[發明專利]一種鋰電池電極及其干法制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011523138.1
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112635701A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 毛澤民;桂魯哲;桂客;李立飛
• 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: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/13;H01M4/139;H01M10/052;H01M10/0525;H01M4/62
• 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

本發明涉及一種鋰電池電極及其干法制備方法和應用；所述方法包括：按照所需比例將第一導電劑與第一粘結劑混合，涂覆于箔材上，形成第一涂布層；再按照所需比例將電極材料、第二導電劑和第二粘接劑放入密閉攪拌器進行干法混合，得到電極漿料；將所述電極漿料涂覆在所述第一涂布層上形成第二涂布層；在設定溫度和設定壓力下對載有所述第一涂布層和第二涂布層的箔材進行熱壓，得到所述鋰電池電極。

技術領域

本發明涉及材料技術領域，尤其涉及一種鋰電池電極及其干法制備方法和應用。

背景技術

現代社會經濟和科技的快速發展，使得傳統的鋰離子電池性能已經不能滿足當前的能源需求?？焖侔l展的電動汽車、智能化消費電子設備等領域都迫切地需要更高能量密度、長循環壽命低、低成本、高安全性的鋰離子電池。

目前在正負極方面，對材料容量的要求越來越高的同時，對正負極極片穩定性和一致性也是提出了更高的要求。目前，國內各企業和研究單位的研發重點主要放在開發以NCM811/NCA/LiCoO₂/LRM為正極和高容量硅基材料為負極如SiO、納米硅，這些材料是有希望實現高能量密度的鋰離子電池，但是如何在控制生產成本的前提下，通過優化加工工藝來改善循環性能和循環壽命。

目前，鋰離子電池電極通過在集流體上涂覆活性材料、導電劑、粘接劑和溶劑組成的混合漿料來制備，隨后暴露于一種或多種環境中，包括并且不限于空氣對流、加熱、減壓、熱輻射等，使混合漿料干燥。采用多種步驟結合的干燥方式往往能夠造成一個更加均勻的粘接劑和導電碳材料分布，這就能減少電極極化和表現出更好的循環性能。

然而，在含有溶劑的電極制備過程中，過程參數(溫度、氣流、壓力和熱輻射等)顯著影響最終電極的微觀結構，高溫等干燥過程參數變化會導致干燥速率增加，粘接劑在靠近蒸發表面積聚，靠近集流體附近耗盡。粘接劑分布不均勻會造成電極和集流體之間粘接力降低、電阻增加、容量降低。

除溶劑揮發造成的對電化學性能的影響，在正負極電極制備中，所用到的溶劑通常是含有有機溶劑的有毒溶劑，在制造成本較高的同時，容易造成環境污染及破壞。

除了上述的濕法制備電極(即含溶劑體系)，目前也在發展干法電極技術，濕法中溶劑揮發所造成的粘結劑遷移問題以及溶劑污染問題，在干法中均能得到有效解決。但是目前常用的干法電極制備對于熱壓工藝要求較高，普通設備難以達到工藝對于壓力的要求，因此適用性不好。

發明內容

本發明實施例提供了一種鋰電池電極及其干法制備方法和應用。通過導電劑、粘結劑的分次涂布，再結合干法電極熱壓制備，不但避免了傳統含有溶劑的電極制備造成得粘結劑隨溶劑擴散而遷移造成分散不均勻得問題，也合理控制了熱壓工藝的溫度和壓力，具有更好的可實施性。

第一方面，本發明實施例提供了一種鋰電池電極的干法制備方法，所述制備方法包括：

按照所需比例將第一導電劑與第一粘結劑混合，涂覆于箔材上，形成第一涂布層；

再按照所需比例將電極材料、第二導電劑和第二粘接劑放入密閉攪拌器進行干法混合，得到電極漿料；

將所述電極漿料涂覆在所述第一涂布層上形成第二涂布層；

在設定溫度和設定壓力下對載有所述第一涂布層和第二涂布層的箔材進行熱壓，得到所述鋰電池電極。

優選的，所述第一導電劑包括：炭黑、導電石墨、碳纖維、碳納米管、石墨烯中一種或者幾種的結合；

所述第一粘結劑包括：丁苯橡膠、羥甲基纖維素鈉、聚苯烯酸類、聚丙烯腈、海藻酸鈉、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯中一種或者幾種的結合；

所述第二導電劑包括：炭黑、導電石墨、碳纖維、碳納米管、石墨烯中一種或者幾種的結合；