[發(fā)明專利]一種鋰離子電池極片及其制備方法和鋰離子電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710130087.8
• 申請日: 2017-03-07
• 公開（公告）號: CN106848184A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王志;陳偉;張黎;韓銘;陳宗勇
• 申請（專利權(quán)）人: 易佰特新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/13;H01M10/0525
• 代理公司: 廈門龍格專利事務(wù)所(普通合伙)35207
• 代理人: 吳小波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，尤其涉及到一種鋰離子電池極片及其制備方法和鋰離子電池。

背景技術(shù)

隨著消費(fèi)類電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代以及動力交通工具的快速發(fā)展，儲能設(shè)備正在朝著更高能量密度、更長的使用壽命、更高的安全性方向發(fā)展。在所有二次電池中，鋰離子電池具備比能量高、高比功率、長循環(huán)壽命和高溫性能好等特點(diǎn)，已經(jīng)在各種領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

二次鋰離子電池經(jīng)過了近25年的發(fā)展，能量密度已經(jīng)可以做到700Wh/L甚至更高，但是收到材料本身性質(zhì)以及工藝方法的限制。當(dāng)鋰離子電池能量密度提高后，它的倍率新能、循環(huán)壽命、高溫性能以及安全性等性能受到了不同程度的抑制。就目前技術(shù)來說，鈷酸鋰是公認(rèn)的能量密度最高的正極材料，電壓可以做到4.45V，無論是材料還是工藝技術(shù)都已經(jīng)接近極限。因此提高鋰離子電池能量密度主要采取的手段有提高負(fù)極活性物質(zhì)的比能量、采用更薄的隔膜、采用更極限的結(jié)構(gòu)設(shè)計等。無論是以上的那種途徑，都是以犧牲鋰離子電池某一方面性能來實(shí)現(xiàn)的，因此研發(fā)新型材料、新的制造加工工藝的工作勢在必行。

而現(xiàn)有提高鋰離子電池能量密度的技術(shù)主要來自以下兩個方面：(1)高能量密度材料的開發(fā)應(yīng)用。(2)對有限空間的挖掘和應(yīng)用(如對電極厚涂布，大壓實(shí))；在鋰離子電池充放電過程中，在極片的z向(垂直于集流體的方向)，靠近就流體一側(cè)電極材料所承受的電子密度最大，易發(fā)生電子極化；在遠(yuǎn)離集流體一側(cè)的電極材料所承受的離子電荷密度最大，易發(fā)生離子極化。隨著電池能量密度的提高，各大電池制造廠家和科研機(jī)構(gòu)都已關(guān)注到了以上存在的極化問題，但大家目前的做法是在集流體上涂敷導(dǎo)電材料來改善極片的電子極化問題，而對于極片外側(cè)由高壓光密度造成的電荷離子極化卻無人問津。

在極片受輥壓后，壓光的極片外表面具有更高的壓實(shí)密度，在最外測的壓實(shí)密度是極片內(nèi)部壓實(shí)的1.5～3倍，而最外側(cè)恰恰是電荷交換最集中的區(qū)域，因此在大電流放電時極易發(fā)生離子極化造成析鋰問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種能夠解決高壓實(shí)極片高光狀態(tài)下的極化問題的鋰離子電池極片及其制備方法和鋰離子電池。

本發(fā)明是通過如下方式實(shí)現(xiàn)的：

一種鋰離子電池極片，其特征在于：包括集流體11，所述集流體11的上下兩面分別涂覆有電極活性物質(zhì)層12；所述電極活性物質(zhì)層12的外表面在經(jīng)過輥壓后形成有一層微孔結(jié)構(gòu)13。

所述電極活性物質(zhì)層12經(jīng)過造孔處理，得到了電極活性物質(zhì)層12內(nèi)部具有多通道微孔的結(jié)構(gòu)；微孔結(jié)構(gòu)13的孔隙率不低于電極活性物質(zhì)層12內(nèi)部多通道微孔的結(jié)構(gòu)的孔隙率。

一種鋰離子電池極片的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

a.稱取質(zhì)量份數(shù)為1～60的碳酰胺，加入到質(zhì)量份數(shù)為40～99的去離子水中，配制成濃度為1％～60％的碳酰胺水溶液，備用；

b.稱取質(zhì)量份數(shù)為0.6～1.0的增稠劑CMC與質(zhì)量份數(shù)為25～35的去離子水加入雙行星攪拌罐中，以公轉(zhuǎn)30轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌10小時；然后將質(zhì)量份數(shù)為38的人造石墨與質(zhì)量份數(shù)為0.2～0.6的導(dǎo)電劑Super-P加入其中，以公轉(zhuǎn)30轉(zhuǎn)/分鐘，分散轉(zhuǎn)子為800轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌30分鐘，制備得到預(yù)混漿料；然后向其中加入質(zhì)量份數(shù)為24～32的去離子水，以公轉(zhuǎn)40轉(zhuǎn)/分鐘，分散轉(zhuǎn)子為1500轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌120分鐘，然后向其中加入質(zhì)量份數(shù)為1～3的固含量40％的SBR粘結(jié)劑乳液，關(guān)閉攪拌罐分散轉(zhuǎn)子，公轉(zhuǎn)30轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌30分鐘，得到電極漿料，備用；

c.使用擠壓涂布機(jī)將步驟b中制備得到的電極漿料均勻涂敷在集流體11的銅箔上，然后使用噴霧器將步驟a中制備得到的碳酰胺水溶液均勻噴灑在上述電極漿料的表面，噴涂量為0.2～2.0g/平方米；將以上濕潤的電極極片一起通過烤箱進(jìn)行烘烤，烤箱溫度90～110℃；重復(fù)以上步驟，得到雙面的原始極片；

d.將步驟c中制備得到的原始極片使用輥壓機(jī)壓實(shí)，輥壓機(jī)壓力范圍200～400噸，輥壓速度10～30米/分鐘，壓實(shí)后的體積密度為1.40～1.90g/cm³，得到壓實(shí)的半成品極片；

e.將以上壓實(shí)后的半成品極片放入真空烤箱中烘烤，烘烤溫度180～200℃，真空度≤-0.095Mpa，烘烤時間4～8小時，即可得到表面多孔極片。

一種鋰離子電池，包括正極片、負(fù)極片、隔離膜和電解液，其特征在于：正極片或負(fù)極片采用所述的鋰離子電池極片制成。