锂离子电池的极板材料制造技术

本发明专利技术公开一种锂离子电池的极板材料。所述锂离子电池的极板材料包含5至70重量份的非缓冲活性材料；及30至95重量份的缓冲活性材料。本发明专利技术通过加入特定比例的缓冲材料(例如石墨物质颗粒)，以避免或减少非缓冲活性材料本身或外壳在辗压步骤时产生破损或破裂，故可提升电池的循环寿命。提升电池的循环寿命。提升电池的循环寿命。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池的极板材料


[0001]本专利技术是有关于一种锂离子电池领域，特别是有关于一种锂离子电池的极板材料。

技术介绍

[0002]由于一次电池不符环保需求，因此近年来可充电的二次电池系统逐渐受到重视。随着可携式电子产品的快速发展和普遍化，锂离子二次电池因兼具重量轻、高电压值与高能量密度等特点，使得其市场需求量与日遽增。锂离子电池与镍氢、镍锌、镍镉电池相比，具有工作电压高、能量密度大、重量轻、寿命长及环保性佳等优点，也是未来应用在可挠式电池的最佳选择。
[0003]用于锂离子电池的极板一般均需要经过辗压来提高极板密度，然而一般活性材料在辗压过程中易被压碎或产生开裂。故，有必要提供一种锂离子电池的极板材料，以解决现有技术所存在的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种锂离子电池的极板材料，以解决现有技术所存在的活性材料在辗压过程中易被压碎或产生开裂问题。
[0005]本专利技术的一目的在于提供一种锂离子电池的极板材料，其是通过加入特定比例的缓冲活性材料(例如石墨物质颗粒)，以避免或减少非缓冲活性材料的本身或外壳破损或破裂，故可提升电池的循环寿命。
[0006]为达上述的目的，本专利技术提供一种锂离子电池的极板材料，包含5至70重量份的非缓冲活性材料，其中所述非缓冲活性材料包含：一核心；及一外壳，包覆所述核心；以及30至95重量份的缓冲活性材料。
[0007]在本专利技术一实施例中，所述缓冲活性材料包含天然石墨、人造石墨及人造导电石墨中的至少一种。<br/>[0008]在本专利技术一实施例中，所述锂离子电池的极板材料更包含大于0且小于等于5重量份的增稠剂。
[0009]在本专利技术一实施例中，所述增稠剂包含羧甲基纤维素、聚丙烯酸钠、其他丙烯酸硅聚合物及脂肪酸酯中的至少一种。
[0010]在本专利技术一实施例中，所述锂离子电池的极板材料更包含大于0且小于等于5重量份的黏结剂。
[0011]在本专利技术一实施例中，所述黏结剂包含聚偏氟乙烯、苯乙烯丁二烯橡胶、聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯聚合物、丁二烯橡胶、丁基橡胶、聚偏二氟乙烯、聚环氧乙烷、聚表氯醇、聚磷腈、聚丙烯腈及聚酰亚胺中的至少一种。
[0012]在本专利技术一实施例中，所述锂离子电池的极板材料更包含大于0且小于等于5重量份的导电助剂。
[0013]在本专利技术一实施例中，所述导电助剂包含金属粉末、金属纤维及导电碳基材中的至少一种。
[0014]在本专利技术一实施例中，所述核心的平均粒径介于16至20微米之间，所述外壳的厚度介于2至3微米，其中所述外壳包含非晶质碳壳及散布在非晶质碳壳上的纳米硅。
[0015]在本专利技术一实施例中，所述缓冲活性材料比所述非缓冲活性材料软。
[0016]与现有技术相比较，本专利技术的锂离子电池的极板材料是通过加入特定比例的缓冲活性材料(例如石墨物质颗粒)，以避免或减少非缓冲活性材料的本身或外壳破损或破裂，故可提升电池的循环寿命。
[0017]为让本专利技术的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
附图说明
[0018]图1A是一般锂离子电池的极板材料进行碾压步骤前的剖面示意图。
[0019]图1B是一般锂离子电池的极板材料进行碾压步骤后的剖面示意图。
[0020]图2A是本专利技术一实施例的锂离子电池的极板材料进行碾压步骤前的剖面示意图。
[0021]图2B是本专利技术一实施例的锂离子电池的极板材料进行碾压步骤后的剖面示意图。
[0022]图3A是实施例1的显微示意图。
[0023]图3B是比较例1的显微示意图。
[0024]图4A是实施例2的显微示意图。
[0025]图4B是比较例2的显微示意图。
具体实施方式
