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硅负极片的制备方法与流程

2022-06-08 15:05:28 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及电池技术领域,特别是涉及一种硅负极片的制备方法。


背景技术:

2.锂电池具有工作电压高和能量密度大的优点,被广泛用于大型精密机械、大型电动工具和数码产品等领域,但由于锂电池负极材料的限制,使得锂电池的能量密度无法得到进一步提升,进而发现了锂电池负极材料的替换物质-硅,硅的理论比容量高达4200mah/g,且储量丰富,但硅基负极材料在充放电过程中会伴随着较大的体积的变化,引起硅负极片的电极材料的脱落,且电极材料的膨胀伴随着较大的安全隐患,为了确保锂电池能量密度的提升和锂电池的使用安全性,即减少了硅基负极材料的膨胀程度,现一般使用粘结强度较高的粘结剂对硅基负极材料进行粘附而减少硅基负极材料的膨胀程度,具有较高粘结强度的粘结剂一般为聚合物胶黏剂,尤其是聚酰胺-酰亚胺胶黏剂,需要在与硅基负极材料进行混合涂覆后通过高温处理,以使单体交联聚合而形成网状结构以实现聚合物胶黏剂对硅基负极材料和箔片的粘结性能,而在对负极片进行高温处理的过程中,容易造成铜箔片氧化,进而影响负极片的电学性能。


技术实现要素:

3.本发明的目的是克服现有技术中的不足之处,提供一种既能实现对硅基负极材料的粘结性能,又能减轻铜箔片的氧化程度的硅负极片的制备方法。
4.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
5.一种硅负极片的制备方法,包括如下步骤:
6.获取负极片,所述负极片上涂覆有包括硅基负极材料和聚合物胶黏剂的负极浆料;
7.采用中空辊筒对所述负极片进行卷绕操作,得到负极卷;
8.采用包覆膜对所述负极卷进行密封处理,以使所述负极卷的外周形成包覆筒体,所述包覆筒体的长度大于所述负极卷的长度;
9.采用封堵件对密封处理后的所述负极卷进行封堵处理,以使所述包覆筒体的两端挤入所述中空辊筒内,且所述封堵件穿设于所述中空辊筒,所述包覆筒体两端的所述包覆膜夹设于所述中空辊筒和所述封堵件之间;
10.对所述封堵处理后的所述负极卷进行阶段性热处理。
11.在其中一个实施例中,在所述采用包覆膜对所述负极卷进行密封处理的步骤之前,且在所述采用中空辊筒对所述负极片进行卷绕操作的步骤之后,所述硅负极片的制备方法还包括如下步骤:
12.对所述负极片进行初干燥处理。
13.在其中一个实施例中,在温度为60℃~80℃的条件下,对所述负极片进行初干燥处理1h~5h。
14.在其中一个实施例中,所述包覆膜的厚度为8μm~12μm。
15.在其中一个实施例中,所述包覆膜为铝箔和/或不锈钢箔。
16.在其中一个实施例中,所述封堵件为吸水橡胶塞、木塞或纸浆塞。
17.在其中一个实施例中,在惰性气体条件下,采用封堵件对密封处理后的所述负极卷进行封堵处理。
18.在其中一个实施例中,所述采用包覆膜对所述负极卷进行密封处理的步骤具体为:将所述包覆膜卷绕在所述负极卷上至所述负极卷上形成具有3层~5层包覆膜层结构的包覆筒体。
19.在其中一个实施例中,在温度为110℃~260℃条件下,所述对所述封堵处理后的所述负极卷进行阶段性热处理。
20.在其中一个实施例中,所述对所述封堵处理后的所述负极卷进行阶段性热处理,具体包括如下步骤:
