[發明專利]一種極片及其制備方法、鋰電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202210345590.6
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114614022A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 李旭東;鄭軍華;李乾坤;汪常;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 蜂巢能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/70
• 分類號: H01M4/70;H01M4/13;H01M4/139;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 林韻英

本發明提供一種極片及其制備方法、鋰電池及其制備方法，極片包括集流體和活性物質，集流體包括襯底、圍設在襯底邊緣的導電墻、以及位于襯底一側表面的導電陣列，導電陣列包括陣列排布的若干個導電柱，導電柱沿遠離襯底的方向延伸且被導電墻包圍，導電陣列將導電墻圍設的空間劃分為連通的若干個子空間；活性物質填充在子空間內。上述極片不需要使用粘結劑和導電劑，提高了極片中活性物質的負載量，從而有利于提高電池的能量密度。同時，導電陣列具有優異的電子傳輸性能，有利于延長電池的循環壽命。

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，具體涉及一種極片及其制備方法、鋰電池及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池具備高能量密度、無記憶效應、環境友好、循環壽命長等優點，在新能源電動汽車領域取得了越來越廣泛的應用。鋰離子電池包括相對設置的正極極片和負極極片、隔離正極極片和負極極片的隔膜、以及位于正極極片和負極極片之間的電解液。極片的制備方法包括以下步驟：配制漿料，漿料中包括活性物質、導電劑和粘結劑；將漿料涂覆在集流體上并進行烘烤，得到極片。其中，導電劑能夠收集活性物質之間、以及活性物質與集流體之間的微電流，從而加速電子的移動速率；粘結劑能夠將活性物質和導電劑粘附在集流體上，從而增強極片的穩定性。現有極片中活性物質的負載量為4mg/cm²-10mg/cm²。

隨著汽車續航里程需求的不斷提升和電動車載荷的不斷增加，電動車對電池的載電量和循環壽命提出了越來越高的需求。為了提升電池的能量密度，目前業內多使用更高克容量的正負極材料、更薄的隔膜和箔材。然而，上述手段無法延長電池的循環壽命。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于如何提升電池的能量密度并延長電池的循環壽命，從而提供一種極片及其制備方法、鋰電池及其制備方法。

本發明提供一種極片，包括：集流體，所述集流體包括：襯底；圍設在所述襯底邊緣的導電墻；位于所述襯底一側表面的導電陣列，所述導電陣列包括陣列排布的若干個導電柱，所述導電柱沿遠離所述襯底的方向延伸且被所述導電墻包圍，所述導電陣列將所述導電墻圍設的空間劃分為連通的若干個子空間；活性物質，所述活性物質填充在所述子空間內。

可選的，所述活性物質的負載量為15mg/cm²-28mg/cm²。

可選的，相鄰所述導電柱之間的距離為5μm～50μm。

可選的，所述導電柱的直徑為500nm～100μm。

可選的，所述導電柱垂直于所述襯底，所述導電柱的高度為500nm-5000μm。

可選的，所述導電墻的高度為500nm-5000μm。

可選的，所述導電柱與所述導電墻的高度相同。

可選的，所述導電墻的厚度為10μm～1000μm。

本發明還提供一種極片的制備方法，包括：形成集流體，所述集流體包括：襯底；圍設在所述襯底邊緣的導電墻；位于所述襯底一側表面的導電陣列，所述導電陣列包括陣列排布的若干個導電柱，所述導電柱向遠離所述襯底的一側延伸且被所述導電墻包圍，所述導電陣列將所述導電墻圍設的空間劃分為連通的若干個子空間；在所述子空間內填充活性物質。

可選的，形成所述集流體的工藝包括3D打印工藝；在所述子空間內填充所述活性物質的工藝包括磁控濺射工藝。

本發明還提供一種鋰電池，包括：相對設置的第一極片和第二極片、以及位于所述第一極片與第二極片之間的電解質層，所述第一極片和第二極片均采用上述極片，所述第一極片中襯底至導電陣列的方向與所述第二極片中襯底至導電陣列的方向相反。

可選的，所述電解質層為固態電解質層。

可選的，所述固態電解質層的厚度為2μm～18μm。