[00067815]一种锂离子电池正极及其制备方法

　　本发明公开了一种锂离子电池正极及其制备方法，正极以碳纳米管宏观管形成的碳纳米管膜为集流体，正极材料层形成于碳纳米管膜之上。该方法所制备的锂离子电池正极与传统铝箔集流体正极相比质量更轻，正极材料层与集流体结合更加牢固。制作方法如下：利用反应器口产生的碳纳米管宏观管连续体，在玻璃基板上制得高强度碳纳米管膜，随后在碳纳米管膜层上生成正极材料层，再将载有正极材料层的碳纳米管膜层与玻璃基板分离，最后给极片安装上极耳。相同尺寸下，碳纳米管膜远轻于铝箔，将省下的这部分质量替换成正极材料，电池容量将比以铝箔为正极集流体的电池高出15%-50%。本发明成本低廉，生成效率高，设备简单，可以实现半连续化操作，适于大量生产。

　　一种制备锂离子电池正极的方法，该锂离子电池正极以碳纳米管宏观管状连续体形成的碳纳米管膜为集流体，正极材料层形成于碳纳米管膜之上；正极片极耳采用双片铝箔夹碳纳米管膜的形式，并通过点焊实现电连接；其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤一，碳纳米管膜的制备，利用碳纳米管宏观管状连续体制备高强度碳纳米管膜，首先，在玻璃棒和矩形玻璃基板表面喷洒上一层体积分数为15％?50％酒精水溶液；然后，将从反应器口生成的碳纳米管宏观管状连续体用玻璃棒牵引至方形玻璃基板上；采用纵横经纬网的形式，即：先沿管口方向在玻璃板上覆盖碳纳米管宏观管状连续体，得到0.1μm的膜层；然后，将玻璃板旋转90°，继续之前沿该方向覆盖碳纳米管宏观管状连续体，得到0.1μm的膜层后再将玻璃板旋转90°，如此重复直至得到厚度为0.2-100μm的碳纳米管膜；步骤二，在碳纳米管膜层上生成正极材料层，将正极活性物质、导电剂、粘结剂按比例混合，用氮甲基吡咯烷酮（NMP）调节浆料黏度，固含量控制在40％-50％；在行星球磨机上球磨8-24h，转速保持在220-270rmin-1以上，得到正极浆料；采用“刀动膜定”的方式，即载有膜的玻璃板不动，刮刀以一定刀口在膜上方走刀，将正极浆料“间隙涂布”至碳纳米管膜上，所谓间隙涂布，就是所涂浆料区域被一定未涂料的空白区域隔开，有料区域和空白区域交替排列；涂料区域横向尺寸占碳纳米管膜横向尺寸的0.85-0.95，且居于正中；涂料区域纵向尺寸等于2.2倍的目标电池所需极片宽度或长度；不涂料部分是为安装极耳所预留，不涂料部分纵向尺寸为涂料部分纵向尺寸的1/8-3/8；涂布结束后将玻璃板置于100-120℃烘箱中烘干，烘干时间为30-60min；步骤三，将涂料碳纳米管膜层与玻璃基板分离，将载有涂料碳纳米管膜层的玻璃基板平放，用毛刷蘸取氮甲基吡咯烷酮（NMP）、去离子水或酒精的一种，在未涂浆料的碳纳米管膜区域轻刷，待未涂料部分润湿后，用美工刀片轻刮碳纳米管膜的边缘，使膜的边缘与玻璃基板分离，当膜与玻璃基板分离部分面积能够被夹具夹住后，改用夹具夹持碳纳米管膜已分离部分，以0.5-1cms-1的速度向未分离一侧提拉，直至将涂有浆料的碳纳米管膜从玻璃板上完全分离开来；上方涂有正极料的碳纳米管膜部分能够无粘黏地轻易从玻璃板上揭下，未涂料部分干揭有少许粘黏，但是在被润湿后也能够无粘黏地从玻璃基板上揭下；待分离结束后，将载有料的碳纳米管膜放入100-120℃烘箱放置20-30min；步骤四，裁片并安装极耳，沿各未涂料区域的横向中线将膜裁成小段，使用对辊机将正极材料层与碳纳米管膜压实，对于扣式电池极片，只需将各段置于模具上冲出直径5-15mm圆片即得到正极片，无需安装极耳；对于需要安装极耳的电池极片，需将各段进一步裁剪成电池制作中所需极片尺寸，得到的极片有料部分占7/10-9/10，未涂料部分占1/10-3/10；由于碳纳米管膜位于两片铝箔中间，在两片铝箔焊接过程中碳纳米管膜也就被牢牢固定在两片铝箔中间，固定好后，将铝箔修剪成所需形状，其中夹住碳纳米管膜的铝箔即为极耳，对于制作叠片式电池，还需在铝箔上再焊接上一小段带有极耳胶的铝带，这段铝带的宽度等于铝箔宽度，长1-5cm，正极片就制作完成；所述的碳纳米管宏观管状连续体是是透明的，连续的，直径在5-35mm间，密度为0.1gcm-3，由碳纳米管组成；表面能低于73×10-3Nm-2的物质与该宏观管连续体接触都会被其吸附；其合成方法包括以下具体步骤：步骤一，在纯度为99.8％，直径为10-40mm的卧式刚玉管反应器的出口处安装石英毛细管，毛细管均匀分布于刚玉管出口处，毛细管根数为4-16根，毛细管内径0.5-1mm，并在各毛细管内通入氮气，氮气流量5-30Lh-1；步骤二，将刚玉管反应器的温度升高至1600-1750℃后，连续的在反应器中通入氮气，氮气流量10-100Lh-1；步骤三，生成由碳纳米管组成的透明宏观管连续体的反应溶液配方，由正己烷、二茂铁、噻酚组成；氮气在反应器中通入10分钟后，将反应溶液以0.5-5mlmin^-1的速率，并在氮气的带入下通入反应器中；反应器中通入反应溶液1分钟后，反应管的入口处可得到气态的碳纳米管气凝胶，继续通入反应溶液，则刚玉管内的碳纳米管气凝胶被带离反应管的入口处而连续的在反应管的出口处喷出由碳纳米管组成的透明宏观管连续体，生成该连续体的速率在5-50mmin^-1之间。