一种电极片及其制备方法和锂电池技术

本发明专利技术提供了一种电极片及其制备方法和锂电池。所述电极片包括电极集流体和位于所述电极集流体上的电极活性物质膜层，所述电极活性物质膜层包括层叠的至少2层电极膜片；在所述电极集流体的同一面上，每个不与所述电极集流体贴合的电极膜片中粘结剂的质量分数均不低于比其更靠近电极集流体的电极膜片中粘结剂的质量分数。所述方法包括：1)将电极浆料涂布在集流体上，进行烘干，得到一层电极膜片；2)重复进行将电极浆料涂布在上一次操作得到电极膜片上并进行烘干的操作至少1次，得到所述电极片。本发明专利技术提供的电极片可以提升电极整体粘结性能，增加单位面积集流体上活性物质负载量，提高电极片的能量密度。

【技术实现步骤摘要】
一种电极片及其制备方法和锂电池
本专利技术属于电池领域，涉及一种电极片及其制备方法和锂电池，尤其涉及一种正极片及其制备方法和锂电池。
技术介绍
锂/氟化碳电池是固体正极系列中比能量最高的锂一次电池，其理论质量比能量高达2180Wh/kg，且其具有工作温度范围宽、安全性能高、工作平台高且平稳、自放电率低等优势，受到广泛地关注。随着科学技术地不断进步，电脑、手机、智能表计、通讯设备和特殊领域设备等无需电源维护的设备对电源能量密度的要求越来越高，特别是无人机、水下航行器等特殊领域设备要求锂电池具有高的能量密度。鉴于上述情况，确有必要提供一种高容量氟化碳极片及其制备方法，提升锂/氟化碳电池的能量密度。CN103594687A公开了一种锂氟化碳电池正极的制备方法，工艺材料包括基底材料、导电剂、分散剂和粘结剂，制备方法包括以下步骤：在纯水和粘结剂的混合液中加入分散剂并搅拌；在混合液中加入经研磨并过200目分子筛的导电剂搅拌；在混合液中加基底材料并搅拌；将浆料在恒定温度烘一定时间后加入酒精进行破乳；采用热辊压的方式将浆料辊压出厚度为0.2～1.0mm的膜层；将膜层压制在镍网集流体上即可。该方案虽然制备的厚电极容量较高，但在制造过程中难以实现连续制膜和膜片辊压，且所用镍网集流体密度大，增加了电池结构件的质量百分比，不利于电池能量密度的有效提升。CN102903921A公开了一种以氟化碳为正极的水系电池，该方案提供的电池设有正极、负极和电解液体系，所述正极采用含有氟化碳材料作为活性物质，所述正极采用涂布方式制备获得。<br>CN104466107A公开了一种氟化碳复合正极及其制备方法，该氟化碳复合正极以铝箔为基底，基底一表面由下到上依次为含氟化碳、碳导电剂和粘结剂的复合涂层和含镍镀层；制备方法是将氟化碳、碳导电剂和粘结剂加入到有机溶剂中搅拌均匀得到混合浆料；将所得混合浆料涂覆在铝箔一表面，干燥后，在铝箔一表面形成复合涂层；再在所述复合涂层表面经过化学镀镍方法镀一层含镍镀层后，进行热处理、辊压，剪切成电池正极。上述CN102903921A和CN104466107A均采用涂覆方式制备电极，其厚度均小于300μm，受氟化碳材料密度低、比表面积大等特性影响，采用涂覆法制造的氟化碳极片一般均为薄电极，难以满足电池向高能量密度方向发展的需求。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种电极片及其制备方法和锂电池。本专利技术提供的电极片可以提升整体粘结性能，增加单位面积集流体上活性物质负载量，提高电极片的能量密度。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片，所述电极片包括电极集流体和位于所述电极集流体上的电极活性物质膜层，所述电极活性物质膜层包括层叠的至少2层电极膜片；在所述电极集流体的同一面上，每个不与所述电极集流体贴合的电极膜片中粘结剂的质量分数均不低于比其更靠近电极集流体的电极膜片中粘结剂的质量分数。本专利技术提供的电极片中，所述电极活性物质膜层包括层叠的至少2层电极膜片，例如2层、3层或4层等。本专利技术提供的电极片使用多层膜片的目的在于通过多层电极膜片叠加，在提升活性物质负载量以增加能量密度的同时，不产生因一次性涂覆厚电极导致溶剂挥发慢，出现导电剂上浮和极片龟裂，从而导致电池性能变差的问题。本专利技术中，因为集流体可以单面或者两面涂布，故每个所述电极片可以有一个或两个电极活性物质膜层。不与所述电极集流体贴合的电极膜片是指该膜片与电极集流体之间至少间隔着一个电极膜片。在所述电极集流体的同一面上，每个不与所述电极集流体贴合的电极膜片中粘结剂的质量分数均不低于比其更靠近电极集流体的电极膜片中粘结剂的质量分数，即远离电极集流体的电极膜片的粘结剂质量分数不低于靠近电极集流体的电极膜片的粘结剂质量分数。即沿着远离电极集流体的方向，电极膜片中粘结剂的质量分数趋向于增加，因为随着电极膜片远离集流体，整体膜片厚度增加，膜片易受力开裂，而电极膜片粘结剂质量分数趋于增加的设计有效地提升了所在膜片和整体膜片的粘接性能。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。作为本专利技术优选的技术方案，所述电极活性物质膜层位于电极集流体的一面或两面。优选地，所述电极片为正极片。此时，电极集流体为正极集流体，电极活性物质为正极活性物质。优选地，所述电极集流体包括铝箔和/或涂炭铝箔。优选地，每个所述电极膜片中，电极活性物质独立地包括氟化碳、氟化碳/二氧化锰复合材料或氟化碳/硫复合材料中的任意一种。本专利技术提供的电极片特别有利于提升氟化碳电极的活性物质负载量，同时避免极片干裂龟裂等问题。氟化碳材料具有高比表面特性，作为电极材料有利于锂离子的快速传输，消除了高负载量电极中锂离子传输距离长的障碍，电池表现出高工作电压和高能量密度。优选地，所述氟化碳包括氟化石墨、氟化石墨烯、氟化碳纳米管、氟化碳微球、氟化碳纤维、氟化硬碳或氟化软碳中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述电极活性物质膜层的厚度在300μm以上，例如300μm、310μm、320μm、350μm、380μm或400μm等。电极活性物质膜的厚度大于300μm的好处在于增加了单位面积集流体上活性物质负载量，降低电池非活性物质的比例，提升锂/氟化碳电池的能量密度。优选地，每个所述电极膜片的粘结剂种类均相同。采用同种粘结剂的好处在于采用同种粘结剂促使各层膜片之间具有更好的兼容性，增加膜片层与膜片层之间的粘接性能。作为本专利技术优选的技术方案，所述电极膜片包括电极活性物质、粘结剂和导电剂。优选地，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶或丙烯腈多元共聚物中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述导电剂包括导电炭黑(SuperP)、石墨、纳米碳纤维、碳纳米管、石墨烯、科琴黑或乙炔黑中的任意一种或至少两种的组合。作为本专利技术优选的技术方案，所述电极活性物质膜层包括层叠的2层电极膜片，其中第一电极膜片位于所述电极集流体上，第二电极膜片层叠于所述第一电极膜片上。采用两层电极膜片，即可比较好地解决氟化碳极片活性物质负载量与极片龟裂的矛盾。优选地，所述第一电极膜片厚度为其所在的电极活性物质膜层厚度的10-80％，例如10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％或80％等，所述第二电极膜片的厚度为其所在的电极活性物质膜层厚度的20-90％，例如20％、40％、60％、80％或90％等。本专利技术中，如果第一电极膜片厚度相对于第二电极膜片过厚，会导致第一电极膜片和整体电极膜片易开裂；如果第一电极膜片厚度相对于第二电极膜片过薄，会导致采用涂布工艺难以实现超薄膜片的制作，拉高生产成本。优选地，所述第一电极膜片中粘结剂的质量分数为5-10％，例如5％、6％、7％、8％、9％或10％等。优选地，所述第二电极膜片中粘结剂的质量分数为5-15％，例如5％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电极片，其特征在于，所述电极片包括电极集流体和位于所述电极集流体上的电极活性物质膜层，所述电极活性物质膜层包括层叠的至少2层电极膜片；在所述电极集流体的同一面上，每个不与所述电极集流体贴合的电极膜片中粘结剂的质量分数均不低于比其更靠近电极集流体的电极膜片中粘结剂的质量分数。/n

