电芯和电池、保液涂料和电池极片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种电芯和电池、保液涂料和电池极片及其制备方法，其中，电芯，包括两片第一负极极片、位于两片第一负极极片之间的正极极片，以及位于第一负极极片和正极极片之间的隔膜；第一负极极片包括集流体、设于集流体一表面上的活性材料涂层，以及设于集流体另一表面上的保液涂层；且第一负极极片上的保液涂层远离正极极片；保液涂层中含有保液添加剂，保液添加剂为选自线状结晶型的聚偏氟乙烯聚合物、丁腈与聚氯乙烯的共混物粉末、聚丙烯微粉和超高分子量聚乙烯粉末中的至少一种。本发明专利技术通过在第一负极极片远离正极极片的一面设置保液涂层，由于保液涂层中含有上述特定的保液添加剂，能够大幅提高电池的保液量，又不会影响倍率和循环性能。

Cores and batteries, liquid-holding coatings and battery plates and their preparation methods

【技术实现步骤摘要】
电芯和电池、保液涂料和电池极片及其制备方法
本专利技术涉及电池
，特别是涉及一种电芯和电池、电池极片及其制备方法。
技术介绍
随着不可再生能源的匮乏和全社会对环境污染控制，新能源的发展已成不可阻挡之势。锂离子电池因其具有比能量大，质量轻，循环寿命好，自放电率低，无记忆效应及对环境友好等优点，已经广泛应用于电动汽车领域和储能领域。随着锂离子电池应用范围不断扩大，各行各业对锂离子电池的性能提出了更加严苛的要求，如电池容量的提升、电池循环寿命的增加以及电池抗形变性能的提升等。软包锂离子电池是目前应用于电动汽车领域的一种主要电池类型，软包锂离子电池中的电解液含量对电池的循环性能和倍率性能有很大影响，在一定程度上可以通过增加软包锂离子电池在制造过程中的保液量来提高电池的上述性能，但在目前的锂离子电池中除了极片和隔膜对电解液有吸附作用以外，游离的电解液均会在电池除气成型工序被抽离出电池内部，因此通过增加注入软包锂离子电池中电解液的量并不能有效提高保液量。为了提高电池的保液量，目前主要是通过对隔膜进行涂胶改性以及增加隔膜表面粗糙度等方式来实现。比如，运用旋转喷涂的方式制备水系涂胶隔膜来提高隔膜的吸液能力，该方法虽然可以在一定程度上提高电芯对电解液的保有量，但是隔膜涂胶会增加隔膜的透气值，从而在一定程度上会阴碍锂离子的传输，对电池的循环和倍率性能产生负面影响；使用聚酰亚胺作为基膜，且将聚酰亚胺的外表面设为磨砂面来提高隔膜对电解液的亲和力，进而提高电池的充放电性能，该方法能够提高隔膜对电解液的物理吸附能力，虽然能够提高电池的保液量，但是提高的程度有限，还无法满足高保液量的要求。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种电芯，能够很好地提高电池的保液量，又不会影响电池的循环性能和倍率性能。一种电芯，包括两片第一负极极片、位于两片所述第一负极极片之间的正极极片，以及位于所述第一负极极片和所述正极极片之间的隔膜；所述第一负极极片包括集流体、设于所述集流体一表面上的活性材料涂层，以及设于所述集流体另一表面上的保液涂层；且所述第一负极极片上的所述保液涂层远离所述正极极片；所述保液涂层中含有保液添加剂和陶瓷微球粉，所述保液添加剂选自丁腈与聚氯乙烯的共混物粉末、聚丙烯微粉、超高分子量聚乙烯粉末和线状结晶型的聚偏氟乙烯聚合物中的至少一种。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是分子量150万以上的无支链的线性聚乙烯。