21.在温度为110℃~120℃的条件下,对所述封堵处理后的所述负极卷进行预热处理;
22.在温度为150℃~170℃的条件下,对预热处理后的所述负极卷进行一次热处理;
23.在温度为250℃~260℃的条件下,对一次热处理后的所述负极卷进行二次热处理。
24.与现有技术相比,本发明至少具有以下优点:
25.本发明的硅负极片的制备方法,负极片上涂覆有包括硅基负极材料和聚合物胶黏剂的负极浆料,即使用了聚合物胶黏剂对硅基负极材料进行粘附,进一步地,采用包覆膜对负极卷进行密封处理,以使负极卷的外周形成包覆筒体,且采用封堵件对密封处理后的负极卷进行封堵处理,以使包覆筒体的两端挤入中空辊筒内,且封堵件穿设于中空辊筒,包覆筒体两端的包覆膜夹设于中空辊筒和封堵件之间,也就是说,使用包覆膜和封堵件对负极卷进行了卷绕和两端部封堵密封,进而再对封堵处理后的负极卷进行阶段性热处理,有效地减少了热处理过程中负极卷的铜箔片的氧化,从而减少负极片的电学性能的影响,且实现了聚合物胶黏剂对硅基负极材料粘结性能。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
27.图1为本发明一实施方式硅负极片的制备方法的制备方法的流程图。
具体实施方式
28.为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施方式。相反地,提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
29.除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
30.本技术提供一种硅负极片的制备方法。上述的硅负极片的制备方法包括如下步骤:获取负极片,负极片上涂覆有包括硅基负极材料和聚合物胶黏剂的负极浆料;采用中空辊筒对负极片进行卷绕操作,得到负极卷;采用包覆膜对负极卷进行密封处理,以使负极卷的外周形成包覆筒体,包覆筒体的长度大于负极卷的长度;采用封堵件对密封处理后的负极卷进行封堵处理,以使包覆筒体的两端挤入中空辊筒内,且封堵件穿设于中空辊筒,包覆筒体两端的包覆膜夹设于中空辊筒和封堵件之间;对封堵处理后的负极卷进行阶段性热处理。
31.上述的硅负极片的制备方法,负极片上涂覆有包括硅基负极材料和聚合物胶黏剂的负极浆料,即使用了聚合物胶黏剂对硅基负极材料进行粘附,进一步地,采用包覆膜对负极卷进行密封处理,以使负极卷的外周形成包覆筒体,且采用封堵件对密封处理后的负极卷进行封堵处理,以使包覆筒体的两端挤入中空辊筒内,且封堵件穿设于中空辊筒,包覆筒体两端的包覆膜夹设于中空辊筒和封堵件之间,也就是说,使用包覆膜和封堵件对负极卷进行了卷绕和两端部封堵密封,进而再对封堵处理后的负极卷进行阶段性热处理,有效地减少了热处理过程中负极卷的铜箔片的氧化,从而减少负极片的电学性能的影响,且实现了聚合物胶黏剂对硅基负极材料粘结性能。
32.需要说明的是,如果不使用对负极片进行包覆隔绝的方式进行热处理,则需要控制负极片热处理的环境为真空环境或惰性气体环境,但使得负极片在真空环境或惰性气体环境下进行热处理,则热处理设备的要求较高,且操作要求较高,增加了负极片热处理的难度和成本;此外,若使得在真空环境或惰性气体环境下对负极片进行热处理,则还需要进一步使得负极片在热处理设备中逐渐冷却,所需的时间较长,降低了负极片制备的效率,因此,在本技术中,选择采用包覆膜对负极卷进行密封处理,以使负极卷的外周形成包覆筒体,且采用封堵件对密封处理后的负极卷进行封堵处理,以使包覆筒体的两端挤入中空辊筒内,且封堵件穿设于中空辊筒,包覆筒体两端的包覆膜夹设于中空辊筒和封堵件之间,实现了负极片与环境中氧气的较好的隔绝,进而使得负极片在热处理过程中受到的环境中氧气的影响降低,既实现了粘结剂对硅基负极材料的粘结性能,又能减轻了负极片的铜箔片的氧化程度;此外,还可实现负极片的转移冷却,从而也减少了热处理设备的占用时间,进而有效地提高了负极片的制备效率。
