本發(fā)明涉及電池，具體為一種表面涂覆導(dǎo)電膠的動力鋰離子電池及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、動力鋰離子電池是一種高性能的可充電電池，廣泛應(yīng)用于電動汽車、電動自行車、電動工具和儲能系統(tǒng)等需要高能量密度和高功率輸出的領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的鉛酸電池和鎳鎘電池相比，鋰離子電池的能量密度高，使得在相同體積和重量下，能夠存儲更多的能量，從而延長電動設(shè)備的續(xù)航里程，同時動力鋰離子電池能夠提供高功率輸出，滿足電動汽車和電動工具等對瞬時大電流的需求，提升了設(shè)備的性能，并且與鉛酸電池等傳統(tǒng)電池相比，鋰離子電池更加環(huán)保，減少了有害物質(zhì)的排放，對環(huán)境的污染較小。

2、但是現(xiàn)有的動力鋰離子電池在實際使用和制備過程中，還是面臨著一些問題亟待解決；

3、首先，動力鋰離子電池的集流體通常是鋁箔或銅箔，用于收集和傳導(dǎo)電流，在電池的電化學(xué)環(huán)境下，集流體表面容易發(fā)生腐蝕，尤其是在高倍率充放電條件下，腐蝕不僅影響電池的循環(huán)壽命，還會導(dǎo)致活性物質(zhì)與集流體之間的附著力降低，從而增加脫粉現(xiàn)象，進一步降低電池的性能和可靠性，傳統(tǒng)方法未能有效解決集流體表面腐蝕和附著力問題，導(dǎo)致電池倍率性能和循環(huán)性能不佳；

4、其次，動力鋰離子電池制備過程中對電池漿料進行制備時，活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的均勻分散至關(guān)重要，傳統(tǒng)的漿料制備方法如普通攪拌，往往無法確保漿料的均勻分散和穩(wěn)定性，導(dǎo)致電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻，影響電池的容量和循環(huán)穩(wěn)定性，此外，漿料在涂覆過程中厚度和均勻性難以控制，導(dǎo)致導(dǎo)電性和耐久性不足；

5、最后，雖然鋰離子電池為了提高集流體的導(dǎo)電性和耐腐蝕性，常采用物理氣相沉積(pvd)技術(shù)進行涂碳處理，然而，傳統(tǒng)pvd方法往往涂層附著力差，導(dǎo)電性和耐腐蝕性不理想，影響電池整體性能，集流體涂層的附著力、導(dǎo)電性和耐腐蝕性是決定電池性能和壽命的重要因素，現(xiàn)有技術(shù)在這一方面的改進空間很大。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種表面涂覆導(dǎo)電膠的動力鋰離子電池及其制備方法，解決了集流體在電池的電化學(xué)環(huán)境下表面容易產(chǎn)生腐蝕的問題。

2、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：一種表面涂覆導(dǎo)電膠的動力鋰離子電池，包括以下組份材料：錳酸鋰15份～30份、石墨10份～25份、電解液20份～40份、聚乙烯5份～15份、集流體10份～20份、導(dǎo)電填料5份～15份、聚合物粘結(jié)劑5份～15份、溶劑20份～40份、分散劑0.2份～2份、流平劑0.1份～1份、防沉劑0.1份～1份。

3、優(yōu)選的，所述導(dǎo)電填料包括碳黑、石墨、碳納米管，所述碳黑、石墨、碳納米管添加比例為1:2:1。

4、優(yōu)選的，所述聚合物粘結(jié)劑包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、乙烯-丙烯-二烯單體，所述聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、乙烯-丙烯-二烯單體添加比例為2:3:1，所述分散劑包括聚乙二醇、聚丙烯酸、壬基酚聚氧乙烯醚，所述聚乙二醇、聚丙烯酸、壬基酚聚氧乙烯醚添加比例為2:1:1。

5、優(yōu)選的，所述流平劑包括有機硅、聚氨酯、丙烯酸酯類，所述有機硅、聚氨酯、丙烯酸酯類添加比例為2:1:1，所述防沉劑包括膨潤土、改性聚酰胺蠟、硅酸鋁，所述膨潤土、改性聚酰胺蠟、硅酸鋁添加比例為3:1:2。

