锂离子电池极片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池极片的制备方法，其包括以下步骤：1)将含有活性物质、导电剂和粘结剂的浆料涂布在集流体的两面，干燥后得到集流体两面分布有膜片的极片，膜片厚度大于或等于50μm；2)采用静电纺丝方法，将含有导电剂的静电纺丝溶液纺丝成分布在膜片上的第一导电纤维层；以及3)将极片分条，采用静电纺丝法将含有导电剂的静电纺丝溶液纺丝成分布在极片两侧的第二导电纤维层，第二导电纤维层连接集流体、膜片和第一导电纤维层，形成连续的导电网络。采用本发明专利技术制备方法获得的极片具有连续的导电纤维网络，可形成多维电子传递通道，显著降低电池内阻，采用本发明专利技术制备方法获得的极片的锂离子电池具有理想的能量密度和电化学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池领域，更具体地说，本专利技术涉及一种。
技术介绍
锂离子电池具有电压高、比能量大、充放电寿命长和安全环保等优点，因此被广泛应用于各类电子产品(如手机、数码相机、笔记本电脑、电动工具)、便捷式小型电器、电动汽车和储能系统中。随着科学技术的不断发展，对锂离子电池性能的要求越来越高，尤其是锂离子电池的能量密度。因此，如何提高锂离子电池的能量密度已成为国内外锂电行业竞相研究的执占。;、、、"、、°目前，提高锂离子电池能量密度的方法有很多，例如降低锂离子电池电极极片集流体的厚度、降低隔离膜的厚度和采用能量密度更高的硅基阳极。其中，通过将锂离子电池电极极片厚度提高，也是提高锂离子电池能量密度的一种有效手段，具体原理为:将电极极片厚度提高可以相应减少电池内部电芯的层数，减少了电极集流体和隔离膜的空间占有率，为活性物质提供更多的空间。但是，与其他方法一样，厚电极极片的应用在提高能量密度的同时也会给电池的性能带来负面影响:锂离子电池工作时，电极是由电极集流体和分布于极片中的导电剂提供电子传导通道。当电极极片厚度增加时，一方面由于极片表面活性物质与集流体的距离增加使得电子传输的路径变长，另一方面导电剂在极片内部分散的均匀性会随之变差，会使得电极的电子导电性变差，电极工作时的极化增加，导致电池容量无法正常发挥、倍率性能差、低温析锂和循环容量衰减等一系列问题。尤其是在大电流放电时，电解液中的锂离子浓度由远离集流体处到靠近集流体处逐渐降低，造成浓差极化的产生，在厚极片体系中更加显著。较大的浓差极化带来电化学反应速率的非均匀分布，使得极片内部(靠近集流体)活性物质几乎无法参与电化学反应，导致容量无法正常发挥，而极片外部(远离集流体处)活性物质深度放电，进而引发长循环时结构破坏，加剧容量衰减。通过调节极片在厚度方向上的孔隙率分布可有效改善电解液在极片中浸润性，提高锂离子的迁移速度，从而可以改善因极片厚度增加导致的倍率性能差和容量发挥偏低问题。例如，申请号为CN200580027135.6和CN201210191956.5的中国专利技术专利申请公开的极片结构及其制造方法，均是从提高极片延厚度方向上孔隙率的角度出发，提高电解液在极片中的浸润性，减少浓差极化现象。但是，电子在正极或负极传递的能力对电化学反应极化影响非常大，即使采用VGCF、碳纳米管等纤维状的导电剂，由于分散很难均匀，从集流体传递到极片表面，特别是厚极片的表面，电子传递的路径变长，使得内阻增加，不利于容量、低温、倍率性能的发挥。有鉴于此，确有必要提供一种锂离子电池极片来解决其电子导电性差的问题，以有效降低电池内阻，为锂离子电池向高能量密度方向的发展提供有力的保障。
技术实现思路
本专利技术的目的在于:提供一种，以而克服现有锂离子电池极片导电性能差和内阻大的缺陷。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种锂离子电池极片的制备方法，其包括以下步骤:1)将含有活性物质、导电剂和粘结剂的浆料涂布在集流体的两面，干燥后得到集流体两面分布有膜片的极片，膜片厚度大于或等于50 μ m ;2)采用静电纺丝方法，将含有导电剂的静电纺丝溶液纺丝成分布在膜片上的第一导电纤维层；以及3)将极片分条，采用静电纺丝法将含有导电剂的静电纺丝溶液纺丝成分布在极片两侧的第二导电纤维层，第二导电纤维层连接集流体、膜片和第一导电纤维层，形成连续的导电网络。作为本专利技术锂离子电池极片的制备方法的一种改进，所述步骤1)形成膜片和步骤2)形成第一导电纤维交替进行，膜片和第一导电纤维层交替分布，所述第二导电纤维层连接集流体、多层膜片和多层第一导电纤维层，形成连续的导电网络。