33.还需要说明的是,由于负极片在热处理过程中会进一步挥发出未除去的水分和溶剂,若水分和溶剂不能排出,则会在包覆膜上形成凝露,影响负极片的电学性能,因此,本技术使用了包覆膜和封堵件对负极卷进行了卷绕和两端部封堵密封,其中,包覆筒体的两端挤入中空辊筒内,且封堵件穿设于中空辊筒,包覆筒体两端的包覆膜夹设于中空辊筒和封堵件之间,即封堵件实现了包覆膜紧贴中空辊筒的内壁,使得负极片密封设置在包覆膜内,但由于封堵件为后期堵塞穿设于中空辊筒,较难确保使得包覆膜与中空辊筒的抵接为无缝抵接,即封堵件并未实现负极片密不透风地密封设置在包覆膜内,进而使得负极片在热处理时挥发出的水分和溶剂能通过封堵件对应的包覆膜处排出,且在负极片的热处理过程
中,水分和溶剂的挥发会增加负极片所在环境的压强,进而有利于挥发的水分和溶剂通过封堵件对应的包覆膜处排出,较好地减少了包覆膜上凝露的产生,进而确保了负极片的电学性能。
34.为了更好地理解本技术的硅负极片的制备方法,以下对本技术的硅负极片的制备方法作进一步的解释说明:
35.请参阅图1,一实施方式的硅负极片的制备方法包括如下步骤:
36.s100、获取负极片,负极片上涂覆有包括硅基负极材料和聚合物胶黏剂的负极浆料。可以理解,负极片上涂覆有包括硅基负极材料和聚合物胶黏剂的负极浆料,即使用了聚合物胶黏剂对硅基负极材料进行粘附,确保了负极片热处理后对硅基负极材料和铜箔片的粘结性能。
37.s200、采用中空辊筒对负极片进行卷绕操作,得到负极卷。可以理解,采用中空辊筒对负极片进行卷绕操作,即将负极片卷绕在中空辊筒上,一方面,增强了负极片的设置紧凑性,另一方面,有利于负极片的密封。
38.s300、采用包覆膜对负极卷进行密封处理,以使负极卷的外周形成包覆筒体,包覆筒体的长度大于负极卷的长度。可以理解,采用包覆膜对负极卷进行卷绕而在负极卷外周形成包覆筒体,且使得包覆筒体的长度大于负极卷的长度,即采用包覆膜减少负极卷需要作密封处理的区域,即采用包覆膜对负极卷进行密封处理后,仅需要对包覆筒体的两端部进行密封即实现了负极卷的密封,进而有利于快速实现负极卷的密封。
39.s400、采用封堵件对密封处理后的负极卷进行封堵处理,以使包覆筒体的两端挤入中空辊筒内,且封堵件穿设于中空辊筒,包覆筒体两端的包覆膜夹设于中空辊筒和封堵件之间。可以理解,使得包覆筒体的两端挤入中空辊筒内,而后封堵件穿设于中空辊筒,使得包覆筒体两端的包覆膜夹设于中空辊筒和封堵件之间,实现了负极卷的快速密封,且有利于热处理后的负极卷的快速拆出,此外,使用封堵件密封包覆筒体的两端而使负极片密封设置在包覆膜内,其实际并未实现负极片密不透风地密封设置在包覆膜内,进而使得负极片在热处理时挥发出的水分和溶剂能通过封堵件对应的包覆膜处排出,较好地减少了包覆膜上凝露的产生,进而确保了负极片的电学性能。
40.s500、对封堵处理后的负极卷进行阶段性热处理。可以理解,在实现了负极卷较好地密封设置在包覆膜后,再对封堵处理后的负极卷进行阶段性热处理,有效地减少了热处理过程中负极卷的铜箔片的氧化,从而减少负极片的电学性能的影响,且实现了聚合物胶黏剂对硅基负极材料粘结性能。
