[發(fā)明專利]一種厚電極及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210977403.6
• 申請日: 2022-08-15
• 公開（公告）號: CN115207268A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫偉兵;劉范芬;苑丁丁;張林
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北億緯動力有限公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/13;H01M4/139;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 劉二艷

本發(fā)明提供了一種厚電極及其制備方法和應(yīng)用。所述制備方法包括以下步驟：(1)將電極漿料涂覆于電極集流體表面，烘烤，得到半固態(tài)涂層厚電極；(2)對步驟(1)所述半固態(tài)涂層厚電極中的半固態(tài)涂層進行微米級開槽處理，烘干，輥壓，得到所述厚電極。本發(fā)明通過在電極半固態(tài)涂層狀態(tài)下進行微米級開槽處理，既避免了電極活性材料結(jié)構(gòu)被破壞，且無需在電極漿料中額外加入其他物質(zhì)，又能得到均勻分布的溝槽，得到了能量密度高、倍率性能好且循環(huán)性能優(yōu)異的厚電極結(jié)構(gòu)，且制備方法簡單，生產(chǎn)效率高，環(huán)境友好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種厚電極及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著新能源電動汽車對續(xù)航里程和充電速度的不斷需求，開發(fā)高能量密度動力電池已成為行業(yè)發(fā)展的主流方向。電池能量密度的提升主要包含以下策略：①高比容量材料開發(fā)及應(yīng)用，例如正極采用富鋰材料和高鎳三元材料，負(fù)極采用高容量硅碳負(fù)極和鋰金屬負(fù)極等；②高性能電解液開發(fā)；③高性能粘結(jié)劑開發(fā)；④厚電極技術(shù)開發(fā)。

其中，開發(fā)厚電極技術(shù)是提高電池能量密度最為簡單和直接的方法。電極厚度的增加可顯著提高活性材料占比，同時可提高電池生產(chǎn)效率和降低成本。然而隨著電極厚度的增加，極片機械強度減弱、曲折度增加、電阻升高、倍率性能和循環(huán)性能顯著惡化。為了提高厚電極倍率性能，對厚電極進行造孔是目前較為有效的策略方法。

文獻1(Journal of Industrial and Engineering Chemistry,70,178-185)利用飛秒級激光技術(shù)對厚電極進行刻蝕造孔，與常規(guī)非造孔電極相比，造孔厚電極內(nèi)阻顯著降低，倍率和循環(huán)性能顯著提升。CN103515607A采用偶氮化合物或磺酰肼類化合物作為造孔劑，造孔劑與其他材料一起攪拌分散，隨后熱處理使造孔劑分解獲得多孔負(fù)極片，改善負(fù)極倍率性能。CN102655229A采用苯甲酸、草酸和奈丸等作為造孔劑，將造孔劑溶劑噴涂涂布極片表面，極片輥壓后進行熱處理使造孔劑分解，獲得多孔電極。上述方法雖然均可顯著改善厚電極動力學(xué)性能，但是均存在一些較為嚴(yán)重的問題，如采用激光法造孔存在生產(chǎn)效率低、設(shè)備投入大、活性材料結(jié)構(gòu)破壞、電池自放電嚴(yán)重等問題；采用造孔劑造孔存在漿料不穩(wěn)定、造孔劑殘留、造孔劑分解有害氣體、造孔程度低且不可控等問題。

因此，如何得到高功率的厚電極且不影響電極結(jié)構(gòu)，環(huán)境友好，是亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種厚電極及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明通過在電極半固態(tài)涂層狀態(tài)下進行微米級開槽處理，既避免了電極活性材料結(jié)構(gòu)被破壞，且無需在電極漿料中額外加入其他物質(zhì)，又能得到均勻分布的溝槽，得到了能量密度高、倍率性能好且循環(huán)性能優(yōu)異的厚電極結(jié)構(gòu)，且制備方法簡單，生產(chǎn)效率高，環(huán)境友好。

為達到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供一種厚電極的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

(1)將電極漿料涂覆于電極集流體表面，烘烤，得到半固態(tài)涂層厚電極；

(2)對步驟(1)所述半固態(tài)涂層厚電極中的半固態(tài)涂層進行微米級開槽處理，烘干，輥壓，得到所述厚電極。

本發(fā)明提供的電極漿料，均為常規(guī)電極漿料的配制，包括活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑，上述物質(zhì)均為常規(guī)技術(shù)選擇，例如活性物質(zhì)包括正極活性物質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)，正極活性物質(zhì)包括但不限于LiMn2O₄、LiFePO₄、LiNi_1-x-yCo_xMn_y(NCM)、LiCoO₂或LiNi_1.5Mn_0.5等，負(fù)極活性物質(zhì)包括但不限于石墨、硬碳、軟碳、硅基或錫基等，粘結(jié)劑包括但不限于聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡膠、羧甲基纖維素或聚丙烯腈等，導(dǎo)電劑包括但不限于導(dǎo)電炭黑、碳納米管或碳納米纖維等。