加极片的孔隙率来实现。基于专利和文献调研，以上两种方法各有优缺点：降低压实密度会导致电芯能量密度降低，因此该做法比较受限；机械造孔法（如膜片打孔法）会对膜片中的活性物质造成机械/物理破坏，且需要使用价格昂贵的精密仪器设备。此外，增加极片的孔隙率还可能对浆料配方以及制浆过程造成一定的影响。即使是最近公开的公开号为102655229A的专利申请报道的将孔隙率提高剂溶液涂在待冷压的膜片表面，以便减少对浆料的稳定性影响的做法，也会对膜片本身的稳定性和外观造成影响。同时由于其孔隙率提高机理是利用苯甲酸、草酸、奈丸和碳酸铵等孔隙率提高剂的化学分解形成气体，进而得到多孔膜片，其中分解的气体对环境和设备均会造成一定的影响。

有鉴于此，确有必要提供一种锂离子电池阳极片的制作方法，采用该方法能够在阳极膜片内形成可调的孔分布，且工序实施简单、对阳极膜片中的活性物质友好无破坏，而且短时间内即可量产化。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种简单环保的锂离子电池阳极片的制作方法，采用该方法能够在阳极膜片内形成可调的孔分布，且工序实施简单、对阳极膜片中的活性物质友好无破坏，而且短时间内即可量产化，以克服现有技术中的提高孔隙率的方法容易对阳极活性物质造成机械/物理破坏、对环境和设备会造成影响等不足。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案，一种锂离子电池阳极片的制作方法，包括以下步骤：第一步，将阳极活性物质、粘接剂和导电剂按照质量比例（80～99）：（0.5～10）：（0.5～10）加入去离子水中，混合均匀后，得到阳极浆料，然后将阳极浆料涂布在阳极集流体上，阳极浆料干燥后在所述阳极集流体上形成阳极膜片，然后对所述阳极集流体上的阳极膜片进行冷压，得到冷压后的阳极片。

第二步，将第一步得到的阳极片置于温度小于或等于0℃的冷冻箱中进行冷冻处理，使得阳极膜片内的水凝固成固体，得到冷冻后的阳极片。

第三步，将第二步得到的阳极片置于温度大于或等于100℃的烘箱中进行烘烤处理，使阳极膜片内凝固成固体的水升华，至此，阳极片的制作完成。

作为本发明锂离子电池阳极片的制作方法的一种改进，第一步中所述阳极活性物质、所述粘接剂和所述导电剂的质量之和占所述阳极浆料的质量百分比为30～60%。

作为本发明锂离子电池阳极片的制作方法的一种改进，第一步中干燥后的阳极膜片中的水含量为1～100g/kg（即每千克阳极膜片中含有的水的质量为1～100g）。为了使得后续溶剂水分子对阳极膜片的孔隙率的提高效果明显可控，同时又不影响阳极片本身的稳定性，需要将干燥后的阳极膜片中的水含量控制在1～100g/kg范围内。

作为本发明锂离子电池阳极片的制作方法的一种改进，第二步所述冷冻处理的持续时间为30min～24h，使得极片膜片中溶剂水分子的物相变化顺利且充分地进行。