41.上述的硅负极片的制备方法,负极片上涂覆有包括硅基负极材料和聚合物胶黏剂的负极浆料,即使用了聚合物胶黏剂对硅基负极材料进行粘附,进一步地,采用包覆膜对负极卷进行密封处理,以使负极卷的外周形成包覆筒体,且采用封堵件对密封处理后的负极卷进行封堵处理,以使包覆筒体的两端挤入中空辊筒内,且封堵件穿设于中空辊筒,包覆筒体两端的包覆膜夹设于中空辊筒和封堵件之间,也就是说,使用包覆膜和封堵件对负极卷进行了卷绕和两端部封堵密封,进而再对封堵处理后的负极卷进行阶段性热处理,有效地减少了热处理过程中负极卷的铜箔片的氧化,从而减少负极片的电学性能的影响,且实现了聚合物胶黏剂对硅基负极材料粘结性能。
42.可以理解,阶段性热处理即为在不同的温度下连续进行热处理。
43.在其中一个实施例中,在采用包覆膜对负极卷进行密封处理的步骤之前,且在采用中空辊筒对负极片进行卷绕操作的步骤之后,硅负极片的制备方法还包括如下步骤:对负极片进行初干燥处理。可以理解,负极片的制备过程中为负极浆料的制作,将制作得到的负极浆料涂覆于铜箔片上,且对涂覆有负极浆料的铜箔片进行干燥以避免负极浆料在铜箔片上会发生流延而影响负极片的电化学性能,此时的负极浆料中还存有较多的水分和溶剂,而若使得含有较多水分和溶剂的负极片直接进行密封热处理,即使过程中允许挥发出的水分和溶剂能通过封堵件对应的包覆膜处排出,但若水分和溶剂的挥发量太大,则较难实现挥发的水分和溶剂的及时排出,则依旧会造成包覆膜上形成较多的凝露,进而影响负极片的电化学性能,因此,本技术中,进一步对负极片进行初干燥处理,以较好地减少负极片中负极浆料含有的水分和溶剂,进而确保了负极片的电学性能。
44.在其中一个实施例中,在负压条件下,对封堵处理后的负极卷进行阶段性热处理。可以理解,在负压条件下进行阶段性热处理,有利于负极片在热处理时挥发出的水分和溶剂通过封堵件对应的包覆膜处快速排出,更好地减少了包覆膜上凝露的产生,进而更好地确保了负极片的电学性能。
45.在其中一个实施例中,在温度为60℃~80℃的条件下,对负极片进行初干燥处理1h~5h。可以理解,在温度为60℃~80℃的条件下,对负极片进行初干燥处理1h~5h,较好地实现了负极片中负极浆料含有的水分和溶剂的进一步去除。
46.在其中一个实施例中,包覆膜的厚度为8μm~12μm。可以理解,确保了包覆膜自己的结构强度,且确保了负极卷处的快速升温。
47.在其中一个实施例中,包覆膜为铝箔和/或不锈钢箔。可以理解,铝箔和不锈钢箔具有一定的韧性和结构强度,进而确保了包覆膜自己的结构强度,且铝箔和不锈钢箔具有较好地热传递性能,进而确保了负极卷处的快速升温。
48.在其中一个实施例中,封堵件为吸水橡胶塞、木塞或纸浆塞。可以理解,在高温条件下,吸水橡胶塞、木塞和纸浆塞均具有较好的吸水能力,使得封堵件为吸水橡胶塞、木塞或纸浆塞,可使得负极片在热处理时通过封堵件对应的包覆膜处排出的挥发的水分被较好地吸收,而吸水橡胶塞、木塞和纸浆塞在吸收了水分后会发生膨胀,即随着温度的升高,负极片的负极浆料的水分被陆续地排出而被吸水橡胶塞、木塞或纸浆塞吸收,使得吸水橡胶塞、木塞或纸浆塞的体积逐渐增大,进而增加了封堵件对包覆膜的密封效果,从而进一步地提高了负极片与氧气的隔绝效果,进一步在确保了聚合物胶黏剂对硅基负极材料和铜箔片的粘结性能的情况下,更好地减轻了负极片的铜箔片的氧化程度,且随着温度的升高,负极片在热处理时挥发的水分越来越少,进而减轻了包覆膜的密封效果的提高而造成包覆膜内的凝露的产生几率增加的问题,确保了负极片的电化学性能。
