一种极片及锂离子电池制造技术

本发明专利技术属于电池技术领域，尤其涉及一种极片，包括集流体和电极材料层，所述电极材料层由电极浆料涂覆于所述集流体表面后经包覆有柔性缓冲层的压辊辊压形成，所述电极材料层包括活性物质、导电剂和粘接剂，所述导电剂包括质量比为20:80～80:20的一维的碳纳米管和零维的导电石墨。另外，本发明专利技术还涉及一种锂离子电池，包括正极片、负极片、间隔设置于所述正极片和所述负极片之间的隔膜，以及电解液，所述正极片和所述负极片为本发明专利技术所述的极片。相比于现有技术，本发明专利技术的极片面密度、离子电导率和电子电导率高，电池具有高能量密度和良好的快充性能。

【技术实现步骤摘要】
一种极片及锂离子电池
本专利技术属于电池
，尤其涉及一种极片及锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、安全性能好等优点。随着锂离子电池市场的逐渐增加，消费者对锂离子电池的快充性能和能量密度要求越来越高。所以，开发能量密度较高且具备快速充电能力的锂离子电池一直是研发人员关注的方向。电池能够实现快速充电，便可保证产品的续航能力。但是，目前快充型电芯在满足续航能力要求的同时，其能量密度有所降低。目前行业里电芯设计上目前正极极片面密度不超过17.5mg/cm2，负极极片面密度小于9.5mg/cm2。电芯不能兼顾能量密度以及快充性能，客户体验差。锂离子电池的快速充放电容量和性能在很大程度上取决于极片的结构和性能，针对此项性能的改善，目前行业里普遍的方法就是主材上优化正、负极材料，但是由于材料本身的局限性，此项性能的改善的空间有限。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于：提供一种极片，既可以提高电池的能量密度，又可以提高电池的离子电导率和电子电导率。本专利技术的目的之二在于：提供一种锂离子电池，具有高能量密度和良好的快充性能。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种极片，包括集流体和电极材料层，所述电极材料层由电极浆料涂覆于所述集流体表面后经包覆有柔性缓冲层的压辊辊压形成，所述电极材料层包括活性物质、导电剂和粘接剂，所述导电剂包括质量比为20:80～80:20的一维的碳纳米管和零维的导电石墨。作为本专利技术所述的极片的一种改进，所述柔性缓冲层为硅胶层和/或橡胶层。一种锂离子电池，包括正极片、负极片、间隔设置于所述正极片和所述负极片之间的隔膜，以及电解液，所述正极片和所述负极片为说明书前文任一段所述的极片。作为本专利技术所述的锂离子电池的一种改进，所述正极片包括正极集流体和正极材料层，所述正极材料层由正极浆料涂覆于所述正极集流体表面后经包覆有柔性缓冲层的压辊辊压形成，按质量百分比计，所述正极材料层包括以下组分：正极活性物质96～98％，正极导电剂0.8～1.2％，正极粘接剂1.2～2.8％。作为本专利技术所述的锂离子电池的一种改进，所述负极片包括负极集流体和负极材料层，所述负极材料层由负极浆料涂覆于所述负极集流体表面后经包覆有柔性缓冲层的压辊辊压形成，按质量百分比计，所述负极材料层包括以下组分：负极活性物质96.5～97.5％，负极导电剂0.8～1.2％，负极粘接剂1.7～2.3％。作为本专利技术所述的锂离子电池的一种改进，所述正极浆料的涂覆面密度为17.5～19.5mg/cm2，辊压后的所述正极活性物质层的平均压实密度为4.05～1.15g/cm3。作为本专利技术所述的锂离子电池的一种改进，所述负极浆料的涂覆面密度为9.5～10.6mg/cm2，辊压后的所述负极活性物质层的平均压实密度为1.70～1.78g/cm3。作为本专利技术所述的锂离子电池的一种改进，所述正极活性物质的粒径D50为8～12μm，所述正极活性物质包括镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、钴酸锂、镍酸锂和磷酸铁锂中的至少一种，所述正极粘接剂包括聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、海藻酸钠、聚乙烯醇和聚四氟乙烯中的至少一种。作为本专利技术所述的锂离子电池的一种改进，所述负极活性物质包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳、硅、二氧化硅和锡合金中的至少一种，所述负极粘接剂包括聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、海藻酸钠、聚乙烯醇和聚四氟乙烯中的至少一种。作为本专利技术所述的锂离子电池的一种改进，单位面积所述负极片的容量相对单位面积所述正极片的容量的过量比N/P为1.06～1.08。相比于现有技术，本专利技术至少具有以下有益效果：1)在本专利技术的极片中，其采用零维的导电石墨和一维的碳纳米管混合作为导电剂，其中，导电石墨(零维)可在活性物质颗粒表面均匀分散，形成良好的短程电子通路，而碳纳米管(一维)长程电子传导性能好，两者混合使用形成完整的导电网络，有利于提升极片的电子电导率。2)在本专利技术的极片中，采用包裹柔性缓冲层的压辊对极片进行辊压，柔性缓冲层时具有一定的缓冲作用，改善因极片表层受压严重而与里层孔隙率不一致的情况，即提高了极片表层(距离集流体最远端)的孔隙率，从而使得电解液与活性材料浸润更加充分，进而提升极片的离子导电率。3)在本专利技术的锂离子电池中，由于极片具有较高的电子电导率和离子电导率，从而改善了锂离子电池的快充性能和循环性能。附图说明图1是本专利技术实施例1中正极片截面的SEM图。图2是本专利技术实施例1中负极片截面的SEM图。图3是本专利技术对比例1中正极片截面的SEM图。图4是本专利技术对比例1中负极片截面的SEM图。图5是本专利技术实施例1和对比例1中正极片的孔隙率变化对比图。图6是本专利技术实施例1和对比例1中负极片的孔隙率变化对比图。图7是本专利技术实施例1和对比例1中锂离子电池的25℃循环曲线对比图。图8是本专利技术实施例1和对比例1中锂离子电池的45℃循环曲线对比图。具体实施方式下面对本专利技术作进一步详细的描述。1、极片本专利技术的第一方面提供一种极片，包括集流体和电极材料层，电极材料层由电极浆料涂覆于集流体表面后经包覆有柔性缓冲层的压辊辊压形成，电极材料层包括活性物质、导电剂和粘接剂，导电剂包括质量比为20:80～80:20的一维的碳纳米管和零维的导电石墨。优选的，柔性缓冲层为硅胶层和/或橡胶层。由于导电石墨(零维)可在活性物质颗粒表面均匀分散，形成良好的短程电子通路，但是在循环过程中存在易脱落的风险，电芯析锂降低电性能，客户体验差；而碳纳米管(一维)长程电子传导性能好，但是与活性物质难以形成紧密接触，短程电子传导差，电芯单独使用碳纳米管易出现析锂，客户体验差。专利技术人发现，使用零维的导电石墨和一维的碳纳米管，形成完整的导电网络，有利于提升正、负极极片的电子电导率。另外，极片在用纯钢材质的压辊辊压时极片表层受压最严重，大大降低了极片表层的孔隙率，孔隙率小则电解液浸润不充分导致锂离子的电导率降低。专利技术人发现，在原压力以及辊压速度的基础上使用均匀包裹柔性缓冲层的压辊代替纯钢辊辊压可以改善这种情况，因为包裹柔性缓冲层的压辊在辊压时具有一定的缓冲作用，因此不会出现极片表层受压严重与里层孔隙率不一致的情况。即，极片表层(距离集流体最远端)孔隙率得到改善，从而使得电解液与活性材料浸润更加充分，进而提升极片的离子导电率。2、锂离子电池本专利技术的第二方面提供一种锂离子电池，包括正极片、负极片、间隔设置于正极片和负极片之间的隔膜，以及电解液，正极片和负极片为本专利技术所述的极片。需要说明的是，正极片高离子电导率可以使锂离子快速的穿过正极材料空隙，高电子电导率可以保证电子快速的从正极材料中转移到铝箔集流体上；负极片高离子电导率可以使锂离子快速嵌入到负极活性物质的层状结构中，高电子电导率可以保证电子快速从负极活性物质表面进入负极活性物质内部。因此正极、负极均混合使用碳纳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极片，其特征在于，包括集流体和电极材料层，所述电极材料层由电极浆料涂覆于所述集流体表面后经包覆有柔性缓冲层的压辊辊压形成，所述电极材料层包括活性物质、导电剂和粘接剂，所述导电剂包括质量比为20:80～80:20的一维的碳纳米管和零维的导电石墨。/n