在一实施例中，所述电芯还包括第二负极极片，所述第二负极极片包括负极集流体和分别设于所述负极集流体两表面上的负极活性材料涂层；所述正极极片的数量为m，m为大于或等于2的整数；所述第二负极极片的数量为m-1；m片所述正极极片和m-1片所述第二负极极片交替排布，且相邻的所述正极极片和所述第二负极极片之间均设有所述隔膜。在其中一个实施例中，所述保液涂层中还含有陶瓷微球粉，所述陶瓷微球粉的D50为0.1μm～50μm，所述陶瓷微球粉选自球状粉末的伯姆石、二氧化硅、三氧化二铝、氢氧化镁、氧化铝、氧化锆、氧化镁、莫来石和堇青石中的至少一种。D50也叫中位径或中值粒径，指粒径大于它的颗粒占50％，小于它的颗粒也点50％。本专利技术另一目的在于提供一种电池，所述电池包含上述的电芯。本专利技术又一目的在于提供一种用于形成上述保液涂层的保液涂料。一种保液涂料，按重量份计，包括：58～77份溶剂、5～13份防沉降剂、85～100.8份保液添加剂和0.3～0.9份表面润湿剂；其中，所述保液添加剂选自丁腈与聚氯乙烯共混物粉末、聚丙烯微粉、超高分子量聚乙烯粉末和线状结晶型的聚偏氟乙烯聚合物中的至少一种。在其中一个实施例中，所述保液涂料中还含有65～89份陶瓷微球粉。进一步地，所述陶瓷微球粉的D50为0.1μm～50μm，所述陶瓷微球粉选自球状粉末的伯姆石、二氧化硅、三氧化二铝、氢氧化镁、氧化铝、氧化锆、氧化镁、莫来石和堇青石中的至少一种。在其中一个实施例中，所述溶剂选自碳酸二甲酯、丙酮、无水乙醇和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种；和/或所述防沉降剂选自羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸铵盐、聚氧乙烯脂肪醇硫酸盐和聚二醇醚中的至少一种；和/或所述表面润湿剂选自γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、巯丙基三甲氧基硅烷、巯丙基三乙氧基硅烷、乙二胺丙基三乙氧基硅烷和乙二胺丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种。本专利技术还提供一种上述保液涂料的制备方法，包括以下步骤：将所述保液涂料的各原料按配方混合在其中一个实施例中，所述混合的步骤为：将所述溶剂、所述防沉降剂和所述保液添加剂混合、搅匀，得到第一混合混；将所述第一混合液、所述陶瓷微球粉和所述表面润湿剂混合，在真空条件下搅拌均匀。本专利技术又一目的在于提供一种电池极片，包括集流体、设于所述集流体一表面上的活性材料涂层，以及设于所述集流体另一表面上的保液涂层；其中，所述保液涂层由上述的保液涂料或采用上述的制备方法制备得到的保液涂料制成。本专利技术又一目的在于提供一种电池极片的制备方法，包括以下步骤：提供集流体；在所述集流体的一表面上涂覆活性材料涂料，形成活性材料涂层；在所述集流体的另一表面上涂覆保液涂料，形成保液涂层，其中，所述保液涂料为上述的保液涂料或采用上述的制备方法制备得到的保液涂料。本专利技术具有以下有益效果：1)本专利技术的电芯，通过在设置第一负极极片，且在第一负极极片远离正极极片的一面设有保液涂层(即将传统电芯最外层负极极片上的负极活性涂层替换成上述保液涂层)，该保液涂层中的保液添加剂具有长线型结构，亲电解液性能好，且其分子结构易发生相互缠结，当电解液注入电池后，能充分浸入用上述保液涂料形成的保液涂层中，并被保留在相互缠结的保液添加剂的分子间隙处，锁住电解液，起到提高电池保液量的作用，因此，在电池工作过程中当电解液被不断消耗时，能够及时得到补充；由于位于最外层的负极极片上的负极活性材料不参与电池内部的化学反应，因此，将其换成保液涂层后，达到了提高电池保液量的同时，又不会影响电池的内阻、能量密度以及容量等性能，且能够大幅度提升电池的循环性能和倍率性能；2)本专利技术电芯的保液涂层中还含有陶瓷微球粉，该陶瓷微球粉能够提高电芯的硬度，消除电池内部因电解液增加而导致电芯变软的问题，保证电池在具有高保液量的同时不会因遭受外力而出现变形甚至损坏的问题。