[發明專利]鋰離子電池電極及其制備方法和鋰離子電池

有效

• 申請號: 202011141539.0
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112271270B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 吳顏如;馮凱
• 申請（專利權）人: 天目湖先進儲能技術研究院有限公司
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/136;H01M4/04;H01M4/1391;H01M4/1397;H01M10/0525
• 代理公司: 北京慧誠智道知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11539
• 代理人: 李楠

本發明涉及一種鋰離子電池電極及其制備方法和鋰離子電池，鋰離子電池電極由集流體和位于集流體上的多層依次相互疊置的單層膜片構成；所述多層大于等于2層；每層單層膜片的電極活性材料具有不同的材料粒徑，每層單層膜片中電極活性材料的粒徑分布范圍不大于10％；由集流體一側向外側，所述多層依次相互疊置的單層膜片的電極活性材料的平均粒徑逐漸增大，且相鄰兩層單層膜片中，平均粒徑的尺寸差異不小于50％。每層單層膜片還包括：導電劑和粘結劑；多層依次相互疊置的單層膜片的固含量、導電劑含量和粘結劑含量均由靠近集流體一側向外側呈遞減分布。

技術領域

本發明涉及材料技術領域，尤其涉及一種鋰離子電池電極及其制備方法和鋰離子電池。

背景技術

隨著電子產品和電動汽車市場的不斷發展，為獲取更長的待機時長和行駛里程，對鋰離子電池的能量密度提出了更高的要求。目前，有發展新型的電化學體系的電池，例如Li-S，Li-O₂等，但該新型該電池體系發展尚未成熟，工藝方法還有待進一步開發。也有在發展高容量電極材料體系，比如富鋰錳基或高鎳正極，硅碳和鋰金屬負極等，新電極材料具有高容量的同時也會存在其他的問題，比如穩定性差，在脫嵌鋰過程中存在嚴重的膨脹等，影響電池的電性能。而電池結構設計在不改變基本電化學體系時，能進一步提升電池能量密度，成為一種可行性的普遍方法。

厚電極設計能最小化單體電芯的非活性成分比例，極大提升電極材料的活性負載，進而提升鋰離子電池能量密度。但厚電極設計也存在一些問題，電極厚度增加會延長電子和離子的傳輸路徑，導致電池倍率性能和反應動力學差等問題。

發明內容

本發明實施例提供了一種鋰離子電池電極及其制備方法和鋰離子電池。本發明提供的鋰離子電池電極為厚電極，本技術方案的厚電極具有較大的孔隙率和外側膜層具有小的曲折度的設計，解決了厚電極帶來的電解液浸潤性差的問題。

第一方面，本發明實施例提供了一種鋰離子電池電極，所述鋰離子電池電極由集流體和位于集流體上的多層依次相互疊置的單層膜片構成；所述多層大于等于2層；

每層單層膜片的電極活性材料具有不同的材料粒徑，每層單層膜片中電極活性材料的粒徑分布范圍不大于10％；

由集流體一側向外側，所述多層依次相互疊置的單層膜片的電極活性材料的平均粒徑逐漸增大，且相鄰兩層單層膜片中，平均粒徑的尺寸差異不小于50％；

每層所述單層膜片還包括：導電劑和粘結劑；

所述多層依次相互疊置的單層膜片的固含量、導電劑含量和粘結劑含量均由靠近集流體一側向外側呈遞減分布。

優選的，所述多層依次相互疊置的單層膜片的固含量、導電劑含量和粘結劑含量具體為：

最靠近集流體一側的單層膜片中的固含量為70％～90％，導電劑含量為5％～10％、粘結劑含量為5％～10％；最外側的單層膜片中的固含量為45％～70％，導電劑含量為2％～5％、粘結劑含量為2％～5％。

優選的，所述多層依次相互疊置的單層膜片的總厚度為200μm～1000μm；各單層膜片中電極活性材料的粒徑的總體范圍從5μm～300μm。

進一步優選的，所述多層為2層；

靠近集流體一側的單層膜片的厚度為100μm～300μm；

外側的單層膜片的厚度為100μm～900μm。

優選的，所述每層單層膜片中電極活性材料的粒徑分布范圍為：

該層單層膜片中，電極活性材料的最大粒徑與最小粒徑之差與平均粒徑的比值。

優選的，所述相鄰兩層單層膜片中，平均粒徑的尺寸差異為：