【技术特征摘要】
1.一种极片，其特征在于，包括集流体和电极材料层，所述电极材料层由电极浆料涂覆于所述集流体表面后经包覆有柔性缓冲层的压辊辊压形成，所述电极材料层包括活性物质、导电剂和粘接剂，所述导电剂包括质量比为20:80～80:20的一维的碳纳米管和零维的导电石墨。


2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述柔性缓冲层为硅胶层和/或橡胶层。


3.一种锂离子电池，包括正极片、负极片、间隔设置于所述正极片和所述负极片之间的隔膜，以及电解液，其特征在于，所述正极片和所述负极片为权利要求1～2中任一项所述的极片。


4.根据权利要求3所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极片包括正极集流体和正极材料层，所述正极材料层由正极浆料涂覆于所述正极集流体表面后经包覆有柔性缓冲层的压辊辊压形成，按质量百分比计，所述正极材料层包括以下组分：正极活性物质96～98％，正极导电剂0.8～1.2％，正极粘接剂1.2～2.8％。


5.根据权利要求3所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极片包括负极集流体和负极材料层，所述负极材料层由负极浆料涂覆于所述负极集流体表面后经包覆有柔性缓冲层的压辊辊压形成，按质量百分比计，所述负极材料层包括以下组分：负极活性物质96.5～97.5％，负极导电剂0....

【专利技术属性】
技术研发人员：梁晓静，杜红，夏小勇，
申请(专利权)人：东莞维科电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44