[發明專利]一種全固態電池用高致密度柔性電極片及其制備方法

有效

• 申請號: 201810989379.1
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN109256525B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 何特特;景茂祥;楊華;陳浩;華松;沈湘黔;涂飛躍;鞠博偉;王艷華;覃事彪
• 申請（專利權）人: 長沙礦冶研究院有限責任公司
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/133;H01M4/136;H01M4/1391;H01M4/1393;H01M4/1397;H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 魏龍霞

本發明公開了一種全固態電池用高致密度柔性電極片，包括電極片基體和涂覆于該電極片基體表面的聚合物薄膜，所述聚合物薄膜平均厚度為0.1～5um；所述高致密度柔性電極片的致密度在95％以上。本發明的制備方法，包括以下步驟：(1)將聚合物、鋰鹽加入到有機溶劑中，攪拌，得到均勻漿料；(2)將步驟(1)后的漿料均勻涂覆到鋰離子電池電極的表面，烘干，得到高致密度柔性電極片。本發明利用聚合物在溶化后在電極孔隙的填充和電極中粘結劑被溶劑溶化后的“自填充”效應，使電極結構片更加致密。本發明在電極片上涂覆聚合物薄膜，由于涂覆聚合物薄膜后而變得更加光潔平整，使電極片的電化學性能有相當程度的提高。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池材料領域，尤其涉及一種全固態電池用高致密度柔性電極及其制備方法。

背景技術

隨著鋰離子電池技術的不斷突破，固態電池技術成為下一代“鋰電技術”的一個重要發展方向。因為固態電極技術提供了一種全新的、顛覆性的電池技術，為目前發展到瓶頸的儲能和能量轉換技術提供了一種全新的解決方案。固態電池技術中實際上涉及以下幾個關鍵的技術問題：1)固體電解質要求具有良好的綜合電化學性能；2)電解質膜與電極之間要有充分的接觸和潤濕，以減少界面阻抗；3)電極內部必須要有與電解質膜相匹配的的離子和電子遷移速率。事實上，在全固態電池的性能發揮中，電極和電解質膜之間的匹配關系更為重要，尤其是在沒有電解液潤濕的情況下，離子電極內部和電極/電解質界面的遷移顯得更為重要。一方面，孔隙率是限制離子在固體中傳輸的關鍵因素之一，盡可能高的電極結構致密度更有利于離子在電極中的傳輸；另一方面，界面的光潔和平整度也是實際上影響電極/電解質膜界面接觸和潤濕的重要因素，盡可能光潔的表面更有利于界面接觸和離子傳輸；然而，目前這兩個因素都被本領域技術人員所忽視，并未被發現和重視起來。

柔性電子產品在目前3C消費領域中極具發展潛力，其必然對柔性電極提出了較高的要求：如具有盡可能大的彎折程度、盡可能高的彎折疲勞強度等。同時，還需要考慮到負載量的要求，以提高電池的能量密度。現有的電極涂覆技術僅依靠質量分數占比在10％左右的粘結劑將活性材料、導電劑和其他相關材料粘結起來。但是在較高負載、或者粘結劑使用量不足的情況下，電極上的粉料會出現掉粉、開裂，甚至完全和集流體脫附等情況，嚴重影響電極質量，致使電極的柔性極差。這種情況如果出現在全固態電池中，所引起的后果較液態電池會更為嚴重，如：脫離了粘結劑的粉料影響了電極表面的平整度，在鋰離子“脫/嵌”過程中引起更大的界面應力，造成界面分離，在電池循環過程中會產生極大的界面阻抗。

傳統的電極輥壓技術在一定程度上可以提高電極致密度，僅可達至80％左右，使電極中各物質間的粘附性提高，減輕電極材料的脫落、掉粉現象，但提高程度有限；而且在柔性化方面時，也難以達到要求。目前柔性電極制備的方法層出不窮，但有共同的缺點：工藝復雜且效率低下，且難以兼顧負載量，在產業化方面難以推廣。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種全固態電池用高致密度柔性電極片及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種全固態電池用高致密度柔性電極片，包括電極片基體和涂覆于該電極片基體表面的聚合物薄膜，所述聚合物薄膜平均厚度為0.1～5um；所述高致密度柔性電極片的致密度為95％～99％。

上述的高致密度柔性電極片，優選的，所述聚合物薄膜是由聚合物漿料濕法涂覆于電極片基體上干燥而成，所述聚合物漿料是由聚合物溶解于有機溶劑中形成漿液。

上述的高致密度柔性電極片，優選的，所述聚合物薄膜是指聚偏氟乙烯薄膜、聚四氟乙烯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚烯烴類薄膜、羧甲基纖維素鈉薄膜、丁苯橡膠薄膜、氟化橡膠薄膜、聚氨酯薄膜、聚苯胺薄膜、聚吡咯薄膜、聚噻吩薄膜、聚吡啶薄膜、聚咔唑薄膜、聚吲哚薄膜、聚吖庚因薄膜、聚苯硫醚薄膜、聚環氧乙烷薄膜、聚環氧丙烷薄膜、聚甲基乙撐碳酸酯薄膜、聚碳酸乙烯酯薄膜、聚丙烯腈薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚多巴胺薄膜、海藻酸鈉薄膜、明膠薄膜中的一種或幾種。