[發明專利]鋰離子電池陰極極片及其制備方法

在審

• 申請號: 201110267040.9
• 申請日: 2011-09-09
• 公開（公告）號: CN102306746A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 涂健;李枝賢;周鐵剛;劉凱;陳軒;張介威
• 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

技術領域

?本發明涉及鋰離子電池，尤其是一種能改善電池快充性能和低溫性能的鋰離子電池陰極極片及其制備方法。

背景技術

?隨著現代電子信息技術的不斷發展，鋰離子電池以其能量密度高、循環壽命長等優點，成為現代電子信息產品不可缺少的化學電源。但是，現有的鋰離子電池快速充電和低溫環境下充電的能力不足，越來越難以滿足客戶對電子產品的使用要求。

如業界人士所知，多孔電極在工作時，其內表面往往并不能均勻地被用來實現電化學反應，電極內部各處“電極/電解質相”界面上極化不均勻。電極的全部內表面不能同等有效地發揮作用，電極表面附近液層溶劑中離子濃度不夠大，熱運動的干擾致使溶液中的剩余電荷不可能全部集中排列在分散層的最內側，在這種情況下，溶液中剩余電荷的分布就具有一定的分散性。

鋰離子電池在使用過程中，往往由于電解液難以完全滲透到膜片內部，電解質粒子在電極內部會出現濃度變化，導致出現濃度極化現象。電極與電解質粒子的交換反應步驟受限，尤其是對能量密度要求較高的電池來說，受限作用更為明顯，這是因為膜片越厚，電解液滲透能力越差，使電極在快速充電過程中極化增加，在一定時間內Li⁺?快速遷移將變得更為困難，因此在一定程度上限制了電池的快速充電性能。另一方面，電芯內的電解液能對電解質粒子的消耗起到補償作用，但是現有電芯內的電解液保有量較低，導致電池的低溫循環性能不佳。

有鑒于此，確有必要提供一種能改善電池快充性能和低溫性能的鋰離子電池陰極極片。

發明內容

?本發明的目的在于：提供一種能改善電池快充性能和低溫性能的鋰離子電池陰極極片，以制備出具有較佳快充性能和低溫性能的鋰離子電池，克服現有鋰離子電池的不足。

在化學電池中，當液相中存在足夠量的電解質的情況下，液相中的傳質速度主要由電極表面附近液層中的擴散傳質速度所決定，液相傳質步驟通常是反應速度的限制性步驟，若提高這一步驟的進行速度，就可以提高化學電池的反應能力。據此，發明人提出通過在陰極膜片形成微孔或凹槽的方式，來提高離子的擴散傳質速度和電池內部電解液的保有量，從而提高電池的快速充電性能和低溫循環性能。

根據上述思路，本發明提供了一種鋰離子電池陰極極片，其包括陰極集流體和附著于陰極集流體上的陰極膜片，其中，陰極膜片上具有多個微孔或凹槽，微孔或凹槽的深度小于其所在陰極膜片的厚度。

作為本發明鋰離子電池陰極極片的一種改進，相鄰所述微孔或凹槽之間的距離不超過10mm。

作為本發明鋰離子電池陰極極片的一種改進，所述微孔或凹槽的最大直徑或寬度不超過200μm。

作為本發明鋰離子電池陰極極片的一種改進，所述凹槽為橫向凹槽、縱向凹槽或網格狀凹槽。

作為本發明鋰離子電池陰極極片的一種改進，所述陰極膜片附著于陰極集流體的單面或雙面，所述微孔或凹槽分布于陰極膜片的全部面積上。

此外，本發明還提供了一種制備上述段落所述陰極極片的方法，其步驟為：將陰極膜片涂覆于陰極集流體上，對陰極膜片進行冷壓處理，之后再對陰極膜片進行微孔或凹槽處理。

與現有技術相比，本發明鋰離子電池陰極極片上的微孔或凹槽有利于增加電解液在陰極膜片內部的滲透，有利于增加陰極膜片內的顆粒與電解液接觸的機率，在充電時提高了Li⁺?快速遷移能力，從而有效減少了充電時間；同時，陰極極片上的微孔或凹槽能夠為陰極存儲更多的電解液提供載體，電解液本身是一種自由流體，電極表面上儲存的電解液將會通過流動的方式提供給電芯內其他部分，保證了電芯的電解液保有量足夠其在低溫循環時使用。

附圖說明

?下面結合附圖和具體實施方式，對本發明鋰離子電池陰極極片及其有益技術效果進行詳細說明。

圖1和圖2為本發明鋰離子電池陰極極片的兩種不同結構的示意圖。

圖3為本發明實施例1制得的鋰離子電池和常規鋰離子電池的電芯快充時間比較圖。

圖4為本發明實施例1制得的鋰離子電池和常規鋰離子電池的電芯低溫充電循環性能比較圖。

具體實施方式

?請參閱圖1和圖2所示，本發明鋰離子電池陰極極片包括陰極集流體20和涂覆于陰極集流體20上的陰極膜片22，為了提高離子的擴散傳質速度以及電池內部電解液的保有量，本發明對冷壓后的陰極膜片22進行微孔處理，使其上具有微孔24。微孔24的形狀可為圖1所示的倒錐臺形或如圖2所示的圓柱形，也可以為其他各種形狀，如正方體形、長方體形或錐形。