[發明專利]具有良好電化學性能的厚電極及其制備方法有效

申請號：	201110247550.X	申請日：	2011-08-26
公開（公告）號：	CN102324493A	公開（公告）日：	2012-01-18
發明（設計）人：	趙豐剛;陳治;汪穎;許瑞;郎野;王娜	申請（專利權）人：	東莞新能源科技有限公司;寧德新能源科技有限公司
主分類號：	H01M4/13	分類號：	H01M4/13;H01M4/139
代理公司：	廣州三環專利代理有限公司 44202	代理人：	王基才
地址：	523808 廣東省東莞市***	國省代碼：	廣東;44
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摘要：
搜索關鍵詞：	具有良好電化學性能電極及其制備方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于鋰離子電池領域，更具體地說，本發明涉及一種具有良好電化學性能的厚電極及其制備方法。

背景技術

目前，隨著科學技術的不斷進步，鋰離子電池的應用領域也迅速擴展，已經從最初的手機、攝像機等便攜式移動設備擴展至電動自行車、電動汽車等大功率高能量要求的大型電動設備。因此，對鋰離子電池的設計和制作工藝的要求也越來越高。

電動自行車和電動汽車等大型設備要求鋰離子電池具有高的能量密度。從設計的角度考慮，能夠提高能量密度的理想方式是增加活性物質的含量，提高電極極片的厚度。但是，在實際應用過程中，電極極片的厚度會因為受電池性能惡化的制約而無法大幅增加。如何在保證鋰離子電池性能的前提下盡可能增加電極極片的厚度，已經成為影響鋰離子電池應用前景的一個重要問題。

例如，中國發明專利申請CN?200910261533.4公開了一種用于可充電鋰離子電池的電極，通過電極中電導率不同的設計，可避免極片表面出現裂紋導致電化學性能差的問題。但是，該發明專利申請的設計僅考慮了導電物質對極片產生的影響，忽略了厚電極由于厚度過大帶來的其他問題。采用厚電極的鋰離子電池通常用于大電流充放電的大型電動設備，因此在大電流充放電狀態下必須解決極片內部濃差極化大、倍率性能差的問題，僅僅通過極片中電導率的不同設計還無法使厚電極具有良好的電化學性能。

中國發明專利申請CN200580027135.6也公開了一種電極結構及其制造方法，該電極結構的特點在于：具有從內(靠近集流體)到外(遠離集流體)方向降低的非均勻的孔隙率。這種電極結構能夠提高電極活性物質的利用率，以提高容量和功率。但是，在電池的充放電循環過程中，鋰離子在電極極片中的傳輸是從外(遠離集流體)到內(靠近集流體)，如果采用從內(靠近集流體)到外(遠離集流體)方向降低的非均勻的孔隙率的結構設計，在充放電循環進行一段時間后，小孔隙率的極片外層無法保留充足的電解液用于鋰離子的傳輸，因此會降低極片外層電化學性能的持續發揮。

有鑒于此，確有必要提供一種具有良好電化學性能的厚電極及其制備方法。

發明內容

為了充分發揮厚電極的電化學性能，在設計時，一方面要全面考慮極片厚度對電池性能的影響(如電解液的浸潤性差、極片的大電流倍率性能差和循環性能差)，另一方面還要考慮到具有良好電化學性能的厚電極的制備過程容易實現，盡量與現有工藝水平保持一致。

本發明的發明目的在于：提供一種具有良好電化學性能的厚電極及其制備方法。

為了實現上述發明目的，本發明提供了一種具有良好電化學性能的厚電極，其包括集流體與分布在集流體上含有活性物質和導電物質的電極膜片，電極膜片包括靠近集流體的內層膜片和遠離集流體的外層膜片，電極膜片的厚度大于300μm，從內層膜片到外層膜片電極膜片的孔隙率增加。

作為本發明厚電極的一種改進，所述內層膜片的孔隙率為5%~10%，外層膜片的孔隙率為15%~30%。

作為本發明厚電極的一種改進，所述電極膜片的厚度為300?~3000μm。

作為本發明厚電極的一種改進，所述內層膜片的離子轉移電阻小于外層膜片的離子轉移電阻。

作為本發明厚電極的一種改進，所述電極膜片還含有用于傳輸或存儲電解液的電解液傳導物質。

作為本發明厚電極的一種改進，所述電解液傳導物質為碳納米管和/或碳纖維。

作為本發明厚電極的一種改進，所述內層膜片的厚度為厚電極厚度的1%-90%，外層膜片的厚度為厚電極厚度的10%-99%。

作為本發明厚電極的一種改進，所述厚電極為正極，所述電極膜片還含有金屬氧化物，金屬氧化物包覆在所述活性物質顆粒的表面。