[發明專利]一種大尺寸圓柱鋰離子二次電池極片及其制備方法

在審

• 申請號: 202210116494.4
• 申請日: 2022-02-07
• 公開（公告）號: CN114551786A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 王元杰;薄晉科;田秀君;曹仕良
• 申請（專利權）人: 大連中比動力電池有限公司
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/139;H01M4/36;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 張璐

本發明涉及鋰離子二次電池領域，具體涉及一種大尺寸圓柱鋰離子二次電池極片及其制備方法。該電池極片包括：集流體，所述集流體上設有通孔；兩層以上聚合物纖維層，所述聚合物纖維層分設在所述集流體的兩側，且所述集流體含有開孔的兩面與所述聚合物纖維層接觸設置；和，兩層以上活性層，所述活性層與所述聚合物纖維層接觸設置；當含有多層聚合物纖維層和活性層時，所述聚合物纖維層和活性層交替接觸設置；在所述聚合物纖維層中，聚合物纖維的直徑為0.05～0.2μm，導電劑的質量百分比為50～80％。本發明的電池極片，能有效提高電解液的浸潤性和滲透性，進而提高電池電芯的循環壽命。

技術領域

本發明涉及鋰離子二次電池領域，具體涉及一種大尺寸圓柱鋰離子二次電池極片及其制備方法。

背景技術

鋰離子二次電池是電動汽車的重要組成部分。鋰離子二次電池按照封裝工藝可分為圓柱形電池、方形電池與軟包電池。

圓柱形電池相比方形電池與軟包電池，具有加工設備成熟度高、生產效率高、成本低、電池一致性高等優點，被眾多電動汽車車廠大量使用。處于對電動汽車里程的焦慮，增加單位體積單位質量鋰離子二次電池的能量密度是非常重要的優化方向之一。

對此，其中的一個優化方法是提高正負極材料的能量密度，這需要比較長時間的研發與可靠性測試；另一種方法是增大單體鋰離子二次電池的體積。

然而電池做大也會給電芯工藝帶來巨大挑戰，例如大極片的涂敷一致性問題、電解液浸潤問題、缺陷控制等問題。這些問題中電解液浸潤問題尤為嚴重，在注液過程中，電解液從極組兩端向中間通過毛細孔力浸潤極片，因為大圓柱極片過寬，電解液比較難浸潤極片中間區域，導致充電后電池容量偏低，而且中間區域循環過程中易出現析鋰導致電池循環壽命衰減，出現電池安全性較差的問題。

發明內容

為了解決以上問題，本發明提供了一種大尺寸圓柱鋰離子二次電池極片及其制備方法。

本發明的第一目的是提供一種電池極片，包括：

集流體，所述集流體上設有通孔；

兩層以上聚合物纖維層，所述聚合物纖維層分設在所述集流體的兩側，且所述集流體含有開孔的兩面與所述聚合物纖維層接觸設置；和，

兩層以上活性層，所述活性層與所述聚合物纖維層接觸設置；

當含有多層聚合物纖維層和活性層時，所述聚合物纖維層和活性層交替接觸設置；

在所述聚合物纖維層中，聚合物纖維的直徑為0.05～0.2μm，導電劑的質量百分比為50～80％。

本發明提供的電池極片，能夠有效提高電池電解液的浸潤性和滲透性，進而提高電池電芯的循環壽命，有效解決了大尺寸圓柱鋰離子二次電池極片電解液浸潤不充分的問題。通過電池極片中高孔隙高導電聚合物纖維層，有效提高了電解液的浸潤性和滲透性；通過適當通孔的集流體，使得電解液除沿極片水平方向浸潤外，還能能夠沿極片垂直方向快速浸潤，提高電池電芯的循環壽命。

本發明發現，當聚合物纖維的直徑為0.05～0.2μm，導電劑的質量百分比為50～80％時，電解液的浸潤性能較好，同時制得的電池極片導電性能優秀，循環壽命較高。

作為一種優選的實施方案，所述通孔的形狀為任意形狀。

在具體實施過程中，本領域技術人員可采用機械打孔或者激光打孔等方式設置通孔，優選采用激光打孔的方式。

作為一種優選的實施方案，所述通孔的形狀為圓形，所述通孔的直徑為1～25μm，相鄰通孔的距離為1～10mm。

當通孔的直徑小于1μm時，難以精確控制打孔精度；當通孔的直徑大于25μm時，在制備聚合物纖維層時，漿料在重力作用下，易從孔洞中滴落出來，影響聚合物纖維層的制備。