锂电池及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种锂电池，包括正极，其中正极包括正极极片以及保护层。正极极片包括活性物质、导电添加剂、黏着剂、电流收集器或其组合。保护层设置于正极极片上。保护层的材料为氮化钛。另提供一种锂电池的制造方法。氮化钛。另提供一种锂电池的制造方法。氮化钛。另提供一种锂电池的制造方法。

【技术实现步骤摘要】
锂电池及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种电池及其制造方法，且特别是有关于一种锂电池及其制造方法。

技术介绍

[0002]近年来，电动车(EVs)已越发普及，而车用锂电池因为具有高能量密度、高放电电压和较佳的电力输出稳定度等因素备受瞩目。然而，车用锂电池目前需要在高温环境(如55℃)下进行使用，因此安全性与高温稳定性等亦是很重要的考量重点。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种锂电池及其制造方法，其有效地在改善安全性与高温稳定性的同时提升性能。
[0004]本专利技术的一种锂电池，包括正极，其中正极包括正极极片以及保护层。正极极片包括活性物质、导电添加剂、黏着剂、电流收集器或其组合。保护层设置于正极极片上。保护层的材料为氮化钛(TiN)。
[0005]在本专利技术的一实施例中，上述的活性物质包括LiNi
0.6
Co
0.2
Mn
0.2
O2、LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2、LiCoO2、LiNi
0.9
Co
0.05
Mn
0.05
O2、LiNi
0.5
Co
0.3
Mn
0.2
O2、LiFePO4、xLi2MnO3(1
‑
x)
·
Li(Co,Ni,Mn)O2或其组合。
[0006]在本专利技术的一实施例中，上述的导电添加剂包括片状石墨、碳黑、奈米碳管、石墨烯、碳纤维或其组合，黏着剂包括聚偏二氟乙烯(PVDF)、羧甲基纤维素(CMC)、丁苯橡胶(SBR)、聚酰亚胺(PI)、聚乙烯醇(PA)或其组合，且电流收集器包括铝箔。
[0007]本专利技术的一种锂电池的制造方法，至少包括以下步骤。提供正极极片。将正极极片置入电浆辅助物理沉积设备内，其中电浆辅助物理沉积设备包括腔体，且腔体内具有钛溅射靶材。对正极极片进行电浆处理工艺，以于正极极片上形成保护层，其中电浆处理工艺至少包括以下步骤。藉由腔体内的气体离子轰击钛溅射靶材，以形成钛离子。通入氮气于腔体内，以使钛离子与氮气进行反应，以形成保护层。
[0008]在本专利技术的一实施例中，上述的电浆处理工艺的工艺时间介于1分钟至100分钟。
[0009]在本专利技术的一实施例中，上述的电浆处理工艺的工艺温度介于0℃至100℃。
[0010]在本专利技术的一实施例中，上述的电浆处理工艺的工艺压力至少小于0.001托耳(Torr)。
[0011]在本专利技术的一实施例中，上述的锂电池的制造方法还包括对钛溅射靶材施加电压，使腔体内产生电浆，以形成气体离子。
[0012]在本专利技术的一实施例中，上述的锂电池的制造方法还包括通入氩气与氮气至所述腔体内，以产生气体离子。
[0013]在本专利技术的一实施例中，上述的锂电池的制造方法还包括以下步骤。提供电流收集器，涂布浆料于电流收集器上，进行烘干工艺，以形成正极极片。其中浆料至少包括以下制造步骤。将溶剂与黏结剂混合，以形成第一溶液。加入导电添加剂及活性物质于第一溶
液。
[0014]基于上述，本专利技术的锂电池藉由正极极片与氮化钛保护层(由电浆处理工艺(物理气相沉积工艺)所形成)的组合，可以有效地在改善安全性与高温稳定性的同时提升性能。
[0015]为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
[0016]图1A是依照本专利技术的一实施例的锂电池进行电浆处理工艺的方块示意图。
[0017]图1B是依照本专利技术的一实施例的锂电池的制造方法的流程图。
[0018]图2是实例与比较例的XRD绕射图。
[0019]图3A与图3B是一实例的TEM图。
[0020]图3C是图3B的圈线部分的线扫描放大图。
[0021]图3D是图3B的线扫描之元素分布图。
[0022]图4A、图4B、图4C与图4D分别是实例与比较例之XPS(Ti谱、N谱、C谱、O谱)表面分析图。
[0023]图5A与图5B分别是实例与比较例之电压对电容之曲线图。