【技术特征摘要】
1.一种电极片，其特征在于，所述电极片包括电极集流体和位于所述电极集流体上的电极活性物质膜层，所述电极活性物质膜层包括层叠的至少2层电极膜片；在所述电极集流体的同一面上，每个不与所述电极集流体贴合的电极膜片中粘结剂的质量分数均不低于比其更靠近电极集流体的电极膜片中粘结剂的质量分数。


2.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述电极活性物质膜层位于电极集流体的一面或两面；
优选地，所述电极片为正极片；
优选地，所述电极集流体包括铝箔和/或涂炭铝箔；
优选地，每个所述电极膜片中，所述电极活性物质独立地包括氟化碳、氟化碳/二氧化锰复合材料或氟化碳/硫复合材料中的任意一种；
优选地，所述氟化碳包括氟化石墨、氟化石墨烯、氟化碳纳米管、氟化碳微球、氟化碳纤维、氟化硬碳或氟化软碳中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述电极活性物质膜层的厚度在300μm以上；
优选地，每个所述电极膜片的粘结剂种类均相同。


3.根据权利要求1或2所述的电极片，其特征在于，所述电极膜片包括电极活性物质、粘结剂和导电剂；
优选地，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶或丙烯腈多元共聚物中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述导电剂包括导电炭黑、石墨、纳米碳纤维、碳纳米管、石墨烯、科琴黑或乙炔黑中的任意一种或至少两种的组合。


4.根据权利要求1-3任一项所述的电极片，其特征在于，所述电极活性物质膜层包括层叠的2层电极膜片，其中第一电极膜片位于所述电极集流体上，第二电极膜片层叠于所述第一电极膜片上；
优选地，所述第一电极膜片厚度为其所在的电极活性物质膜层厚度的10-80％，所述第二电极膜片的厚度为其所在的电极活性物质膜层厚度的20-90％；
优选地，所述第一电极膜片中粘结剂的质量分数为5-10％；
优选地，所述第二电极膜片中粘结剂的质量分数为5-15％。


5.如权利要求1-4任一项所述电极片的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将电极浆料涂布在电极集流体上，进行烘干，得到一层电极膜片；
(2)重复进行将电极浆料涂布在上一次操作得到电极膜片上并进行烘干的操作至少1次，得到所述电极片；所述电极片包括层叠的至少2层电极膜片，在所述电极集流体的...

【专利技术属性】
技术研发人员：林锦芳，李琦旸，门方，徐晓霞，袁中直，刘建华，刘金成，
申请(专利权)人：惠州亿纬锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44