一种电极极片及其制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种电极极片及其制备方法和锂离子电池。所述极片包括集流体和位于所述集流体两面上的活性物质层，所述活性物质层具有孔，所述电极极片的厚度在0.30mm以上。所述制备方法包括：1)将电极浆料涂布在集流体的两面，烘干，碾压，得到未打孔的极片；所述未打孔的极片的厚度在0.30mm以上；2)在未打孔的极片的活性物质层上进行打孔，得到所述电极极片。本发明专利技术提供的电极极片通过增加极片的厚度，减少了集流体的占比，提升了比能量；且通过导电剂的种类和比例提升了极片的电子电导；通过在活性物质层上打孔提升了极片的吸液性，降低了极片的极化内阻提升了电极极片的离子电导的优化，保持了电池的倍率特性。

The invention relates to an electrode plate, a preparation method and a lithium ion battery

【技术实现步骤摘要】
一种电极极片及其制备方法和锂离子电池
本专利技术属于电池
，涉及一种电极极片及其制备方法和锂离子电池。
技术介绍
随着电池的能量密度需求的提升，使得电芯在设计中牺牲掉部分功率性能，为了让电芯具有高的能量密度和良好的功率性能，目前锂离子电池的电极极片的厚度<0.2mm。但是，这使得电池的设计中需要更大面积的铜箔、铝箔等重量大的非活性材料。这种设计降低了电池的重量比能量。尽管在CN106450433提出采用网状箔材，减少了铜箔、铝箔的使用量，在不改变其功率性能的同时减少了电芯的重量，提升了电芯的能量密度；但其使用网状结构的箔材，使得其仅能用于软包电芯的制备，在工业化大电芯的生产中采用网状箔材使得电芯的制备成本升高且在制成过程中会有断带的风险。CN208690386U提出了在碾压后的极片表面通过机械方式在其表面打孔提高极片的离子、电子电导率，提高电池的倍率性能，但其在实际操作过程中对极片的导电性提升有限。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种电极极片及其制备方法和锂离子电池。本专利技术提供的电极极片能提升电池的比能量和倍率特性，集流体用量少。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种电极极片，所述极片包括集流体和位于所述集流体两面上的活性物质层，所述活性物质层具有孔，所述电极极片的厚度在0.30mm以上。本专利技术提供的电极极片的活性物质层上带有孔，有利于使得极片在高压实的条件下依然有良好的吸液性能，降低了极片的极化内阻，提高了电极极片的离子电导。本专利技术提供的电极极片的厚度较厚，这样可以使活性物质层更厚，单位面积集流体上携带更多的活性物质，减少所需集流体的面积，进而减少集流体的用量，减少集流体的重量占比，提升电池的比能量。本专利技术提供的电极极片为三明治结构，即活性物质层/集流体/活性物质层组成的三明治结构。本专利技术提供的电极极片可以是正极极片也可以是负极极片，根据现有技术对具体正极活性物质和负极活性物质进行选择即可。本专利技术提供的电极极片的集流体上没有明显的孔。以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为对本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。优选地，所述电极极片的集流体厚度为0.01～0.02mm，例如0.01mm、0.012mm、0.014mm、0.016mm、0.018mm或0.02mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述电极极片的厚度为0.30～2.00mm，例如0.3mm、0.50mm、1.00mm、1.50mm或2.00mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本专利技术中，采用上述优选的电极极片厚度，可以减少集流体(铜箔、铝箔)的用量至原来的50％-20％，在保持电极极片的倍率特性的前提下，达到更加优良的提高比能量的效果。作为本专利技术优选的技术方案，所述活性物质层上孔的孔深为0.15～0.9mm，例如0.15mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm、0.5mm、0.55mm、0.6mm、0.65mm、0.7mm、0.75mm、0.8mm、0.85mm或0.9mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本专利技术中，如果活性物质层上孔深过浅，就会导致电解液浸润不充分，电池的倍率及循环性能下降。优选地，所述活性物质层的孔隙率为50～80％，例如50％、55％、60％、65％、70％、75％或80％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本专利技术中，如果活性物质层的孔隙率过大，会导致极片上活性物质粘结性小，出现掉粉；如果活性物质层的孔隙率过小，会导致极片的浸润性不好，电池的倍率及循环性能下降……。优选地，所述活性物质层上的孔的孔径为0.01～0.05mm，例如0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm或0.05mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本专利技术中，如果活性物质层上的孔径过大，会导致极片掉粉严重；如果活性物质层上的孔径过小，会导致生产成本增高，且对设备要求较高。优选地，所述活性物质层上的孔为直通孔。优选地，所述直通孔垂直于集流体所在平面。作为本专利技术优选的技术方案，所述活性物质层包括活性物质、导电剂和粘结剂。所述粘结剂采用本领域常规的粘结剂即可，例如PVDF、SBR、CMC等。优选地，所述导电剂为碳纳米管与石墨烯的组合。本专利技术中，采用碳纳米管与石墨烯的组合这种特殊的导电剂，可以在活性物质表面形成三维的网状结构提高活性物质的导电性能，以达到优化电极极片的电子电导的作用。优选地，所述碳纳米管与石墨烯的组合中，碳纳米管与石墨烯的质量比为(50～80):(50～20)，例如50:50、55:45、60:40、65:35、70:30、75:35或80:20等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本专利技术中，碳纳米管与石墨烯的相互比例，对于优化电极极片的电子电导也具有重要作用。本专利技术中，如果碳纳米管相对于石墨烯偏多，会导致三维结构碳纳米管易于团聚，降低了导电性能；如果石墨烯相对于碳纳米管偏多，会导致二维结构的石墨烯团聚，降低导电性能。优选地，所述碳纳米管的管径为5-11nm，例如5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm或11nm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；管长为10-30μm，例如10μm、15μm、20μm、25μm或30μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述活性物质层中，导电剂、活性材料和粘结剂的质量比为(0.7～1.2):(96～97):(1.8～3.3)，例如0.7:96:3.3、0.8:96:3.2、0.9:96.5:2.6、1:96.5:2.5、1.1:97:1.9、或1.2:97:1.8等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述集流体包括铜箔和/或铝箔。第二方面，本专利技术提供一种如第一方面所述电极极片的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)将电极浆料涂布在集流体的两面，烘干，碾压，得到未打孔的极片；所述未打孔的极片的厚度在0.30mm以上；(2)在步骤(1)所述未打孔的极片的活性物质层上进行打孔，得到所述电极极片。本专利技术提供的制备方法操作简单，流程短，易于进行产业化大规模生产。本专利技术提供的制备方法不在集流体上打孔。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述电极浆料包括溶剂、活性物质、导电剂和粘结剂。优选地，步骤(1)所述电极浆料的制备方法包括：制备导电剂的胶液，将导电剂的胶液与活性材料和粘结剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电极极片，其特征在于，所述极片包括集流体和位于所述集流体两面上的活性物质层，所述活性物质层具有孔，所述电极极片的厚度在0.30mm以上。/n