49.在其中一个实施例中,在惰性气体条件下,采用封堵件对密封处理后的负极卷进行封堵处理,减少了负极片所处处的氧气的含量,进而进一步减轻了负极片的铜箔片的氧化程度。
50.在其中一个实施例中,采用包覆膜对负极卷进行密封处理的步骤具体为:将包覆膜卷绕在负极卷上至负极卷上形成具有3层~5层包覆膜层结构的包覆筒体,更好地实现了负极片的封堵密封,且确保了负极片的快速升温。
51.在其中一个实施例中,在温度为110℃~260℃条件下,对封堵处理后的负极卷进
行阶段性热处理。可以理解,聚合物胶黏剂在不同的温度下交联的程度具有差别,尤其是温度的阶段性控制对聚合物粘结剂的交联程度具有较大的影响,即交联形成的网状结构会被影响而具有区别,如网状结构的密集程度,在本技术中,在温度为110℃~260℃条件下,对封堵处理后的负极卷进行阶段性热处理,有效地确保了聚合物胶黏剂对硅基负极材料和铜箔片的粘结性能,更好地减轻了硅基负极材料的膨胀程度,进而提高了锂电池的循环性能。
52.在其中一个实施例中,对封堵处理后的负极卷进行阶段性热处理的步骤,具体为在不同的温度下连续对封堵处理后的负极卷进行热处理,更好地促进了聚合物胶黏剂的交联,更好地确保了聚合物胶黏剂对硅基负极材料和铜箔片的粘结性能,进而更好地减轻了硅基负极材料的膨胀程度,提高了锂电池的循环性能。
53.在其中一个实施例中,对封堵处理后的负极卷进行阶段性热处理的步骤,具体为分别在第一温度、第二温度和第二温度下依次对封堵处理后的负极卷进行热处理,所述第一温度小于第二温度,所述第二温度小于第三温度。
54.在其中一个实施例中,对封堵处理后的负极卷进行阶段性热处理,具体包括如下步骤:
55.在温度为110℃~120℃的条件下,对封堵处理后的负极卷进行预热处理;
56.在温度为150℃~170℃的条件下,对预热处理后的负极卷进行一次热处理;
57.在温度为250℃~260℃的条件下,对一次热处理后的负极卷进行二次热处理。
58.上述的对封堵处理后的负极卷进行阶段性热处理的步骤中,依次在温度为110℃~120℃、150℃~170℃和250℃~260℃的条件下对负极卷进行阶段性热处理,有效地提高了聚合物粘结剂对硅基负极材料和铜箔片的粘结性能,更好地减轻了硅基负极材料的膨胀程度,进而提高了锂电池的循环性能。
59.在其中一个实施例中,在温度为110℃~120℃的条件下,对封堵处理后的负极卷进行预热处理10min~15min,更好地提高了阶段性热处理后的聚合物粘结剂对硅基负极材料和铜箔片的粘结性能,更好地减轻了硅基负极材料的膨胀程度,进而提高了锂电池的循环性能。
60.在其中一个实施例中,在温度为150℃~170℃的条件下,对预热处理后的负极卷进行一次热处理10min~15min,更好地提高了阶段性热处理后的聚合物粘结剂对硅基负极材料和铜箔片的粘结性能,更好地减轻了硅基负极材料的膨胀程度,进而提高了锂电池的循环性能。
61.在其中一个实施例中,在温度为250℃~260℃的条件下,对一次热处理后的负极卷进行二次热处理20min~30min,更好地提高了阶段性热处理后的聚合物粘结剂对硅基负极材料和铜箔片的粘结性能,更好地减轻了硅基负极材料的膨胀程度,进而提高了锂电池的循环性能。
62.与现有技术相比,本发明至少具有以下优点:
