[發明專利]一種具有優異電化學性能的厚電極制備方法及鋰離子電池

在審

• 申請號: 201710440191.7
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107093701A
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 陳湘寧;龔雪梅
• 申請（專利權）人: 上海匯平新能源有限公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于鋰離子電池領域，特別涉及具有優異電化學性能的正極厚電極和負極厚電極的制備方法，及由所制備的厚電極組裝的高能量密度鋰離子電池。

背景技術

隨著科學技術的不斷發展，鋰離子電池的應用領域由便攜式的電子產品擴展到了電動汽車、儲能電源、航空領域等。尤其電動汽車等大型電動設備，在保證安全性的前提下需要具備一定的續航里程及與電動汽車相匹配的循環壽命，因此對鋰離子電池的能量密度、循環壽命及倍率性能提出了更高的要求。能量密度的提高途徑有多種，如可通過提高正負極電極片的厚度、提高活性材料的壓實密度進行緊裝配、以及提升活性物質克容量等實現。相對而言，增加電極片厚度是最直接的提高電池能量密度的方法，相對于提高壓實密度而言，一方面可顯著減少正負極集流體及隔膜的使用量，節約物料成本，另一方面可顯著減少極片的涂布、烘干、壓實、分切、組裝等電池生產的工序量，節約生產成本。不過，厚電極在實際的制造和應用中，也存在一定的技術難題，隨著電極片厚度的提升容易帶來電解液浸潤不佳，電極片內部導電不均等問題，從而導致電池的長循環性能及倍率性能不佳。

發明內容

本發明的目的在于解決以上問題，提供一種含正負極厚電極的高能量密度鋰離子電池，其具有優異的倍率性能和長循環性能。

本發明是通過以下技術方案實現的：

第一方面，本發明提供了一種正極厚電極的制備方法，其包括如下步驟：

將正極活性物質、多孔炭導電劑、正極粘結劑混勻后，加入含有氟碳表面活性劑的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液中，得到正極漿料；

將所述正極漿料涂覆于正極集流體表面，烘干后，得到所述正極厚電極，電極厚度大于300μm。

作為優選方案，所述正極活性物質的用量為正極厚電極重量的80～95％，所述多孔導電劑的用量為正極厚電極重量的1～10％，所述正極粘結劑的用量為正極厚電極重量的1～5％；所述氟碳表面活性劑的用量為正極厚電極重量的0.01～2％，優選為0.1～1％。

作為優選方案，所述正極活性物質選自鋰的過渡金屬氧化物和/或在鋰的過渡金屬氧化物表面包覆無機化合物所形成的包覆材料。

作為優選方案，所述鋰的過渡金屬氧化物為LiFePO₄、Li_1+xNiO₂、Li_1+xMn₂O₄、Li_1+xCo_1-y-zNi_yM_z、Li_1+xNi_1-yMn_yO₂、Li_1+xCo_1-yNi_yO₂中的至少一種，其中，M為Al、Mg、Cr或Mn，-0.3≤x≤0.3、-0.3≤y≤0.8、y+z＝1。

作為優選方案，所述多孔炭導電劑的粒徑為微米級，孔隙率為40～80％，孔隙的孔徑不超過100nm。

作為優選方案，所述正極粘結劑為聚偏氟乙烯。

第二方面，本發明提供了一種負極厚電極的制備方法，其包括如下步驟：

將負極活性物質、多孔炭導電劑、增稠劑和負極粘結劑與水混合均勻后，得到負極漿料；

將所述負極漿料涂覆于負極集流體表面，烘干后，得到所述負極厚電極，電極厚度大于300μm。

作為優選方案，所述負極活性物質、多孔炭導電劑、增稠劑、負極粘結劑和水的重量比為(90～92)：(3～7)：(2～3.5)：(2～5):100。。

作為優選方案，所述負極活性物質為人造石墨、天然石墨或摻雜有硅元素的負極材料，增稠劑為羧甲基纖維素鈉，負極粘結劑為丁苯橡膠；所述多孔炭導電劑的種類與正極厚電極中使用的多孔炭導電劑主要性質相同。

第三方面，本發明還提供了一種由前述的正極厚電極和前述的負極厚電極組成的鋰離子電池。