[發明專利]一種鋰離子電池極片的制備方法

有效

• 申請號: 201210098393.5
• 申請日: 2012-04-06
• 公開（公告）號: CN102637848A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 袁慶豐;陳小波;尚玉芬
• 申請（專利權）人: 寧德新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 曹玉平

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，更具體地說，本發明涉及一種具有大的表面孔隙率的鋰離子電池極片的制備方法。

背景技術

近幾年來，各大電池終端廠商都在競相推出各種輕薄、平板形的電子產品，如ipad，iphone，樂phone和kindle等。隨著消費群體對電子產品的體驗要求的不斷增長，電子終端廠商賦予了電子產品更加豐富的功能，產品的顯示屏也越來越大，這些導致的結果就是要求移動電源做成超薄型，同時又要保持高能量。從目前市場來看，鋰離子電池是移動電子終端采用得最多的可循環充放電電源。眾多鋰離子電池制造商也在不斷地加速輕薄而高能量密度型的鋰離子電池的開發進程。

假如材料體系選擇一定，即正極活性物質，負極活性物質，電解液一定，那么，從電池設計的角度來講，要使電池既輕薄，能量又高，其中一個最直接的手段就是增加極片的壓實密度。另一個很好的手段就是增加極片的厚度，以減少集流體、隔膜等輔助材料在電池厚度方面的負面貢獻。

但是，增加極片的壓實密度，極片中的孔隙率將降低，從而導致極片的電解液吸收能力變差，電解液在極片中的流通不暢，進而影響電池的充放電性能，如極化增加、低溫析出鋰枝晶等。

而若采用增加極片的厚度的方法，將會增加電解液在極片表層和極片內層的濃度梯度，進而導致鋰離子電池在充放電的過程中極化增加，活性物質的容量發揮不充分等。

另外，本發明的發明人在研究過程中發現，極片在壓制的過程中，表面的孔道大量被堵塞，這更加妨礙了極片對電解液的吸收。

有鑒于此，確有必要提供一種具有大的表面孔隙率的鋰離子電池極片的制備方法，以增強電解液在極片中的浸潤性能，改善鋰離子電池的電化學性能。

發明內容

本發明的發明人在經過大量試驗研究后發現，現有技術中極片經過壓實后，導致電解液在極片中流通不暢的區域主要集中在距離極片表面的少于30μm的表面層。這將導致以下不利后果：一方面，在電池制作的過程中，電解液對極片的浸潤性變差，完全浸潤通常需要較長時間，這將導致電池生產工序時間增長，生產效率低下；另一方面，由于極片表面孔隙率的低下，導致電池在充放電過程中，鋰離子在極片中的穿梭將變得困難，即將降低電池的倍率充/放電性能、低溫性能等。

基于以上問題，本發明的目的在于：針對現有技術的不足，而提供一種具有大的表面孔隙率的鋰離子電池極片的制備方法，以增強電解液在極片中的浸潤性能，改善鋰離子電池的電化學性能。

為了達到上述目的，本發明采用如下方案：

一種鋰離子電池極片的制備方法，包括以下步驟：

在集流體上涂覆含有活性物質的漿料，烘干，得到待處理極片；

在待處理極片的至少一個表面上放置緩沖材料層；

將設置有緩沖材料層的待處理極片通過壓輥進行壓制后，分離緩沖材料層和極片。

本發明在極片壓實過程中增加緩沖材料層，對緩沖材料層與極片共同進行壓制，可有效改善極片表面的孔道結構，在該極片表面滴50uL電解液溶液(溶劑為質量比為1∶1的碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯的混合物，溶質為1M?LiPF₆)時，電解液液珠被極片完全吸收時間不超過3min，其原因在于，采用本發明的方法對緩沖材料層和極片共同冷壓以后，極片表面的孔道結構得到完好的保護，表面孔隙率顯著增加，當電解液滴加到電解表面以后，更容易滲透到極片表面的內部。

本發明中由于緩沖材料層的存在，當極片和緩沖材料層一起經過壓輥進行壓實時，可以把極片和緩沖材料層當成一個整體，即極片出現了一個新的表面層，那么在壓實的過程中真正的極片表面變成了極片與緩沖材料層整體的內層，因而緩沖材料層起到了保護極片表面的孔道結構的作用，進而可確保電解液在極片中的流動更暢通，鋰離子的動力學過程更加容易，電池的極化更小，從而提高了電池的生產效率，提高了活性物質的質量比容量發揮，改善了電池的倍率充/放電性能和低溫性能。

由于極片對電解液的吸收時間大大縮短，在電池制作過程中就可以提高電解液的注入速度也不會有電解液溢出的風險。因此，采用本發明的方法，可大大提高電池的生產效率。

作為本發明鋰離子電池極片的制備方法的一種改進，所述緩沖材料層為高分子薄膜層。高分子薄膜層具有一定的柔性，可以起到保護極片表面孔道結構的作用，同時又不會對極片表面造成損傷。

作為本發明鋰離子電池極片的制備方法的一種改進，所述緩沖材料層具有多孔結構。

作為本發明鋰離子電池極片的制備方法的一種改進，所述緩沖材料層的材質為聚烯烴、鹵代聚烯烴或聚酯化合物。