[發明專利]鋰電池極片及其制備方法和鋰電池

有效

• 申請號: 201910058686.2
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN109830689B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 劉馮新;李奎;劉璋勇;楊重科;張金濤
• 申請（專利權）人: 昆山聚創新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M4/131;H01M4/139;H01M10/0525
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 趙天月

本發明公開了鋰電池極片及其制備方法和鋰電池。其中，制備鋰電池極片的方法包括步驟：(1)在集流體的至少一部分表面形成含碳導電層；(2)對所述含碳導電層進行活化處理；(3)將電極漿料施加在經過所述活化處理的含碳導電層，得到所述鋰電池極片。該方法通過對極片中的含碳導電層進行活化，可顯著提高含碳導電層與電極漿料之間的粘結力，獲得高品質的鋰電池極片產品。

技術領域

本發明涉及電池領域，具體而言，本發明涉及鋰電池極片及其制備方法和鋰電池。

背景技術

鋰離子動力電池對電池的能量密度、循環穩定性和倍率性能有更高的要求，但目前上市的鋰離子電池仍有一些缺陷，如活性物質與集流體結合力差，在極片生產過程中伴隨著較嚴重的5S問題和因極片活性物質減少導致的電池容量變小及容量一致性變差，而且在電池的使用過程中隨著循環次數的增加，活性物質的涂膜層容易從集流體上脫落，導致電池循環性能變差。

針對鋰電池極片生產過程中極片粘結力差而產生的掉粉問題，目前常用的改善方法是在極片的配方中提高粘結劑(SBR、PVDF或LA133等)的含量，但配方中粘結劑含量的提高又會導致電池低溫性能變差。專利CN105336912A公開了一種增強鋰離子電池集流體與活性物質粘結力的方法，其在密閉腔體內使用含碳元素氣體作為碳源，在真空狀態下利用等離子輝光放電原理在集流體表面沉積一層碳層，該含碳層的集流體能夠有效提高活性物質與集流體的粘結力。但該方法價格昂貴且無法實現涂布過程在線沉積碳層，且沉積的碳層厚度較薄，對粘結力的改善有限。專利CN108511685A和CN108511689A分別公開了含有導電涂層的正負極鋰離子電池極片及其制備方法，其通過在集流體上涂覆一層1～5μm厚的含碳導電層，通過增大活性物質層與集流體的比表面積，提高極片粘結力。但該方法對導電層厚度小于等于5μm的極片粘結力改善有限，特別是對于負極極片，掉粉問題依然嚴重。因而，現有的鋰電池極片及其制備方法仍有待改進。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出制備鋰電池極片的方法，以及通過該方法制備得到的鋰電池極片和包括該鋰電池極片的鋰電池。該方法通過對極片中的含碳導電層進行活化，可顯著提高含碳導電層與電極漿料之間的粘結力，獲得高品質的鋰電池極片產品。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種制備鋰電池極片的方法。根據本發明的實施例，該制備鋰電池極片的方法包括步驟：(1)在集流體的至少一部分表面形成含碳導電層；(2)對所述含碳導電層進行活化處理；(3)將電極漿料施加在經過所述活化處理的含碳導電層，得到所述鋰電池極片。

根據本發明實施例的制備鋰電池極片的方法，首先在集流體上形成含碳導電層，并通過對含碳導電層進行活化處理，可改變含碳導電層中有機分子的結構，從而在含碳導電層的表面形成大量適于與電極漿料結合的活性官能團，進而在活化后的含碳導電層上施加電極漿料，漿料所形成涂膜與含碳導電層間的粘結力可顯著提高。另外，通過對含碳導電層進行活化處理，還可以在一定程度上提高含碳導電層表面的氧化性、改善表面能量、增加表面粗糙度，從而進一步有利于電極漿料所形成涂膜與含碳導電層間的穩定粘結，生產中極片掉粉現象明顯減少。由此，通過該方法制備鋰電池極片，在有效提高極片粘結力、提高極片可靠性的同時，減少了傳統粘結劑、導電劑的使用，增強了極片的導電性能，制備得到的鋰電池極片品質更佳。

另外，根據本發明上述實施例的制備鋰電池極片的方法還可以具有如下附加的技術特征：

在本發明的一些實施例中，所述含碳導電層中有機物的含量不低于5wt％。由此，可進一步提高含碳導電層與電極漿料所形成涂膜的粘結力。

在本發明的一些實施例中，所述活化處理包括電暈處理或臭氧處理。由此，可進一步提高含碳導電層與電極漿料所形成涂膜的粘結力。

在本發明的一些實施例中，所述電暈處理利用電暈處理器進行，所述電暈處理器的功率使用范圍為5～30kW。