[0024]图6A与图6B分别是实例与比较例之电容对循环圈数之曲线图。
[0025]图7A与图7B分别是实例与比较例之库伦效率对循环圈数之曲线图。
[0026]图8A与图8B分别是实例与比较例之电容与电压的微分(dQ/dV)对电压之曲线图。
[0027]图9是实例与比较例之电容对循环圈数之曲线图。
[0028]图10A与图10B分别是实例与比较例之阻抗谱之虚部(Z
im
)对实部(Z
re
)之曲线图。
[0029]图11A与图11B分别是实例与比较例之电流对电压之曲线图。
[0030]图12A与图12B分别是实例与比较例的电流对扫描速率之曲线图。
[0031]图13是实例与比较例的升温速率对温度之曲线图。
[0032]图14A与图14B分别是实例与比较例的SEM图。
[0033]图15A、图15B、图15C与图15D分别是实例与比较例之XPS(F谱、N谱、O谱、P谱)表面分析图。
具体实施方式
[0034]现将详细地参考本专利技术的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在图式和描述中用来表示相同或相似部分。
[0035]为了使本专利技术之内容可以被更容易明了，以下特举实施例作为本专利技术确实能够据以实施的范例。为明确说明，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解的是，这些实务上的细节不应用被以限制本专利技术。也就是说，在本专利技术部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。
[0036]除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本专利技术所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。
[0037]图1A是依照本专利技术的一实施例的锂电池进行电浆处理工艺的方块示意图。图1B是依照本专利技术的一实施例的锂电池的制造方法的流程图。
[0038]请参考图1A、图1B，以下藉由使用图式说明本专利技术一实施例的锂电池的制造方法的主要流程。首先，提供正极极片110(步骤S100)。接着，将正极极片110置入电浆辅助物理沉积设备10内，其中电浆辅助物理沉积设备10包括腔体C，且腔体C内具有钛溅射靶材12(步骤S200)。然后，对正极极片110进行电浆处理工艺，以于正极极片110上形成保护层120，其中电浆处理工艺包括藉由腔体C内的气体离子轰击钛溅射靶材12，以形成钛(Ti)离子以及通入氮气(N2)于腔体C内，以使钛离子与氮气进行反应，以形成保护层120(步骤S300)。
[0039]经由前述步骤大致完成锂电池的正极100的制作。在本实施例中，锂电池可以包括正极100，其中正极100包括正极极片110以及设置于正极极片110上的保护层1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池，其特征在于，包括：正极，其中所述正极包括：正极极片，包括活性物质、导电添加剂、黏着剂、电流收集器或其组合；以及保护层，设置于所述正极极片上，其中所述保护层的材料为氮化钛。2.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于，所述活性物质包括LiNi
0.6
Co
0.2
Mn
0.2
O2、LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2、LiCoO2、LiNi
0.9
Co
0.05
Mn
0.05
O2、LiNi
0.5
Co
0.3
Mn
0.2
O2、LiFePO4、xLi2MnO3(1
‑
x)
·
Li(Co,Ni,Mn)O2或其组合。3.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于，所述导电添加剂包括片状石墨、碳黑、奈米碳管、石墨烯、碳纤维或其组合，所述黏着剂包括聚偏二氟乙烯、羧甲基纤维素、丁苯橡胶、聚酰亚胺、聚乙烯醇或其组合，且所述电流收集器包括铝箔。4.一种锂电池的制造方法，其特征在于，包括：提供正极极片；将所述正...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟仁，曾子芯，
申请(专利权)人：中原大学，
类型：发明
国别省市：