专利名称：一种锂离子二次电池正极薄膜极片的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种锂离子电池正极薄膜极片的制备技术，属于 锂离子电池材料制备和薄膜制造领域，主要用作微型锂离子电池 或特殊要求锂离子电池正极极片。
背景技术：
自1980年以来，锂离子电池由于其高容量和循环性能成为移动电器的最重要的电源。为了减小电器重量，对更轻、更薄的电池的需求不断增长。为了减小电池尺寸，薄膜锂离子电池的发展吸引了很多注意，在微电子机械系统(MEMS)、智能卡和M0S 电容器的微电源应用方面具有巨大的潜力。由于它是全固态的，工作过程中没有气体产生，而且能制成不同的形状。其中，正极薄膜材料可通过不同的技术得到，如射频磁控 溅射、脉冲激光沉积、雾化喷射、化学气相沉积和Co金属反应 法。但这些方法一般需在Si片上沉积一层Pt膜作为基底，且需 在600。C以上进行热处理，使得制造成本较高，对基底材质影响 较大，不利于工业化生产。发明内容本发明的目的正是为了克服上述已有技术的缺点和不足， 采用了直流磁控溅射技术在Al、Cu等金属箔片上沉积正极薄膜， 后续热处理温度可低至200。C，与射频磁控'践射相比，所需电源 造价更低，从而降低了成本，且电流控制更简便，沉积气氛更单 純，这样使得其工艺简单，重复性好，适合工业化生产，用作薄 膜锂离子电池正极极片。本发明的目的，是通过下述技术方案实现的 一种正极薄膜材料的制备方法，其特征在于它按下述步骤进行a)是将正极粉末材料、粘结剂与导电剂按重量比60: 2(h20~90: 5: 5混合，冷等静压压制成耙材，然后在100~ 20(TC下惰性气氛中烘制2~5小时，使所得靶材电阻率b) 运用镀膜设备，在金属箔片上沉积正极薄膜材料，所用气 体为Ar气，镀膜室气压为0. 1 ~ 10Pa，沉积电流为1. 0-5mA/cm2,沉积时间为0. 5 ~ 5小时；其中优选镀膜室气压 为0. 5~1.0Pa，沉积电流为1.5-3. 0mA/cm2,沉积时间 为1. 5~ 3小时。c) 将所得正极薄膜材料在0~ 1200。C加热炉中，在空气气氛 200 800。C热处理l~8h;其中优选热处理温度为300 ~ 500°C,热处理时间为1. 5~ 2. 5小时。由于本发明可采用粉末粘结靶材，且可在Al箔、Cu箔基片 上沉积薄膜，热处理稳定可低到200°C，大大降低了生产成本； 另外采用直流磁控溅射设备，溅射电流和功率可连续调节，操作 简单，工艺重复性好，适合工业化生产。
图l为本发明实施例1LiCo02正极薄膜材料扫描电镜形貌图 图2为本发明实施例1LiCo02正极薄膜材料第1次和第100 次充放电曲线3为本发明实施例1LiCo02正极薄膜材料IOO次循环曲线图具体实施方式
实施例1:在20uraAl箔上'践射沉积8um LiCo02正极薄膜 材料a) 将LiCo02粉末材料与乙炔黑、PVDF按质量比90: 6: 4, 用N-甲基吡硌烷酮作为溶剂混合，压制成輩巴材后180。C下加热 24小时烘干；b) 运用直流磁控溅射设备，在Ar气氛中Al箔片上溅射沉积 LiCo02正极薄膜，Ar流量为7sccm,真空室气压为O. 7Pa,功率 为21W，'践射时间为3小时；d) 将所得正极薄膜材料在马弗炉中，空气气氛中从室温按 5°C/min的升温速率加热至420。C热处理2小时，炉冷后取出。将所得LiCo02正极薄膜极片组成Li 11M LiPF6+EC/DEC(体积 比1: 1)1LiCo02电池，进行充放电曲线和循环性能测试。所得 电极在4. 3~3. 0V和0. 02mA/ci^的电流密度下进行充放电，初 次放电容量为118mAh/g;循环100次后，容量还保持在11 lmAh/g， 为初始》文电容量的93. 8%。
权利要求
1. 一种锂离子二次电池正极薄膜材料的制备方法，其特征在于首次采用低成本、易操作的直流磁控溅射方法沉积符合原料化学计量比、电化学性能优越的正极薄膜材料。
2、 如权利要求1所述的正极薄膜材料的制备方法，其特征在于其 溅射靶材的制作是将正极粉末材料、粘结剂与导电剂按重量比60: 20: 20~90: 5: 5混合，冷等静压压制成靶材，然后在100 ~ 200°C下惰性 气氛中烘制2~5小时，使所得耙材电阻率《10Q-cm。
3、 如权利要求1所述的正极薄膜材料的制备方法，其特征在于运 用直流磁控溅射设备，在金属箔片上沉积正极薄膜材料，所用气体为纯 Ar气氛，镀膜室气压为0. 1 ~ 10Pa。
4、 如权利要求1所述的正极薄膜材料的制备方法，其特征在于将 权利要求3所得沉积态正极薄膜材料在0~ 1200。C加热炉中，在空气气 氛200 800。C热处理l~8h。
全文摘要
本发明涉及一种新型锂离子电池薄膜正极材料的制备方法，它是将正极粉末材料或其原料与导电剂混合制成靶材，运用直流磁控溅射设备，将材料沉积在金属箔片上成膜，经热处理后成为正极薄膜材料。此法具有成本低、操作简便和所得薄膜产品电化学性能优越等特点。
文档编号H01M4/04GK101246959SQ20071006384
公开日2008年8月20日 申请日期2007年2月13日 优先权日2007年2月13日
发明者鲁 其, 鑫 刘, 吴中友, 杨武保, 赵中琴 申请人:中信国安盟固利新能源科技有限公司