[發明專利]一種二次電池的電極片、二次電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202110586794.4
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113451586A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 凌仕剛;吳劍文;李山山;張嫚;沈戀;白珍輝;魏衛;趙廣彬;盧興華;王海周;王穎杰;趙娜娜;高亞楠;孫之劍;靳佳;張林;楊鳳玉;朱曉沛;周青寶;朱衛泉;蘇迎春
• 申請（專利權）人: 天津國安盟固利新材料科技股份有限公司;中信國安盟固利電源技術有限公司
• 主分類號: H01M4/80
• 分類號: H01M4/80;H01M4/13;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 北京康思博達知識產權代理事務所(普通合伙) 11426
• 代理人: 劉冬梅;范國鋒

本發明公開了一種二次電池的電極片、二次電池及其制備方法，該電極片包括正極片和/或負極片，正極片包括正極集流體和正極活性物質層；負極片包括負極集流體；其中正極集流體和/或負極集流體為多孔結構。該二次電池包括上述的電極片和電解質。該二次電池采用多孔結構的正極和/或負極的集流體，能夠有效增大活性物質與集流體的接觸面積，從而增強活性物質與集流體的接觸作用力，使得活性物質在集流體表面不易脫落；同時改善熱傳導效率和電子導電路徑，進而提高電池的功率特性和循環壽命。

技術領域

本發明屬于化學電源或儲能電池技術領域，具體涉及一種二次電池的電極片、二次電池及其制備方法。

背景技術

二次電池(以鋰離子電池為例)在當今社會中有著廣泛的應用，如手機、筆記本、平板電腦、電動汽車、電動自行車、電動巴士、工業及家庭儲能、航空航天等。不同的應用場景對電池的各項指標側重點要求各不相同，但總體說來，希望電池在保障安全性的前提下可以兼顧比能量、能量密度、快充、功率密度、低溫放電、高溫存儲、高溫循環、浮充、間歇循環、脈沖放電、低成本、環保等指標。

現有的鋰離子電池單體主要有正極片、電解質、隔離膜、負極片及封裝材料構成。其中正極片由致密結構鋁箔集流體及涂敷于集流體上的含鋰活性物層組成，電解質為鋰鹽(如六氟磷酸鋰)溶于有機溶劑(碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯等)組成，隔離膜為聚烯烴多孔膜，負極片由致密結構銅箔集流體及涂敷于集流體上的不含鋰活性物質層組成。

上述電池結構或組件的選擇設計，不能有效提升電池實際應用中所需的各項性能指標要求。主要有以下幾點：(1)有機液體電解質，具備可燃性，在匹配高鎳基層狀結構正極材料制作可充放二次鋰電池時，在高溫高荷電態情形下容易出現安全性問題；(2)致密結構鋁箔、銅箔集流體顯著增加了電池中非活性物質的質量及體積比率，顯著降低了電池的比能量與能量密度；(3)致密結構集流體其導電與熱傳導性較差，嚴重影響了電池的脈沖放電及大功率充放電特性；(4)鋰源正極與非鋰源負極匹配，大大降低了電池的空間利用率，降低了電池的體積與質量能量密度。

為解決上述非活性物質質量占比高、電池能量密度低、活性物質易脫落等問題，亟需研究開發出一種兼顧高體積能量密度、高比能量、同時滿足快充要求，簡化設計降低成本的二次電池。

發明內容

為了克服上述問題，本發明人設計出一種二次電池的電極片、二次電池及其制備方法，該二次電池通過優化電池結構設計和組件的選擇，在確保電池安全性的前提條件下，將正極和/或負極的集流體設計為多孔結構，多孔結構中負載正極或負極活性物質，能夠有效降低二次電池中非活性物質組件的體積及質量比率，改善二次電池的體積及重量比能量，從而完成本發明。

第一方面，本發明提供一種二次電池的電極片，該電極片包括正極片和/或負極片，正極片包括正極集流體和正極活性物質層；負極片包括負極集流體；其中

正極集流體和/或負極集流體為多孔結構。

第二方面，本發明提供一種二次電池，該二次電池包括第一方面提供的電極片，還包括電解質，其為液體電解質或固體電解質；

優選地，固體電解質選自磷酸鈦鋰、磷酸鈦鋁鋰、鋰鑭鈦氧、鋰鑭鋯氧、磷酸鍺鋁鋰、磷酸釩鈉、磷酸鈦鈉、聚環氧乙烷、鋰磷硫、鋰鍺磷硫、鋰硅磷硫氯、鋰磷硫氧中的至少一者。

第三方面，本發明提供一種二次電池的制備方法，其包括：

步驟1、制備正極片和負極片，其中正極片包括正極集流體和正極活性物質層，負極片包括負極集流體，正極集流體和/或負極集流體為多孔結構；

步驟2、注入電解質；

步驟3、進行封裝。

本發明提供的二次電池的電極片、二次電池及其制備方法所取得的有益效果為：