作为本专利技术锂离子电池极片的制备方法的一种改进，所述静电纺丝溶液含有导电剂、聚合物粘结剂和溶剂，其中，导电剂为导电炭黑、碳纤维、石墨烯、碳纳米管中的一种或几种；聚合物粘结剂为聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚乙烯醇中的一种或者几种；溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺溶剂、丙酮、四氢呋喃、甲醇中的一种或几种，且第一导电纤维层、第二导电纤维层中导电剂的重量含量为5%?80%o作为本专利技术锂离子电池极片的制备方法的一种改进，所述静电纺丝溶液配置在室温搅拌条件下进行，具体配置工艺为:将导电剂与聚合物粘结剂按重量比5%?80%溶解到溶剂中，配制成导电剂重量含量为5%?15%的静电纺丝溶液。作为本专利技术锂离子电池极片的制备方法的一种改进，所述步骤2)和3)中的静电纺丝条件为:静电纺丝电压10?20千伏，针头与极片的距离10?15厘米，纺丝溶液流速0.5?10晕升/小时。作为本专利技术锂离子电池极片的制备方法的一种改进，所述步骤1)中膜片的厚度为50?200 μ m,第一导电纤维层和第二导电纤维的厚度为0.1?2 μ m。作为本专利技术锂离子电池极片的制备方法的一种改进，所述步骤1)中，活性物质、导电剂和粘结剂的重量比为(89-98):(1-6):(1-5)。作为本专利技术锂离子电池极片的制备方法的一种改进，将经步骤1)和步骤2)制得的极片冷压、分条后，再将极片两侧静电纺丝形成连接集流体、膜片和第一导电纤维层的第二导电纤维层。作为本专利技术锂离子电池极片的制备方法的一种改进，所述极片为正极片，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺和聚苯胺中的一种或几种，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、丙酮和四氢呋喃中的一种或几种。作为本专利技术锂离子电池极片的制备方法的一种改进，所述极片为负极片，所述粘接剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸锂和丁苯橡胶中的一种或几种。为了实现上述专利技术目的，本专利技术还提供了一种锂离子电池极片，其包括集流体和分布在集流体两面的膜片，所述集流体的膜片上分布有第一导电纤维层，所述极片的两侧分布有第二导电纤维层，第二导电纤维层连接集流体、膜片和第一导电纤维层，形成连续的导电网络。作为本专利技术锂离子电池极片的一种改进，所述膜片和第一导电纤维层为多层交替分布，所述第二导电纤维层连接集流体、多层膜片和多层第一导电纤维层，形成连续的导电网络。作为本专利技术锂离子电池极片的一种改进，所述膜片的厚度为50?200μπι，所述第一导电纤维层和第二导电纤维层的厚度为0.1?2μπι。作为本专利技术锂离子电池极片的一种改进，所述第一导电纤维层和第二导电纤维层中含有导电剂导电炭黑、碳纤维、石墨烯、碳纳米管或其组合，第一导电纤维层、第二导电纤维层中，导电剂的重量含量为5%?80%。作为本专利技术锂离子电池极片的一种改进，所述锂离子电池极片为正极片。作为本专利技术锂离子电池极片的一种改进，所述锂离子电池极片为负极片。此外，本专利技术还提供了一种锂离子电池，其包括正极片、负极片、间隔于正负极片之间的隔离膜，以及电解液，其中，所述正极片为前述正极片，和/或所述负极片为前述负极片。相对于现有技术，本专利技术锂离子电池极片具有以下结构特征和技术效果:1)膜片的厚度相对较小，因此其内部导电剂能够均匀分布，保证膜片自身较好的电子传导性；2)膜片和第一导电纤维层交替分布，可保证膜片之间较好的电子传导性；3)第二导电纤维层将膜片和第一导电纤维层包覆形成从集流体到导电纤维层的连续网络结构，提供了更快捷的电子传递路径。因此，本专利技术锂离子电池极片能克服现有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将含有活性物质、导电剂和粘结剂的浆料涂布在集流体的两面，干燥后得到集流体两面分布有膜片的极片，膜片厚度大于或等于50μm；2)采用静电纺丝方法，将含有导电剂的静电纺丝溶液纺丝成分布在膜片上的第一导电纤维层；以及3)将极片分条，采用静电纺丝法将含有导电剂的静电纺丝溶液纺丝成分布在极片两侧的第二导电纤维层，第二导电纤维层连接集流体、膜片和第一导电纤维层，形成连续的导电网络。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗丹，张耀，
申请(专利权)人：东莞新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44