6、一種表面涂覆導(dǎo)電膠的動力鋰離子電池制備方法，包括以下步驟：

7、s1、材料準(zhǔn)備：準(zhǔn)備錳酸鋰、石墨、電解液、聚乙烯、集流體、導(dǎo)電填料、聚合物粘結(jié)劑、溶劑、分散劑、流平劑、防沉劑；

8、s2、導(dǎo)電膠漿料制備：使用高速剪切機將碳黑、石墨、碳納米管混合3min～14min，并加入到溶劑中，再將聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、乙烯-丙烯-二烯單體依次加入溶劑中，使用超聲波分散器分散均勻20min～30min，形成漿料，最后添加分散劑、流平劑和防沉劑，并使用磁力攪拌器攪拌30min～45min；

9、s3、涂覆與固化：使用噴涂機將導(dǎo)電膠漿料均勻地涂覆在集流體表面，涂覆后的集流體放入干燥箱中并加入氮氣形成惰性氣體環(huán)境進行加熱固化35min～57min；

10、s4、涂碳處理：使用物理氣相沉積設(shè)備，對集流體表面進行高功率涂碳處理，以進一步提高導(dǎo)電性和耐腐蝕性；

11、s5、正負極預(yù)制：將涂覆有導(dǎo)電膠的鋁箔涂覆錳酸鋰漿料，使用涂布機均勻涂布后干燥，形成正極，再將涂覆有導(dǎo)電膠的銅箔涂覆石墨漿料，使用涂布機均勻涂布后干燥，形成負極；

12、s6、電池組裝：在卷繞機或?qū)盈B機上，將正極、聚乙烯和負極依次疊加，卷繞或?qū)盈B成電芯結(jié)構(gòu)，再將電芯放入注液設(shè)備中注入電解液，并在密封設(shè)備中密封30s～60s。

13、優(yōu)選的，所述s2步驟中，高速剪切機轉(zhuǎn)速為3000rpm～5000rpm，所述超聲波分散器功率為400w～600w，所述磁力攪拌器轉(zhuǎn)速為800rpm～1200rpm。

14、優(yōu)選的，所述s3步驟中，噴涂機的涂覆厚度為10μm-20μm，所述干燥箱的溫度為80℃～120℃。

15、優(yōu)選的，所述s4步驟中，物理氣相沉積設(shè)備溫度為400℃～600℃，作業(yè)時間為1h～2h。

16、優(yōu)選的，所述s5步驟中，涂布機涂布厚度為50μm-100μm，干燥時間為1h～2h。

17、優(yōu)選的，所述s6步驟中，卷繞機的卷繞張力為10n～20n，所述注液設(shè)備的注液量為20ml～40ml，所述密封設(shè)備溫度為150℃～196℃。

18、本發(fā)明提供了一種表面涂覆導(dǎo)電膠的動力鋰離子電池及其制備方法。具備以下有益效果：

19、1、本發(fā)明通過電池集流體表面涂覆導(dǎo)電膠，防止集流體在電化學(xué)環(huán)境下表面的腐蝕，可以提高活性物質(zhì)與集流體表面的附著力，降低電池倍率充放電下脫粉，降低活性物質(zhì)與集流體界面的阻抗，防止微電池集流體雜質(zhì)析出，防止電池過放造成的cu2+析出，有效提升電池的循環(huán)性能和倍率性能。

20、2、本發(fā)明采用高速剪切機和超聲波分散器聯(lián)合使用，確保了漿料的均勻分散和穩(wěn)定性，以此使得電池的容量和循環(huán)穩(wěn)定性大幅提升，同時通過精密噴涂機涂覆導(dǎo)電膠漿料，并在氮氣環(huán)境中進行加熱固化，確保了涂層的均勻性和質(zhì)量，進而提高了電池的導(dǎo)電性和耐久性。

21、3、本發(fā)明通過高功率物理氣相沉積技術(shù)進行涂碳處理，相較于傳統(tǒng)涂碳處理方法，顯著提高了集流體涂層的附著力、導(dǎo)電性和耐腐蝕性，增強了電池的整體性能。

