[發(fā)明專利]用于電池電極的薄膜及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010673302.0
• 申請(qǐng)日: 2020-07-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113937284B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沙玉靜;李碩宇;夏圣安
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華為技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/60
• 分類號(hào): H01M4/60;H01M4/66;C08J5/18
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 熊永強(qiáng);李稷芳

本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種用于電池電極的薄膜，該薄膜包括纖絲化粘結(jié)劑交織成的纖絲化網(wǎng)絡(luò)基體及分布在所述纖絲化網(wǎng)絡(luò)基體上的干顆粒，所述干顆粒包括功能材料顆粒和導(dǎo)電劑顆粒，部分所述干顆粒具有第一尺寸，其余所述干顆粒具有其他尺寸，所述其他尺寸小于所述第一尺寸的1/2；具有所述第一尺寸的干顆粒有序排布，具有所述其他尺寸的干顆粒填充在具有所述第一尺寸的干顆粒的顆粒間隙中，所述顆粒間隙小于所述第一尺寸。由于各干顆粒在薄膜中不是隨機(jī)分布，各干顆粒不易團(tuán)聚，使得薄膜的連續(xù)性、完整度高，薄膜用于電池電極時(shí)，功能材料可以很好地發(fā)揮功能特性，提升電池性能。本申請(qǐng)實(shí)施例還提供了該薄膜的制備方法、電極片、電化學(xué)電池和終端。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)實(shí)施例涉及電化學(xué)電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于電池電極的薄膜及其制備方法、電極片、電化學(xué)電池和終端。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，便攜式電子器件(手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦)、無(wú)人機(jī)、電動(dòng)汽車等行業(yè)都迫切需要具有更高能量密度、更長(zhǎng)循環(huán)壽命和更安全的儲(chǔ)能器件。為使鋰離子電池達(dá)到上述要求，業(yè)界通常采取的措施是向鋰離子電池體系引入合適的功能材料(如補(bǔ)鋰劑、阻燃劑等)。但僅有少部分功能材料可以直接添加在電解液中，大多數(shù)功能材料都需要通過(guò)兼容性更強(qiáng)的電極片制備技術(shù)引入，以在電池中發(fā)揮作用。其中，引入功能材料的傳統(tǒng)濕法電極片制備工藝是將電極活性材料、功能材料與溶劑等混合成漿料，再在基體上涂布、烘干成膜，但補(bǔ)鋰劑(如金屬鋰)等化學(xué)性質(zhì)活潑的功能材料，易在潮濕環(huán)境下發(fā)生爆炸，不適合通過(guò)傳統(tǒng)的濕法電極片制備工藝來(lái)引入。而不含溶劑的干法電極膜技術(shù)解決了濕法工藝中功能材料可能與溶劑等加工環(huán)境不兼容的問(wèn)題，該技術(shù)具體是將高剪切力施加到干粘結(jié)劑顆粒上以將其纖絲化，并使多種功能材料顆粒在其上負(fù)載。但由于沒(méi)有溶劑的緣故，在常規(guī)的干法電極膜中，各顆粒是隨機(jī)分布，易出現(xiàn)團(tuán)聚，進(jìn)而影響它們優(yōu)化電池性能的作用發(fā)揮，甚至?xí)踊姵氐哪芰棵芏取⒀h(huán)能力、安全性等性能。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種采用干法工藝制備的薄膜，該薄膜中的干顆粒不團(tuán)聚，薄膜均一性好，該薄膜用于電池電極時(shí)，干顆粒可以很好地發(fā)揮相應(yīng)特性，提升電池性能。

具體地，本申請(qǐng)實(shí)施例第一方面提供了一種用于電池電極的薄膜，所述薄膜包括纖絲化粘結(jié)劑交織成的纖絲化網(wǎng)絡(luò)基體及分布在所述纖絲化網(wǎng)絡(luò)基體上的干顆粒，所述干顆粒包括功能材料顆粒和導(dǎo)電劑顆粒，部分所述干顆粒具有第一尺寸，其余所述干顆粒具有其他尺寸，所述其他尺寸小于所述第一尺寸的1/2；具有所述第一尺寸的干顆粒有序排布，具有所述其他尺寸的干顆粒填充在具有所述第一尺寸的干顆粒的顆粒間隙中，所述顆粒間隙小于所述第一尺寸。

上述薄膜中，各干顆粒在纖絲化粘結(jié)劑構(gòu)成的纖絲化網(wǎng)絡(luò)基體上不是隨機(jī)分布，而是相對(duì)粒徑最大的具有第一尺寸的干顆粒有序排布，而相對(duì)粒徑較小的具有其他尺寸的干顆粒填充在具有第一尺寸的干顆粒的顆粒間隙中，從而各干顆粒形成穩(wěn)定、有序的排列，各干顆粒不易團(tuán)聚，使得該薄膜的連續(xù)性好、完整度高、穩(wěn)定性高。從而在該薄膜用于電池電極時(shí)，能夠更好地發(fā)揮各顆粒的功能特性，提升電池相關(guān)性能；也不會(huì)惡化電池能量密度、循環(huán)能力、安全性等。

本申請(qǐng)實(shí)施方式中，所述第一尺寸在1μm-50μm的范圍內(nèi)；所述其他尺寸包括一種或多種不同尺寸粒徑，所述其他尺寸在30nm-7μm的范圍內(nèi)。合適的尺寸可以使各干顆粒的分布更緊密、干顆粒的負(fù)載量大，并保證所述薄膜的結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。

本申請(qǐng)實(shí)施方式中，所述功能材料顆粒包括活性離子補(bǔ)充劑、阻燃劑和膨脹減緩劑中的至少一種。其中，活性離子補(bǔ)充劑能夠有效提升電池能量密度；阻燃劑能夠提升電池阻燃性能，提升電池安全性；而膨脹減緩劑能夠有效緩解電極材料膨脹，提升電池循環(huán)穩(wěn)定性。本申請(qǐng)實(shí)施方式中，所述活性離子補(bǔ)充劑包括補(bǔ)鋰劑、補(bǔ)鈉劑、補(bǔ)鉀劑、補(bǔ)鎂劑、補(bǔ)鋅劑和補(bǔ)鋁劑中的一種。

本申請(qǐng)實(shí)施方式中，所述功能材料顆粒的D50粒徑在30nm-50μm的范圍內(nèi)。不同種類、不同功能的功能材料顆粒的尺寸可根據(jù)其具體功能的不同及實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)靈活調(diào)整。