一种负极片及其制备方法，锂离子电池与流程

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1.本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种负极片及其制备方法，锂离子电池。

背景技术：

2.随着新能源的发展及运用，方型电芯作为新型电池，方形电芯可靠度高，系统能量效率高，相对重量轻，能量密度较高，结构较为简单，稳定性较好，在汽车能源领域得到了越来越广泛的应用。
3.为了进一步提高电池能量密度，目前行业采用的方法有两个：增加极片压实，降低铜箔厚度。增大极片压实，单电池极片长度增加，极耳数也随之增加。超声波焊接工序通过摩擦焊，将极耳焊接在一起。铜箔极耳表面光滑，摩擦系数小，加上极耳数增多，极耳虚焊的风险增大，电池内阻增大。降低铜箔厚度，铜箔强度随之降低，模切工序后，铜箔极耳下垂，过辊造成极耳翻折，焊接极耳数变少，电池内阻增大。

技术实现要素：

4.本发明目的在于克服现有技术的不足，解决铜箔表面光滑，摩擦系数小，超声波摩擦焊接时，铜箔极耳焊接不牢，造成虚焊的问题，提供一种负极片的制备方法，增大铜箔表面的粗糙度，改善极耳下垂，减小极耳翻折。
5.为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
6.一种负极片的制备方法，包括如下步骤：
7.(1)将负极活性材料和导电剂进行干混，再加入粘结剂和溶剂，混合搅拌均匀，达到黏度2000～4000mpa
·
s，制成负极浆料；
8.(2)将负极浆料涂覆在铜箔的表面，形成负极涂层，得到负极膜片；
9.(3)将负极膜片烘干、辊压，模切，形成模切膜片；
10.(4)在模切膜片的铜箔极耳上进行压花；
11.(5)将压花后的模切膜片分条，制成负极片。
12.优选地，步骤(4)与步骤(5)之间还包括：将压花后的铜箔极耳通过胶压辊压平。
13.优选地，所述压花的花型为点状凹坑，所述点状凹坑的直径为5mm，坑深为0.5mm，相邻两个点状凹坑之间的间距为5mm。
14.优选地，通过胶压辊将压花完成的铜箔极耳上的点状凹坑压平，压平后的点状凹坑的坑深为5～50μm。
15.优选地，所述压花的花型为竖线型、斜线型、w型、m型和x型的凹纹中的一种，所述凹纹的宽度为2mm，纹深为0.5mm。
16.优选地，所述凹纹的上端与铜箔极耳的上端对齐，所述凹纹的下端与模切膜片交接。
17.本发明中，涂布、辊压完极片，在铜箔表面
″
印花
″
然后压平，以此增加铜箔极耳表
面粗糙度，所述
″
压花
″
包含但不限于点状、竖线型、斜线型、w型、m型、x型，
″
压花
″
后的铜箔极耳通过胶压辊压平，压平后铜箔极耳残留坑深5-50μm。
18.压花完成的铜箔极耳通过胶压辊，将凹坑或凹纹压平，压平后的坑深或纹深为5～50μm，再在超声波焊接工序多层极耳通过摩擦焊的方式进行焊接，压平后的凹坑或凹纹铜箔表面粗糙度增加，可显著改善极耳间的焊接拉力。另一方面，凹坑或凹纹改善了铜箔极耳受力，起到加强极耳的作用，解决了铜箔极耳下垂的问题。
19.基于一个总的发明构思，本发明另一个目的在于保护通过上述制备方法制备得到的负极片以及包含采用此负极片作为负极片的锂离子电池，所述锂离子电池还包括正极片、隔膜和电解液，所述正极片可采用现有技术，例如在集流体表面涂覆磷酸铁锂浆料形成正极片，选用celgard 2400膜为隔膜；按现有技术组装成电芯，制得锂离子电池。
20.与现有技术相比，本发明方法制备负极片，通过极耳上压花然后压平，增大铜箔了表面粗糙度，增大了焊接拉力，进而降低了电池内阻；并且铜箔减薄之后强度降低，极耳压花可增大铜箔强度，改善极耳下垂，减小极耳翻折，进一步地降低电池内阻。
附图说明
21.图1本发明实施例1中的负极片结构示意图；
22.图2本发明实施例2中的负极片结构示意图；
23.图3本发明实施例3中的负极片结构示意图；
24.图4本发明实施例4中的负极片结构示意图；
25.图1-4标记含义如下：1-铜箔，2-模切膜片，3-点状凹坑，4-竖线型的凹纹，5-w型的凹纹，6-x型的凹纹。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下则结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解，以下描述仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
27.本文中所用的术语
″
包含
″
、
″
包括
″
、
″
含有
″
或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
28.当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或者优选值与任何范围下限或优选值的任意一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围
″
1至5
″
时，所描述的范围应被解释为包括范围
″
1至4
″
、
″
1至3
″
、
″
1至2
″
、
″
1至2和4至5
″
、
″
1至3和5
″
等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外地说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
29.下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
30.实施例1
31.一种负极片的制备方法，包括如下步骤：
32.(1)将天然石墨和科琴黑ecp进行干混，再加入羧甲基纤维素和去离子水，混合搅拌均匀，达到黏度3000mpa
·
s，制成负极浆料；
33.(2)将负极浆料涂覆在6μm铜箔的表面，形成负极涂层，得到负极膜片；
34.(3)将负极膜片烘干、辊压，模切，形成模切膜片；
35.(4)在模切膜片的铜箔极耳上进行压花，然后，将压花后的铜箔极耳通过胶压辊压平；
