[发明专利]钛酸锂负极集流体的制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种钛酸锂负极集流体的制备方法。

背景技术：

锂离子动力电池作为当前最有发展前景的绿色二次电池，具有循环寿命长、安全性能好、自放电低、无记忆效应、无污染等优势。但是目前商业化的锂离子电池主要采用石墨为负极，以石墨为负极材料存在一定的缺陷，如：过充时易发生析锂现象，造成电池短路，影响锂电池的安全性能；在形成SEI膜时会造成一定程度上不可逆容量的损失；锂离子在碳层结构间进行脱嵌造成碳层体积发生变化，影响电池的循环性能等。

尖晶石型的钛酸锂完全可以替代碳材料成为新型的锂离子电池负极材料。由于尖晶石型钛酸锂Li₄Ti₅0₁₂ 在锂离子脱嵌过程中，晶型不会发生变化，循环性能好。同时其电势比Li⁺/Li电势高，不会在过充、过放过程中发生锂枝晶等问题，可有效防止电池发生内部短路等安全隐患。但是钛酸锂由于粒径小、比表面积大、易吸水、加工性差等缺点。同时负极集流体通常采用光滑的铜箔，表面张力较大，造成钛酸锂浆料与负极集流体间粘结性差，在极片的制备过程中易出现掉料、漏箔、面密度低等现象，严重影响电池的容量和循环性能。

发明内容：

本发明的目的是改善现有钛酸锂负极浆料与集流体之间亲和性差、粘结性不好等问题，提供一种钛酸锂负极集流体的制备方法。

   为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种钛酸锂负极集流体的制备方法，其特征在于,

选用刻蚀铜箔作为负极集流体，将负极集流体浸泡于改性溶液中，表面进行超声波处理，超声时间为5~30min，温度为20-40℃，超声频率为10-30KHz；

待超声处理后进行干燥，干燥后对负极集流体进行涂覆钛酸锂负极浆料，涂覆的双面面密度为180-220g/m^2。

所述的钛酸锂负极集流体的制备方法，其特征在于，所述改性溶液的溶剂为N-甲基吡咯烷酮或丙酮，添加剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铝钛复合偶联剂中的一种或多种，所述添加剂在改性溶液中的质量百分比为：0.3%-7%。

所述的钛酸锂负极集流体的制备方法，其特征在于，所述钛酸锂浆料中各组分及质量配比为：导电剂0.5%-5.5%，粘结剂2%-8.5%，钛酸锂86%-96%，浆料的固含量为50%-80%。

所述的钛酸锂负极集流体的制备方法，其特征在于，所述导电剂为导电炭黑或KS系列、碳纳米管中的一种。

所述的钛酸锂负极集流体的制备方法，其特征在于：所述粘结剂为聚偏氟乙烯（PVDF）系列。

所述的钛酸锂负极集流体的制备方法，其特征在于：所述浆料采用的溶剂为N-甲基吡咯烷酮（NMP）。

本发明在制备钛酸锂负极极片方面具有以下优点：1.将负极集流体在改性溶液中进行超声波处理，可处理掉负极集流体表面的油污、降低表面张力，改善浆料在集流体上的润湿性，提高浆料和集流体间的附着力，增加负极极片的面密度，进而可以提高以钛酸锂为负极的锂电池的容量和循环性能。2. 改性溶液处理集流体的工艺过程采用超声波处理，工艺过程简单，改性溶液中的溶剂为易挥发性液体，干燥时间短；与浆料中的油性溶剂有很好的相容性，不会对浆料的性能造成影响。3.负极集流体采用改性处理后的刻蚀铜箔可以进一步提高铜集流体的界面特性和增加钛酸锂颗粒与集流体之间的结合强度，增加钛酸锂浆料在负极极片上的附着力，提高极片的面密度。

具体实施方式

对本专利进行进一步的说明

钛酸锂负极集流体的制备方法，选用刻蚀铜箔作为负极集流体，将负极集流体浸泡于改性溶液中表面进行超声波处理，超声时间为5~30min，温度为20-40℃，超声频率为10-30KHz；

待超声处理并进行干燥，干燥后对负极集流体进行涂覆钛酸锂负极浆料，涂覆的双面面密度为180-220g/m²。