[發明專利]一種正極極片及其制備方法、電池

無效

• 申請號: 201210523818.2
• 申請日: 2012-12-07
• 公開（公告）號: CN103165899A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 王濤
• 申請（專利權）人: 深圳市海太陽實業有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/13;H01M4/139;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳市凱達知識產權事務所 44256
• 代理人: 朱業剛

技術領域

本發明涉及一種正極極片及其制備方法，以及采用該正極極片的電池。

背景技術

鋰離子電池具有高能量密度、高輸出電壓、高輸出功率等優點，廣泛應用于電子、交通、能源等領域。隨著新能源行業的發展，高能量密度、高輸出功率電池的開發，合金負極因其高容量，高放電平臺，優異安全性能而成為新一代高容量電池發展的方向。然而，合金材料普遍存在化成過程中伴隨著巨大體積變化，材料產生大的應力，導致電極材料的表面開裂、集流體龜裂，特別是正極集流體鋁箔（5-20Kg/mm²），相比銅箔（~35Kg/mm²）具有較低的拉伸強度。極片導電通路受到顯著影響，進而嚴重影響電池性能。

發明內容

為克服現有技術中電池正極片龜裂的問題，本發明提供了一種正極極片，該正極極片在使用過程中龜裂現象減輕，正極極片膨脹開裂的位置，電子導電因網絡導電層的存在仍然暢通，電池的倍率放電性能和循環性能明顯改善。

本發明提供的正極極片包括依次層疊的正極集流體、網絡導電層和正極活性層；所述網絡導電層包括線狀導電材料、聚乙烯吡咯烷酮和聚偏氟乙烯，所述線狀導電材料選自碳納米管、碳纖維、鋼纖維、銀線、鉑線及導電高分子材料中的一種或多種。

同時，本發明還公開了上述正極極片的制備方法，包括：

S1、將線狀導電材料、聚乙烯吡咯烷酮、聚偏氟乙烯和溶劑混合均勻，得到網絡導電層漿料，其中，網絡導電層漿料粘度為200-1000Pa·s；

S2、將網絡導電層漿料涂覆于正極集流體上，烘烤，在正極集流體上形成厚度為2-10μm的網絡導電層；

S3、在所述網絡導電層表面形成正極活性層。

另外，本發明還公開了一種電池，包括電池殼體以及位于電池殼體內部的電芯組件和電解液，所述電芯組件包括依次層疊的正極極片、隔膜和負極極片，所述正極極片為上述正極極片或者采用上述方法制備得到的正極極片。

本發明通過在正極集流體表面形成具有線狀導電材料的網絡導電層，從而在正極集流體表面形成導電網絡。在充放電過程中，因為導電網絡存在，充分保證電子通路和電子接觸。且導電網絡具有一定的柔性，一方面能承受體積膨脹帶來的應力。另一方面在合金負極不斷膨脹后仍然保證良好的導電能力。同時明顯提高倍率性能。

并且，本發明通過在正極材料/負極材料中加入一定量的線狀導電材料，不僅進一步提高極片的粘結強度，同時保證材料發生體積膨脹后活性材料內部及活性材料與集流體之間良好的導電能力。

附圖說明

圖1是本發明提供的正極極片剖視圖。

圖2是實施例1與對比例1的放電性能曲線。

圖3是實施例1與對比例1的循環性能曲線。

其中，1、正極集流體；2、網絡導電層；3、正極活性層。

具體實施方式

為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

本發明公開的正極極片包括依次層疊的正極集流體、網絡導電層和正極活性層；所述網絡導電層包括線狀導電材料、聚乙烯吡咯烷酮和聚偏氟乙烯，所述線狀導電材料選自碳納米管、碳纖維、鋼纖維、銀線、鉑線中的一種或多種。

優選情況下，所述網絡導電層厚度為2-10μm。

根據本發明，所述網絡導電層中，線狀導電材料、聚乙烯吡咯烷酮和聚偏氟乙烯質量比為：10-70：5-10：5-20。

上述正極活性層可以采用現有的正極活性層，例如，所述正極活性層包括正極活性材料、粘結劑和線狀導電劑；所述正極活性層中，正極活性材料的添加量為90-98%，所述線狀導電劑的添加量為0.5-1%，粘結劑的添加量為1-9.5%。

同樣，上述正極活性層中的正極活性材料、粘結劑和線狀導電劑也可采用現有的各種物質，例如所述正極活性材料選自鈷酸鋰、磷酸亞鐵鹽、錳酸鋰、硅酸鹽、及多元鎳、鈷、錳多元復合材料中的一種或幾種；所述線狀導電劑選自碳納米管、碳纖維、鋼纖維、銀線、鉑線及導電高分子材料中的一種或多種；所述粘結劑選自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡膠中的一種或幾種。

其中，更優選情況下，線狀導電劑為碳納米管。對進一步提高極片的防龜裂性能十分有利。

上述正極極片中，正極集流體為現有的，例如，可以采用鋁箔或鋁網。

同時，本發明還公開了上述正極極片的制備方法，包括：