36.(5)将通过胶压辊压平后的模切膜片分条，制成负极片。
37.如图1所示，所述压花的花型为点状凹坑，所述点状凹坑的直径为5mm，坑深为0.5mm，相邻两个点状凹坑之间的间距为5mm，通过胶压辊将压花完成的铜箔极耳上的点状凹坑压平，压平后的点状凹坑的坑深为25μm。
38.本实施例的锂离子电池，采用本实施例的负极片，所述正极片采用现有技术，在12μm铝箔的表面涂覆磷酸铁锂浆料，经辊压、模切形成正极片，所述磷酸铁锂浆料由磷酸铁锂、科琴黑、单壁碳纳米管和粘结剂pvdf按照98∶0.5∶1∶1的比例与溶剂nmp混匀制成；选用celgard 2400膜为隔膜，将正极片、负极片经辊压、激光切，然后与隔膜经卷绕、组装、烘烤、注液、化成、抽气成型得到15ah软包厚电极锂离子电池。
39.实施例2
40.一种负极片的制备方法，包括如下步骤：
41.(1)将天然石墨和科琴黑ecp进行干混，再加入羧甲基纤维素和去离子水，混合搅拌均匀，达到黏度3500mpa
·
s，制成负极浆料；
42.(2)将负极浆料涂覆在6μm铜箔的表面，形成负极涂层，得到负极膜片；
43.(3)将负极膜片烘干、辊压，模切，形成模切膜片；
44.(4)在模切膜片的铜箔极耳上进行压花，然后，将压花后的铜箔极耳通过胶压辊压平；
45.(5)将通过胶压辊压平后的模切膜片分条，制成负极片。
46.如图2所示，所述压花的花型为竖线型的凹纹，所述凹纹的宽度为2mm，纹深为0.5mm，所述凹纹的上端与铜箔极耳的上端对齐，所述凹纹的下端与模切膜片交接。
47.本实施例的锂离子电池，采用本实施例的负极片，所述正极片采用现有技术，在12μm铝箔的表面涂覆磷酸铁锂浆料，经辊压、模切形成正极片，所述磷酸铁锂浆料由磷酸铁锂、科琴黑、单壁碳纳米管和粘结剂pvdf按照98∶0.5∶1∶1的比例与溶剂nmp混匀制成；选用celgard 2400膜为隔膜，将正极片、负极片经辊压、激光切，然后与隔膜经卷绕、组装、烘烤、注液、化成、抽气成型得到15ah软包厚电极锂离子电池。
48.实施例3
49.一种负极片的制备方法，包括如下步骤：
50.(1)将天然石墨和科琴黑ecp进行干混，再加入羧甲基纤维素和去离子水，混合搅拌均匀，达到黏度2500mpa
·
s，制成负极浆料；
51.(2)将负极浆料涂覆在6μm铜箔的表面，形成负极涂层，得到负极膜片；
52.(3)将负极膜片烘干、辊压，模切，形成模切膜片；
53.(4)在模切膜片的铜箔极耳上进行压花，然后，将压花后的铜箔极耳通过胶压辊压平；
54.(5)将通过胶压辊压平后的模切膜片分条，制成负极片。
55.如图3所示，所述压花的花型为w型的凹纹，所述凹纹的宽度为2mm，纹深为0.5mm，所述凹纹的上端与铜箔极耳的上端对齐，所述凹纹的下端与模切膜片交接。
56.本实施例的锂离子电池，采用本实施例的负极片，所述正极片采用现有技术，在12μm铝箔的表面涂覆磷酸铁锂浆料，经辊压、模切形成正极片，所述磷酸铁锂浆料由磷酸铁锂、科琴黑、单壁碳纳米管和粘结剂pvdf按照98∶0.5∶1∶1的比例与溶剂nmp混匀制成；选用celgard 2400膜为隔膜，将正极片、负极片经辊压、激光切，然后与隔膜经卷绕、组装、烘烤、注液、化成、抽气成型得到15ah软包厚电极锂离子电池。
57.实施例4
58.一种负极片的制备方法，包括如下步骤：
59.(1)将天然石墨和科琴黑ecp进行干混，再加入羧甲基纤维素和去离子水，混合搅拌均匀，达到黏度2000mpa
·
s，制成负极浆料；
60.(2)将负极浆料涂覆在6μm铜箔的表面，形成负极涂层，得到负极膜片；
61.(3)将负极膜片烘干、辊压，模切，形成模切膜片；
62.(4)在模切膜片的铜箔极耳上进行压花，然后，将压花后的铜箔极耳通过胶压辊压平；
63.(5)将通过胶压辊压平后的模切膜片分条，制成负极片。
64.如图4所示，所述压花的花型为x型的凹纹，所述凹纹的宽度为2mm，纹深为0.5mm，所述凹纹的上端与铜箔极耳的上端对齐，所述凹纹的下端与模切膜片交接。
65.本实施例的锂离子电池，采用本实施例的负极片，所述正极片采用现有技术，在12μm铝箔的表面涂覆磷酸铁锂浆料，经辊压、模切形成正极片，所述磷酸铁锂浆料由磷酸铁锂、科琴黑、单壁碳纳米管和粘结剂pvdf按照98∶0.5∶1∶1的比例与溶剂nmp混匀制成；选用celgard 2400膜为隔膜，将正极片、负极片经辊压、激光切，然后与隔膜经卷绕、组装、烘烤、注液、化成、抽气成型得到15ah软包厚电极锂离子电池。
66.比较例1
67.一种负极片的制备方法，包括如下步骤：
68.(1)将天然石墨和科琴黑ecp进行干混，再加入羧甲基纤维素和去离子水，混合搅拌均匀，达到黏度3000mpa
·
s，制成负极浆料；
69.(2)将负极浆料涂覆在6μm铜箔的表面，形成负极涂层，得到负极膜片；
70.(3)将负极膜片烘干、辊压，模切，分条，制成负极片。
71.本比较例的锂离子电池，采用本实施例的负极片，所述正极片采用现有技术，在12μm铝箔的表面涂覆磷酸铁锂浆料，经辊压、模切形成正极片，所述磷酸铁锂浆料由磷酸铁锂、科琴黑、单壁碳纳米管和粘结剂pvdf按照98∶0.5∶1∶1的比例与溶剂nmp混匀制成；选用celgard 2400膜为隔膜，将正极片、负极片经辊压、激光切，然后与隔膜经卷绕、组装、烘烤、注液、化成、抽气成型得到15ah软包厚电极锂离子电池。
72.试验例1
73.对实施例1～3和比较例1制备的锂离子电池性能进行检测，检测方法如下表1所示，性能测试结果下表2所示。
74.表1性能检测方法
[0075][0076]
表2性能测试结果
[0077][0078][0079]
从上表2可以看出，采用本发明制备的负极片制成的锂离子电池具有优越的综合性能，其放电比容量和质量能量密度均有较大的提高，平均电压和循环寿命更优，安全性能更好。
[0080]
上述实施例仅是本发明的较优实施方式，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修饰、修改及替代变化，均属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：