【技术特征摘要】
1.一种电极极片，其特征在于，所述极片包括集流体和位于所述集流体两面上的活性物质层，所述活性物质层具有孔，所述电极极片的厚度在0.30mm以上。


2.根据权利要求1所述的电极极片，其特征在于，所述电极极片的集流体厚度为0.01～0.02mm；
优选地，所述电极极片的厚度为0.30～2.00mm。


3.根据权利要求1或2所述的电极极片，其特征在于，所述活性物质层上孔的孔深为0.15～0.9mm；
优选地，所述活性物质层的孔隙率为50～80％；
优选地，所述活性物质层上的孔的孔径为0.01～0.05mm；
优选地，所述活性物质层上的孔为直通孔；
优选地，所述直通孔垂直于集流体所在平面。


4.根据权利要求1-3任一项所述的电极极片，其特征在于，所述活性物质层的组分包括活性物质、导电剂和粘结剂；
优选地，所述导电剂为碳纳米管与石墨烯的组合；
优选地，所述碳纳米管与石墨烯的组合中，碳纳米管与石墨烯的质量比为(50～80):(50～20)；
优选地，所述碳纳米管的管径为5-11nm，管长为10-30μm；
优选地，所述活性物质层中，导电剂、活性材料和粘结剂的质量比为(0.7～1.2):(96～97):(1.8～3.3)；
优选地，所述集流体包括铜箔和/或铝箔。


5.如权利要求1-4任一项所述的电极极片的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将电极浆料涂布在集流体的两面，烘干，碾压，得到未打孔的极片；所述未打孔的极片的厚度在0.30mm以上；
(2)在步骤(1)所述未打孔的极片的活性物质层上进行打孔，得到所述电极极片。


6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述电极浆料包括溶剂、活性物质、导电剂和粘结剂；
优选地，步骤(1)所述电极浆料的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：苑丁丁，王先文，魏成卓，吕正中，
申请(专利权)人：湖北亿纬动力有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42