[發(fā)明專利]集流體、電池電極、制備方法及電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010885599.7
• 申請(qǐng)日: 2020-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN112103514B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李艷;趙宇明;丁慶;謝佳;李書萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳供電局有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/80
• 分類號(hào): H01M4/80;H01M4/66;H01M4/13;H01M4/139;H01M10/0525;H01M10/058;C01B32/312
• 代理公司: 華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 紀(jì)婷婧

本發(fā)明公開了一種電池電極、其制備方法、電池及鋰離子電池。該集流體具有相對(duì)的第一端面和第二端面，集流體中具有若干貫穿第一端面和第二端面的孔道，相鄰的孔道的軸向之間的夾角≤15°，且相鄰的孔道之間以厚度≤5μm的導(dǎo)電孔壁間隔。上述集流體中導(dǎo)電孔壁構(gòu)成了集流體的骨架，此結(jié)構(gòu)大大增大了集流體的比表面積。電極活性材料能夠附著于該孔道的內(nèi)壁上，使得電極活性材料在充放電過程中能夠快速將電子導(dǎo)向集流體，提高電極活性材料的電子傳導(dǎo)能力。并且，電解液能夠進(jìn)入該集流體的孔道中，提高電極活性材料的離子傳導(dǎo)能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種集流體、電池電極、制備方法及電池。

背景技術(shù)

鋰離子電池具有能量密度高、電壓高、自放電率低、壽命長和無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，在消費(fèi)類電子產(chǎn)品、電動(dòng)交通工具以及智能電網(wǎng)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。能量密度和成本是衡量動(dòng)力電池或儲(chǔ)能電池性能的重要指標(biāo)。考慮到電極活性材料的具體種類以及生產(chǎn)成本，對(duì)電極活性材料的選取及改進(jìn)已經(jīng)難以有效提升活性物質(zhì)單位質(zhì)量的能量密度。

電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠在不改變基本電池化學(xué)體系的前提下，提高電池整體的單位體積或單位質(zhì)量的能量密度。電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心思想是最小化非活性材料的比例，提高電極的厚度從而提升活性物質(zhì)在電池整體中的質(zhì)量占比是其中一種較為可行且有效的方式。

然而，在傳統(tǒng)技術(shù)的電池電極中，活性材料通常需要通過粘結(jié)劑形成層狀并粘附于集流體上，當(dāng)增加電池的電極的厚度時(shí)，極片表面的活性物質(zhì)層易開裂，活性物質(zhì)容易脫落。更重要的是，隨著電極厚度增加，電池的電化學(xué)性能也會(huì)變差，主要原因是：極片的頂部接近隔膜，容易被電解液浸潤，離子傳導(dǎo)通暢，但遠(yuǎn)離集流體，電子傳導(dǎo)受阻；極片的底部靠近集流體，電子傳導(dǎo)通暢，但遠(yuǎn)離隔膜，難以被電解液浸潤，離子傳導(dǎo)受阻。電池的離子傳導(dǎo)性能和電子傳導(dǎo)性能難以同時(shí)滿足動(dòng)力學(xué)條件，從而使得較厚的電極的電化學(xué)性能并不理想。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要提供一種能夠提高電池電極的離子傳導(dǎo)性能和電子傳導(dǎo)性能的集流體，進(jìn)一步，提供一種電池電極及其制備方法、電池。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種集流體，所述集流體具有相對(duì)的第一端面和第二端面，所述集流體中具有若干貫穿且兩端分別開口于所述第一端面和所述第二端面的孔道，任意兩個(gè)所述孔道的軸向之間的夾角≤15°，且相鄰的所述孔道之間以厚度≤5μm的導(dǎo)電孔壁間隔。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述導(dǎo)電孔壁上存在連通相鄰的所述孔道的孔洞；和/或

所述導(dǎo)電孔壁由包括碳材料和金屬材料的復(fù)合材料構(gòu)成。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述孔道的徑向?qū)挾鹊淖畲笾禐?μm～200μm；和/或

所述集流體的孔隙率為50％～95％。

進(jìn)一步，一種電池電極，其包括集流體和電極活性材料；所述集流體是根據(jù)上述任一實(shí)施例所述的集流體，所述電極活性材料附著于所述集流體中的孔道的內(nèi)壁上，所述電極活性材料沿所述孔道的軸向自所述孔道的一端向相對(duì)的另一端延伸，附著了所述電極活性材料的所述孔道中存在沿軸向貫通的孔隙。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電池電極的厚度為0.3mm～2mm。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電極活性材料附著于所述孔道的部分內(nèi)壁上，且所述孔隙位于所述電極活性材料與所述孔道的另一部分內(nèi)壁之間。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電極活性材料附著于所述孔道的一側(cè)內(nèi)壁上，所述孔隙位于所述電極活性材料與所述孔道的另一側(cè)內(nèi)壁之間，且所述電極活性材料附著于所有孔道的同一側(cè)內(nèi)壁上。

另一方面，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種集流體的制備方法，包括如下步驟：