63.本发明的硅负极片的制备方法,负极片上涂覆有包括硅基负极材料和聚合物胶黏剂的负极浆料,即使用了聚合物胶黏剂对硅基负极材料进行粘附,进一步地,采用包覆膜对负极卷进行密封处理,以使负极卷的外周形成包覆筒体,且采用封堵件对密封处理后的负极卷进行封堵处理,以使包覆筒体的两端挤入中空辊筒内,且封堵件穿设于中空辊筒,包覆筒体两端的包覆膜夹设于中空辊筒和封堵件之间,也就是说,使用包覆膜和封堵件对负极
卷进行了卷绕和两端部封堵密封,进而再对封堵处理后的负极卷进行阶段性热处理,有效地减少了热处理过程中负极卷的铜箔片的氧化,从而减少负极片的电学性能的影响,且实现了聚合物胶黏剂对硅基负极材料粘结性能。
64.以下列举一些具体实施例,若提到%,均表示按重量百分比计。需注意的是,下列实施例并没有穷举所有可能的情况,并且下述实施例中所用的材料如无特殊说明,均可从商业途径得到。
65.实施例1
66.将10kg氧化亚硅粉末、2kg科琴黑和碳纳米管的混合物、1kg聚偏氟乙烯和适量的n-甲基吡咯烷酮的混合液进行分散混合,得到负极浆料;
67.将负极浆料涂覆于铜箔片上,接着,进行辊压干燥,得到负极片;
68.将负极卷卷绕在中空辊筒上,接着,将厚度为8μm的包覆膜卷绕在负极卷上形成包覆筒体,然后用木塞将包覆筒体的两端挤入中空辊筒内并对包覆膜进行固定封堵;
69.将密封后的负极卷放入烘烤箱中,在温度为110℃的条件下,热处理15min,接着,在温度为150℃的条件下,继续热处理15min,然后,在温度为250℃的条件下,再继续热处理30min,冷却得到负极片;
70.将负极片、正极片、隔膜和电解液进行组装得到锂电池。
71.实施例2
72.将10kg氧化亚硅粉末、2kg科琴黑和碳纳米管的混合物、1kg聚偏氟乙烯和适量的n-甲基吡咯烷酮的混合液进行分散混合,得到负极浆料;
73.将负极浆料涂覆于铜箔片上,接着,进行辊压,80℃干燥2h,得到负极片;
74.将负极卷卷绕在中空辊筒上,接着,将厚度为10μm的包覆膜卷绕在负极卷上形成包覆筒体,然后用木塞将包覆筒体的两端挤入中空辊筒内并对包覆膜进行固定封堵;
75.将密封后的负极卷放入烘烤箱中,在温度为110℃的条件下,热处理10min,接着,在温度为150℃的条件下,继续热处理10min,然后,在温度为250℃的条件下,再继续热处理20min,冷却得到负极片;
76.将负极片、正极片、隔膜和电解液进行组装得到锂电池。
77.实施例3
78.将10kg氧化亚硅粉末、2kg科琴黑和碳纳米管的混合物、1kg聚偏氟乙烯和适量的n-甲基吡咯烷酮的混合液进行分散混合,得到负极浆料;
79.将负极浆料涂覆于铜箔片上,接着,进行辊压,80℃干燥3h,得到负极片;
80.将负极卷卷绕在中空辊筒上,接着,将厚度为12μm的包覆膜卷绕在负极卷上形成包覆筒体,然后用木塞将包覆筒体的两端挤入中空辊筒内并对包覆膜进行固定封堵;
81.将密封后的负极卷放入烘烤箱中,烘烤箱为负压状态,在温度为110℃的条件下,热处理10min,接着,在温度为150℃的条件下,继续热处理10min,然后,在温度为250℃的条件下,再继续热处理20min,冷却得到负极片;
82.将负极片、正极片、隔膜和电解液进行组装得到锂电池。
83.实施例4
84.将10kg氧化亚硅粉末、2kg科琴黑和碳纳米管的混合物、1kg聚偏氟乙烯和适量的n-甲基吡咯烷酮的混合液进行分散混合,得到负极浆料;
85.将负极浆料涂覆于铜箔片上,接着,进行辊压,70℃干燥5h,得到负极片;
86.将负极卷卷绕在中空辊筒上,接着,将厚度为8μm的包覆膜卷绕在负极卷上形成包覆筒体,然后用纸浆塞将包覆筒体的两端挤入中空辊筒内并对包覆膜进行固定封堵;
