一种防止电芯极片断片的处理液及处理方法与流程

本发明涉及电池制备，特别涉及一种防止电芯极片断片的处理液及处理方法。

背景技术：

1、锂/钠离子电池因输出电压高、安全性能好、能量密度高和使用寿命长等优点，广泛应用于可充电移动设备、医疗器械、电动汽车等领域。随着能量密度要求的进一步提升，锂/钠离子的脱嵌往往伴随着较大的体积膨胀问题。例如，锂离子电池在负极材料体系中往往加入硅碳或者硅氧材料，这些硅基材料能提供高比能量但也因巨大的体积膨胀影响电池的整体性能和安全性。

2、体积膨胀作用会同时作用在正极和负极的极片上。在常见的圆柱电池极片中，一般包括涂有活性材料的敷料区和用来焊接极耳的空箔区。空箔区相较极耳以及敷料区较为单薄易发生极片断裂的现象。极片断片会导致极片容量的跳水以及会影响电芯的安全性。

3、铝箔是电池中最常采用的集流体和极耳材料之一，在锂电池和在钠电池中均倍广泛采用。电池膨胀会对铝箔施加额外的机械应力造成断片现象，尤其是极耳处最容易发生断裂。

4、为此，提出本申请。

技术实现思路

1、鉴于现有技术的上述问题，本发明提出一种防止电芯极片断片的处理液及处理方法，能够有效防止极耳尤其是集流体极耳连接处发生断片(或断裂、裂纹)的情况。

2、第一方面，本发明提供一种防止电芯极片断片的处理液，以质量计，包含植酸(pa)10-40份、海藻酸钠(sa)0.1-0.8份、碱金属碘盐0.01-0.08份、过渡金属盐和/或碱土金属盐0.5-4份、有机季铵盐类阳离子表面活性剂0.2-2份。

3、本发明的上述处理液能够有效改善极耳和/或集流体极耳连接处在正负极活性物质膨胀收缩作用下的断片问题。膨胀收缩作用以负极活性物质在循环过程中脱嵌离子的膨胀收缩为主，但同样适用于正极活性物质也产生膨胀收缩的情况。

4、作为一些进一步的方案，过渡金属盐和/或碱土金属盐的阴离子包括硝酸根离子、碳酸根离子、硫酸根离子、磷酸根离子中的一种。

5、作为一些进一步的方案，过渡金属盐和/或碱土金属盐的阳离子选自二价或三价的阳离子。

6、作为一些进一步的方案，过渡金属盐和/或碱土金属盐选自如下一种或多种材料：fe(no3)3、ni(no3)2、cu(no3)2、zn(no3)2、co(no3)2、mn(no3)2、mo(no3)3、w(no3)3、v(no3)3、ca(no3)2、mg(no3)2、sr(no3)2。

7、作为一些进一步的方案，有机季铵盐类阳离子表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵(ctab)、辛基三甲基氯化铵(otac)、十六烷基三甲基氯化铵(catc)、十二烷基硫酸铵(dtac)。

8、作为一些进一步的方案，碱金属碘盐可选自nai、ki中的一种或多种。

9、作为一些进一步的方案，处理液中各组分以质量计，包含植酸(pa)20±2份、海藻酸钠(sa)0.5±0.05份、碱金属碘盐0.05±0.005份、过渡金属盐和/或碱土金属盐1±0.1份、有机季铵盐类阳离子表面活性剂0.5±0.05份。

10、作为一些进一步的方案，处理液中植酸的浓度为10-40g/l。

11、第二方面，本发明还提供了一种对极耳和/或集流体极耳连接处进行处理的方法、或者防止极耳和/或集流体极耳连接处断片的方法，即采用上述处理液对极耳和/或集流体极耳连接处进行处理，所述极耳和/或集流体极耳连接处的与极耳连接部分的材料为含铝材质。

12、作为一些进一步的方案，处理方法具体操作包括，在极耳和/或集流体极耳连接处施加所述处理液，静置反应后，擦除多余处理液即可。静置时间为5min以上，10min以上为佳。

13、作为一些进一步的方案，处理方法具体操作包括，在极耳焊接完成后，在极耳和/或集流体极耳连接处施加所述处理液，静置反应后，擦除多余处理液即可。静置时间为5min以上，10min以上为佳。

14、作为一些进一步的方案，处理液施加后，进一步进行加热烘干处理，加热烘干在真空中进行，加热温度以30-80℃为佳。

15、与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

16、本发明提供的处理液能够有效用于含铝材质的极耳和/或集流体极耳连接处，提升极耳集流体的连接强度，改善耐蚀能力，抵抗裂纹缺陷等问题，大大降低极耳尤其是集流体极耳连接处的断裂率，实现极片容量跳水和电芯安全性等问题的改善。

17、采用本发明提供的处理液对极耳和/或集流体极耳连接处进行处理，具有操作简单、成本低等有点，适用于工业化生产和应用。

18、本发明的处理液尤其适用于具有较大体积膨胀效应活性物质的的正极和负极集流体和极耳及其连接处，例如含硅基材料和锂金属的负极，还特别适用于体积效应加剧的圆柱电池，同时对体积效应不明显的电池中也可以得到良好的应用。

技术特征：

1.一种防止电芯极片断片的处理液，以质量计，包含植酸(pa)10-40份、海藻酸钠(sa)0.1-0.8份、碱金属碘盐0.01-0.08份、过渡金属盐和/或碱土金属盐0.5-4份、有机季铵盐类阳离子表面活性剂0.2-2份。

2.根据权利要求1所述的防止电芯极片断片的处理液，其特征在于，过渡金属盐和/或碱土金属盐的阴离子包括硝酸根离子、碳酸根离子、硫酸根离子、磷酸根离子中的一种；

3.根据权利要求1所述的防止电芯极片断片的处理液，其特征在于，处理液中植酸的浓度为10-40g/l。

4.根据权利要求1所述的防止电芯极片断片的处理液，其特征在于，处理液中各组分以质量计，包含植酸(pa)20±2份、海藻酸钠(sa)0.5±0.05份、碱金属碘盐0.05±0.005份、过渡金属盐和/或碱土金属盐1±0.1份、有机季铵盐类阳离子表面活性剂0.5±0.05份。

5.一种对极耳和/或集流体极耳连接处进行处理的方法、或者防止极耳和/或集流体极耳连接处断片的方法，即采用上述处理液对极耳和/或集流体极耳连接处进行处理，所述极耳为含铝材质。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，具体操作包括，在极耳和/或集流体极耳连接处施加所处处理液，静置反应；

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，静置时间为5min以上，优选为10min以上。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，处理液施加后，加热烘干处理。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，加热烘干在真空中进行，加热温度为30-80℃。

技术总结
本发明涉及一种防止电芯极片断片的处理液及处理方法，采用下述处理液对极耳和/或集流体极耳连接处进行处理：以质量计，包含植酸(PA)10‑40份、海藻酸钠(SA)0.1‑0.8份、碱金属碘盐0.01‑0.08份、过渡金属盐和/或碱土金属盐0.5‑4份、有机季铵盐类阳离子表面活性剂0.2‑2份。本发明能够有效防止极耳尤其是集流体极耳连接处发生断片的情况。

技术研发人员：雍兴华,黄明,许诗浩,顾文娟,高展,嵇扬凯
受保护的技术使用者：天目湖先进储能技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/18