1.一种负极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将负极活性材料和导电剂进行干混，再加入粘结剂和溶剂，混合搅拌均匀，达到黏度2000～4000mpa
·
s，制成负极浆料；(2)将负极浆料涂覆在铜箔的表面，形成负极涂层，得到负极膜片；(3)将负极膜片烘干、辊压，模切，形成模切膜片；(4)在模切膜片的铜箔极耳上进行压花；(5)将压花后的模切膜片分条，制成负极片。2.根据权利要求1所述的一种负极片的制备方法，其特征在于，步骤(4)与步骤(5)之间还包括：将压花后的铜箔极耳通过胶压辊压平。3.根据权利要求2所述的一种负极片的制备方法，其特征在于，所述压花的花型为点状凹坑，所述点状凹坑的直径为5mm，坑深为0.5mm，相邻两个点状凹坑之间的间距为5mm。4.根据权利要3所述的一种负极片的制备方法，其特征在于，通过胶压辊将压花完成的铜箔极耳上的点状凹坑压平，压平后的点状凹坑的坑深为5～50μm。5.根据权利要求1所述的一种负极片的制备方法，其特征在于，所述压花的花型为竖线型、斜线型、w型、m型和x型的凹纹中的一种，所述凹纹的宽度为2mm，纹深为0.5mm。6.根据权利要求5所述的一种负极片的制备方法，其特征在于，所述凹纹的上端与铜箔极耳的上端对齐，所述凹纹的下端与模切膜片交接。7.一种通过权利要求1～6中任一项所述制备方法制备得到的负极片。8.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极片、负极片、隔膜和电解液，所述负极片采用权利要求7所述的负极片。

技术总结

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种负极片及其制备方法，锂离子电池，包括如下步骤：(1)将负极活性材料和导电剂进行干混，再加入粘结剂和溶剂，混合搅拌均匀，制成负极浆料；(2)将负极浆料涂覆在铜箔的表面，形成负极涂层，得到负极膜片；(3)将负极膜片烘干、辊压，模切，形成模切膜片；(4)在模切膜片的铜箔极耳上进行压花；(5)将压花后的模切膜片分条，制成负极片。本发明方法制备负极片，通过极耳上压花然后压平，增大铜箔了表面粗糙度，增大了焊接拉力，进而降低了电池内阻；并且铜箔减薄之后强度降低，极耳压花可增大铜箔强度，改善极耳下垂，减小极耳翻折，进一步地降低电池内阻。内阻。内阻。