87.将密封后的负极卷放入烘烤箱中,在温度为115℃的条件下,热处理12min,接着,在温度为160℃的条件下,继续热处理12min,然后,在温度为255℃的条件下,再继续热处理25min,冷却得到负极片;
88.将负极片、正极片、隔膜和电解液进行组装得到锂电池。
89.实施例5
90.将10kg氧化亚硅粉末、2kg科琴黑和碳纳米管的混合物、1kg聚偏氟乙烯和适量的n-甲基吡咯烷酮的混合液进行分散混合,得到负极浆料;
91.将负极浆料涂覆于铜箔片上,接着,进行辊压,60℃干燥5h,得到负极片;
92.将负极卷卷绕在中空辊筒上,接着,将厚度为12μm的包覆膜卷绕在负极卷上形成包覆筒体,然后用吸水橡胶塞将包覆筒体的两端挤入中空辊筒内并对包覆膜进行固定封堵;
93.将密封后的负极卷放入烘烤箱中,在温度为120℃的条件下,热处理10min,接着,在温度为170℃的条件下,继续热处理10min,然后,在温度为260℃的条件下,再继续热处理20min,冷却得到负极片;
94.将负极片、正极片、隔膜和电解液进行组装得到锂电池。
95.以下对实施例1~5的负极片和锂电池进行性能测试:
96.1、负极片的剥离强度测试:将负极片裁剪成长度为170mm,宽度为30mm的长条状;再用脱脂纱布将无刻度钢板尺擦拭干净,不留污渍和灰尘;然后将宽60mm的透明胶带横贴在晾干后的无刻度钢板尺底部,端面平齐;接着,将宽25mm的双面胶贴在透明胶带上,长度与透明胶带的宽度相同,位置居中;最后,将负极片的负极浆料涂层粘贴在双面胶上,端面平齐,用直径84mm、高45mm的压轮(2kg)在极片表面来回辊压3次;将实验样品中负极片自由端翻折180
°
后,夹在ag—x plus电子万能材料实验机的上夹持器上,无刻度钢板尺央在下夹持器上;在22~28℃、湿度小于25%的条件下,制取若干30mm宽的负极片,极片拉伸速度为100mm/min,测试取拉伸25~80mm的平均值,对负极片进行剥离,待铜箔片和负极浆料涂层完全分离时,实时读取记录拉伸时的力值,计算负极片涂层剥离强度的测试结果。
97.2、负极片的膨胀率测试:将锂电池在充放电100个循环后取出并拆解,用螺旋测微器测量负极片的厚度,此厚度与碾压后负极片厚度的差值再除以碾压后负极片厚度,即为负极片的膨胀率。
98.3、锂电池的电学性能测试:使用小(微)电流量程设备ct2001a(5v,50ma)测试锂电池的首次可逆充放电比容量及首次充放电效率。
99.4、锂电池的循环性能测试:测试锂电池在0.5c充放电速率下循环100次后的容量保持率。
100.表1为实施例1~5中负极片或锂电池的性能测试结果,均为重复多次(重复次数大于10次)后取的平均值。
101.表1:性能测试结果
[0102][0103]
从表1中可以看出,实施例1~5中的负极片的剥离强度均大于45n/m,且负极片膨胀率均小于40%,尤其是实施例3的负极片,剥离强度达到61.25n/m,且负极片的膨胀率为36.80%,说明实施例1~5中的负极片中的聚合物胶黏剂对硅基负极材料和铜箔片均具有较好的粘结性能,较好地实现了减轻硅基负极材料的膨胀率;此外,实施例1~5中锂电池的充放电效率和循环性能均较佳,说明实施例1~5中的锂电池的负极片经过热处理后,在不断的膨胀与收缩中仍然具有较好的电学性能和循环性能。
[0104]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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