[發明專利]一種電化學電池電極、含有該電極的電化學電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201510676246.5
• 申請日: 2015-10-16
• 公開（公告）號: CN105322178B
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 楊玉潔
• 申請（專利權）人: 廣東燭光新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/64
• 分類號: H01M4/64;H01M4/36;H01M4/62;H01M4/139
• 代理公司: 廣東莞信律師事務所 44332
• 代理人: 吳炳賢

本發明屬于石墨烯制備領域，特別涉及一種電化學電池極片，包括集流體和活性物質層，所述集流體與所述活性物質層之間設置有緩沖層，所述緩沖層的厚度為0.336nm～4μm；所述緩沖層含有粘接劑和導電劑，所述導電劑包括石墨烯，所述石墨烯的片層平面與所述集流體的平面之間的夾角為θ，且θ<45°的石墨烯的質量占石墨烯總量的比例大于或等于50％。此時，石墨烯傾向于平行于集流體排布，其所占的厚度更小，因此非活性物質組份的緩沖層厚度更小，電池具有更高的能量密度。

技術領域

本發明屬于電化學電池領域，特別涉及一種電化學電池電極、含有該電極的電化學電池及其制備方法。

背景技術

進入21世紀以后，各種電子器件產品如手機、筆記本、可穿戴設備等層出不窮，極大的豐富了廣大用戶的生活；同時，電動汽車及各類儲能電站也如雨后春筍般迅速萌芽、發展、壯大。以上高科技產品，具有一個共同特征：需要高性能、低成本的電池充當儲能部件。

現有的電池主要有一次電池和二次電池兩大類；所謂一次電池，即無法反復充電的電池，主要包括碳鋅電池、堿性電池、糊式鋅錳電池、紙板鋅錳電池、堿性鋅錳電池、扣式電池(扣式鋅銀電池、扣式鋰錳電池、扣式鋅錳電池)、鋅空氣電池、一次鋰錳電池等、水銀電池；所謂二次電池，即可充電電池，主要包括二次堿性鋅錳電池、鎳鎘充電電池、鎳氫充電電池、鋰充電電池、鉛酸電池、太陽能電池。鉛酸蓄電池可分為：開口式鉛酸蓄電池、全密閉鉛酸蓄電池。而從外包裝角度分析，現有電池主要分為軟包裝電池及硬殼包裝電池，由于軟包裝電池包裝膜本身厚度小，可塑性大，被廣泛的運用于各類高檔一次電池和二次電池中。

然而隨著生活品味的提高，人們對移動用電器提出了更高的體驗需求：更輕、更薄、更小、更持久、更安全便是這些體驗具有代表性的幾個方面，而更安全、更持久又是其中最重要的體驗之一，這就對儲電器(電池)提出了更高的安全及能量密度需求；使用阻抗更低的電極片、能量密度更高的電極材料是解決電芯安全性能、提高電芯能量密度的有效方法。

對于現有電極材料而言，往往是能量密度越高，其充放電體積膨脹率越大，因此充放電過程中導致成品電芯電極涂層脫落的概率越高，從而導致電池循環性能變差。同時，為了使得電池整體的能力密度高，電池中非活性物質組份所占比例、厚度就必須壓縮到最低；而石墨烯(Graphene)片層材料厚度方向是現有材料中最薄的。

有鑒于此，確有必要開發一種新的電化學電池電極，其不僅電阻率低、能夠改善電池的循環性能，還具有盡量薄的非活性物質層。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術的不足，而提供的一種電化學電池極片，包括集流體和活性物質層，所述集流體與所述活性物質層之間設置有緩沖層，所述緩沖層的厚度為0.336nm～4μm；所述緩沖層含有粘接劑和導電劑，所述導電劑包括石墨烯，所述石墨烯的片層平面與所述集流體的平面之間的夾角為θ，且θ&lt;45°的石墨烯的質量占石墨烯總量的比例大于或等于50％。此時，石墨烯傾向于平行于集流體排布，其所占的厚度更小，因此非活性物質組份的緩沖層厚度更小，電池具有更高的能量密度。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種電化學電池極片，包括集流體和活性物質層，所述集流體與所述活性物質層之間設置有緩沖層，所述緩沖層的厚度為0.336nm～4μm；所述緩沖層含有粘接劑和導電劑，所述導電劑包括石墨烯，所述石墨烯的片層平面與所述集流體的平面之間的夾角為θ，且θ&lt;45°的石墨烯的質量占石墨烯總量的比例大于或等于50％。θ&lt;45°即是石墨烯片層傾向于平行于集流體排布；而“θ&lt;45°的石墨烯的質量占石墨烯總量的比例大于或等于50％”即是多數石墨烯均傾向于平行于集流體排布；由于石墨烯在各個維度上，厚度維度最小，當其平行于集流體排布是，該緩沖層厚度更低，因此非活性物質組份的緩沖層厚度更小，電池具有更高的能量密度。