[0026]以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本专利技术可用以实施的特定实施例。再者，本专利技术所提到的方向用语，例如上、下、顶、底、前、后、左、右、内、外、侧面、周围、中央、水平、横向、垂直、纵向、轴向、径向、最上层或最下层等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本专利技术，而非用以限制本专利技术。
[0027]请参照图1A及图1B，这边首先提到的是，制作极板(负极材料)时，位在基板13上的锂离子电池的极板材料通常会经过一碾压步骤，以使极板具备预定的压实密度(例如1.0至2.0g/cm3)。然而，对于一般的单成份活性材料11，例如硅基材料(例如Si、SiO
x
(x大于0且小于等于2))、锡基材料(例如Sn、SnO
x
(x大于0且小于等于2))、钛酸锂(LTO)、或较硬的碳基材料(例如软碳或硬碳)等，经过碾压步骤会使得一般的活性材料本身破损或破裂。因此，当这种破损或破裂的活性材料应用于锂离子电池的极板上时，会降低电池的循环寿命。
[0028]据此，本专利技术提供一种新型态的锂离子电池的极板材料20，请参照图2A与图2B，本专利技术实施例的锂离子电池的极板材料20，包含：5至70重量份的非缓冲活性材料21，其中所述非缓冲活性材料21包含：一核心211；及一外壳212，包覆所述核心211；以及30至95重量份的缓冲活性材料22。在一实施例中，非缓冲活性材料21例如是6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、66、67、68或69重量份。在另一实施例中，缓冲活性材料22例如是31、32、33、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、91、92、93、94或95重量份。
[0029]这边要提到的是，本文所述的非缓冲活性材料，指的是一活性材料但其本身并非
用于缓冲的功能。另外，本文所述的缓冲活性材料，指的是一活性材料但其本身主要用于缓冲的功能。
[0030]根据上述，本专利技术通过加入缓冲活性材料22作为缓冲材料，以避免或减少特定结构的非缓冲活性材料21在碾压步骤后本身或外壳的破损或破裂的情况。一方面，缓冲活性材料22比非缓冲活性材料21软，所以在碾压步骤中会优先承受应力，进而保护非缓冲活性材料21。另一方面，由于缓冲活性材料22本身的材质具备储存锂离子的特性，因此也有助于使用本专利技术的极板材料20所制成的锂电池的电力特性。
[0031]要提到的是，若核心211的材质软于外壳212的材质，则受辗压时外壳212受到由外向内的应力，又因核心211材质较软无法支撑外壳，进而导致外壳212破裂，但是本专利技术实施例在有缓冲材料的存在将可分散外壳承受的应力，进而达到保护外壳材料的效果。
[0032]另一方面，若核心211的材质不软于外壳212的材质，则受辗压时外壳受到由外向内的应力，又因核心211的材质不软于外壳212的材质，故外壳212的材质亦受到来自核心211的由内向外的反作用力，同时核心211的材料亦受到来自外壳212的由外向内的应力，在承受应力时将导致外壳212破裂甚至核心211破裂，但本专利技术实施例在有缓冲材料的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池的极板材料，其特征在于：所述锂离子电池的极板材料包含：5至70重量份的非缓冲活性材料，其中所述非缓冲活性材料包含：一核心；及一外壳，包覆所述核心；以及30至95重量份的缓冲活性材料。2.如权利要求1所述的锂离子电池的极板材料其特征在于：所述缓冲活性材料包含天然石墨、人造石墨及人造导电石墨中的至少一种。3.如权利要求1所述的锂离子电池的极板材料，其特征在于：所述锂离子电池的极板材料更包含大于0且小于等于5重量份的增稠剂。4.如权利要求3所述的锂离子电池的极板材料，其特征在于：所述增稠剂包含羧甲基纤维素、聚丙烯酸钠、其他丙烯酸硅聚合物及脂肪酸酯中的至少一种。5.如权利要求1所述的锂离子电池的极板材料，其特征在于：所述锂离子电池的极板材料更包含大于0且小于等于5重量份的黏结剂。6.如权利要求5所述的锂离子电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈柏钦，陈韦志，陈奕勋，许湘禹，许凯智，杨远平，
申请(专利权)人：中钢碳素化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：