技術(shù)特征：

1.一種表面涂覆導(dǎo)電膠的動力鋰離子電池，其特征在于，包括以下組份材料：錳酸鋰15份～30份、石墨10份～25份、電解液20份～40份、聚乙烯5份～15份、集流體10份～20份、導(dǎo)電填料5份～15份、聚合物粘結(jié)劑5份～15份、溶劑20份～40份、分散劑0.2份～2份、流平劑0.1份～1份、防沉劑0.1份～1份。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面涂覆導(dǎo)電膠的動力鋰離子電池，其特征在于，所述導(dǎo)電填料包括碳黑、石墨、碳納米管，所述碳黑、石墨、碳納米管添加比例為1:2:1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面涂覆導(dǎo)電膠的動力鋰離子電池，其特征在于，所述聚合物粘結(jié)劑包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、乙烯-丙烯-二烯單體，所述聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、乙烯-丙烯-二烯單體添加比例為2:3:1，所述分散劑包括聚乙二醇、聚丙烯酸、壬基酚聚氧乙烯醚，所述聚乙二醇、聚丙烯酸、壬基酚聚氧乙烯醚添加比例為2:1:1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面涂覆導(dǎo)電膠的動力鋰離子電池，其特征在于，所述流平劑包括有機硅、聚氨酯、丙烯酸酯類，所述有機硅、聚氨酯、丙烯酸酯類添加比例為2:1:1，所述防沉劑包括膨潤土、改性聚酰胺蠟、硅酸鋁，所述膨潤土、改性聚酰胺蠟、硅酸鋁添加比例為3:1:2。

5.一種表面涂覆導(dǎo)電膠的動力鋰離子電池制備方法，依據(jù)權(quán)利要求1-4所述的一種表面涂覆導(dǎo)電膠的動力鋰離子電池，其特征在于，包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種表面涂覆導(dǎo)電膠的動力鋰離子電池制備方法，其特征在于，所述s2步驟中，高速剪切機轉(zhuǎn)速為3000rpm～5000rpm，所述超聲波分散器功率為400w～600w，所述磁力攪拌器轉(zhuǎn)速為800rpm～1200rpm。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種表面涂覆導(dǎo)電膠的動力鋰離子電池制備方法，其特征在于，所述s3步驟中，噴涂機的涂覆厚度為10μm-20μm，所述干燥箱的溫度為80℃～120℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種表面涂覆導(dǎo)電膠的動力鋰離子電池制備方法，其特征在于，所述s4步驟中，物理氣相沉積設(shè)備溫度為400℃～600℃，作業(yè)時間為1h～2h。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種表面涂覆導(dǎo)電膠的動力鋰離子電池制備方法，其特征在于，所述s5步驟中，涂布機涂布厚度為50μm-100μm，干燥時間為1h～2h。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種表面涂覆導(dǎo)電膠的動力鋰離子電池制備方法，其特征在于，所述s6步驟中，卷繞機的卷繞張力為10n～20n，所述注液設(shè)備的注液量為20ml～40ml，所述密封設(shè)備溫度為150℃～196℃。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種表面涂覆導(dǎo)電膠的動力鋰離子電池及其制備方法，包括以下組份材料：錳酸鋰15份～30份、石墨10份～25份、電解液20份～40份、聚乙烯5份～15份、集流體10份～20份、導(dǎo)電填料5份～15份、聚合物粘結(jié)劑5份～15份、溶劑20份～40份、分散劑0.2份～2份、流平劑0.1份～1份、防沉劑0.1份～1份，所述導(dǎo)電填料包括碳黑、石墨、碳納米管，所述碳黑、石墨、碳納米管添加比例為1:2:1。通過電池集流體表面涂覆導(dǎo)電膠，防止集流體在電化學(xué)環(huán)境下表面的腐蝕，可以提高活性物質(zhì)與集流體表面的附著力，降低活性物質(zhì)與集流體界面的阻抗，防止微電池集流體雜質(zhì)析出，有效提升電池的循環(huán)性能和倍率性能。

技術(shù)研發(fā)人員：王慶生,卡拉布什金·亞歷山大,茲維特耶娃·斯維特拉娜,諾維科夫·帕維爾,李維宇,奧科洛夫·廖尼亞
受保護的技術(shù)使用者：浙江長興中俄新能源材料技術(shù)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2