3)本专利技术的保液涂料以具有长线型的聚合物为保液添加剂，并和陶瓷微球粉作为主要成分，并通过与其它组分按照比例配合，得到可均匀涂覆于电池极片上的保液涂料，形成均匀的保液涂层，且与电池极片的结合力好；由于上述保液添加剂具有长线型结构，亲电解液性能好，且其分子结构易发生相互缠结，当电解液注入电池后，能充分浸入用上述保液涂料形成的保液涂层中，并被保留在相互缠结的保液添加剂的分子间隙处，锁住电解液，起到提高电池保液量的作用。4)本专利技术的制备方法工艺简单易于实现，基本不需对现有设备进行改造调整，同时，还能够降低电池制造的成本，适于大范围推广。附图说明图1为本专利技术一实施例的电池极片的纵截面剖示图；图2为本专利技术一实施例的第二负极极片的纵截面剖示图；图3为本专利技术一实施例的正极极片的纵截面剖示图；图4为本专利技术一实施例的电芯的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电芯，其特征在于，包括两片第一负极极片、位于两片所述第一负极极片之间的正极极片，以及位于所述第一负极极片和所述正极极片之间的隔膜；所述第一负极极片包括集流体、设于所述集流体一表面上的活性材料涂层，以及设于所述集流体另一表面上的保液涂层；且所述第一负极极片上的所述保液涂层远离所述正极极片；所述保液涂层中含有保液添加剂，所述保液添加剂选自丁腈与聚氯乙烯的共混物粉末、聚丙烯微粉、超高分子量聚乙烯粉末和线状结晶型的聚偏氟乙烯聚合物中的至少一种。

【技术特征摘要】
1.一种电芯，其特征在于，包括两片第一负极极片、位于两片所述第一负极极片之间的正极极片，以及位于所述第一负极极片和所述正极极片之间的隔膜；所述第一负极极片包括集流体、设于所述集流体一表面上的活性材料涂层，以及设于所述集流体另一表面上的保液涂层；且所述第一负极极片上的所述保液涂层远离所述正极极片；所述保液涂层中含有保液添加剂，所述保液添加剂选自丁腈与聚氯乙烯的共混物粉末、聚丙烯微粉、超高分子量聚乙烯粉末和线状结晶型的聚偏氟乙烯聚合物中的至少一种。2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述电芯还包括第二负极极片，所述第二负极极片包括负极集流体和分别设于所述负极集流体两表面上的负极活性材料涂层；所述正极极片的数量为m，m为大于或等于2的整数；所述第二负极极片的数量为m-1；m片所述正极极片和m-1片所述第二负极极片交替排布，且相邻的所述正极极片和所述第二负极极片之间均设有所述隔膜。3.根据权利要求1或2所述的电芯，其特征在于，所述保液涂层中还含有陶瓷微球粉，所述陶瓷微球粉的D50为0.1μm～50μm，所述陶瓷微球粉选自球状粉末的伯姆石、二氧化硅、三氧化二铝、氢氧化镁、氧化铝、氧化锆、氧化镁、莫来石和堇青石中的至少一种。4.一种电池，其特征在于，所述电池包含权利要求1～3任一项所述的电芯。5.一种保液涂料，其特征在于，按重量份计，包括：58～77份溶剂、5～13份防沉降剂、85～100.8份保液添加剂和0.3～0.9份表面润湿剂；其中，所述保液添加剂选自丁腈与聚氯乙烯的共混物粉末、聚丙烯微粉、超高分子量聚乙烯粉末和线状结晶型的聚偏氟乙烯聚合物中的至少一种。6.根据权利要求5所述的保液涂料，其特征在于，所述保液涂料中还含有65～89...

【专利技术属性】
技术研发人员：李景夫，易四勇，林琳，林洋，任超，
申请(专利权)人：桑顿新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43