[发明专利]一种含有PTC效应集流体的锂离子电池的制备方法

说明书

一种含有PTC效应集流体的锂离子电池的制备方法，属于锂离子电池领域。该种方法将有正温度系数的材料和碳基导电材料及助剂制成浆料，利用喷涂或凹版印刷的方法将浆料喷涂到锂离子电池正极和负极的集流体上，烘干得到含有正温度系数涂层的集流体，然后对该集流体进行热压预处理即可，在含涂层的正负极集流体上分别涂覆锂离子电池正负极活性物质材料烘干后即可用于制备锂离子电池。本发明相的优点是：通过对涂层的热压工艺处理降低了涂层在常温下的内阻，提升涂层的PTC效应，在达到居里温度时涂层内阻急剧增大，起到关断作用，从而在不影响锂离子电池性能的前提下提升了安全性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种含有PTC效应集流体的锂离子电池的制备方法。

背景技术

随着技术的发展，电动汽车正逐渐得到普及。从发展趋势看，锂离子电池将成为电动汽车的主要动力电源之一，现阶段已有使用锂离子电池的电动汽车在销售，动力型锂离子电池未来的市场前景更加广阔，但锂离子电池的安全性问题一直制约其发展。

电动汽车用锂离子蓄电池标准中给出了安全测试的方法，锂离子电池安全性最大的问题在于局部的热失控导致整体失效。为了改善安全性能，业内人士做了很多安全方面的研究，如在电芯负极和保护板间连接保险丝PTC（专利CN201466143U），外部PTC设计只能防止过充，但对温度感测不够灵敏，当电池内部温度产生时，无法即时感测进行防护作用。此外还有针对电解液里加入过充和阻燃的添加剂，这种方法存在的弊端在于添加量过少起不到效果，添加量过多电池的性能受到严重的影响。还有一些研究在电池内部将有机物和碳基材料混合物涂于集流体上，通过有机物的PTC特性来改善安全性能。此种想法如果成功可以很好的改善锂离子电池的安全性，但问题就在于有机物与碳基材料混合后如果处理不当产生的PTC效应变弱甚至出现NTC效果，同时如果导电填料的种类和用量不合理将会使常温下电阻很高，影响锂离子电池的性能。以上所述的PTC指正温度系数热敏电阻，NTC指负温度系数热敏电阻。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的锂离子电池安全性较差的问题，提供一种含有PTC效应集流体的锂离子电池的制备方法，该种方法将有正温度系数的材料和碳基导电材料及助剂制成浆料，利用喷涂或凹版印刷的方法将浆料喷涂到锂离子电池正极和负极的集流体上，烘干得到含有正温度系数涂层的集流体，然后对该集流体进行热压预处理即可，在含涂层的正负极集流体上分别涂覆锂离子电池正负极活性物质材料烘干后即可用于制备锂离子电池。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种含有PTC效应集流体的锂离子电池的制备方法，所述的方法具体包括以下步骤：

步骤一、导电填料的预处理：称取导电填料用丙酮浸泡，用搅拌机低速搅拌4h，所述的低速指线速度为1~6m/s，然后用去离子水洗涤去除表面的有机杂质，然后用80℃真空烤箱烘干4~8 h待用；

步骤二、制备功能涂层浆料：称取NMP和DMF的混合溶液，其中，DMF的质量比为0.5%~10%，称取高分子基体材料粉末和步骤一中得到的导电填料，将混合溶液、高分子基体材料粉末和导电填料加入到高速分散机中搅拌，搅拌速度为2000rpm/min，搅拌时间为4h，即制备得到功能涂层浆料，其中，浆料中固含量为8%~20%，高分子基体材料粉末和导电填料的比例与两者的种类有关，导电填料占总固体的质量分数控制在5%~15%之间；

步骤三、集流体的涂覆：将制备好的功能涂层浆料利用涂布机采用凹版印刷或喷涂的方式在正极集流体和负极集流体进行双面涂，并过涂布机的烘箱干燥，烘干温度为100~120℃，双面涂层厚度控制在0.5~5μm；

步骤四、将步骤三中涂覆好的正负极集流体分别过热辊辊压机进行热压处理，热辊辊压机压力为10T~30T，热辊辊压机温度为60~180℃，处理时间与高分子基体材料和填料的种类、要达到的实验效果及生产效率有一定的关系，通常10min~150min可以满足要求；