锂电池极片及其制备方法技术

本申请了提供一种锂电池极片及其制备方法，所述锂电池极片包括：集流体；位于所述集流体表面的炭涂层，所述炭涂层的表面具有若干随机分布的凸起和凹陷；以及，活性材料层，位于所述炭涂层上远离所述集流体的表面。本申请通过在集流体和活性材料层之间形成具有若干随机分布的凸起和凹陷的炭涂层，可以显著改善活性材料层和集流体间的界面结合强度及电接触，从而改善锂离子电池的综合性能。

【技术实现步骤摘要】
锂电池极片及其制备方法
本申请涉及锂离子电池
，尤其涉及一种锂电池极片及其制备方法。
技术介绍
由于锂离子电池具有高能量密度、高电压、放电电压平稳、清洁环保等优势，已应用于各领域的储能产品中。同时随着近年来各行各业为了适应消费者对用电设备长寿命、高能量密度、快速充电能力的需求，全球的研发人员不断地在改进活性材料、电极设计、电池设计，从而达到电子设备和动力汽车的要求。锂离子电池主要是通过锂离子在正负极之间脱嵌来完成蓄电和放电工作。在充放电过程中由于锂离子在活性材料中反复的脱嵌，导致电极材料层与集流体间的界面接触变差，最终使材料从集流体上脱落，造成锂电池容量衰减、循环寿命变差、倍率性能降低。为了兼顾高能量密度锂离子电池的长循环寿命和大倍率充放电性能，迫切需要研发新的设计来解决此问题。
技术实现思路
本申请解决的技术问题是提供一种锂电池极片及其制备方法，能够提高锂电池的循环性能和充放电性能。为解决上述技术问题，本申请提供了一种锂电池极片，包括：集流体；位于所述集流体表面的炭涂层，所述炭涂层的表面具有若干随机分布的凸起和凹陷；以及，活性材料层，位于所述炭涂层上远离所述集流体的表面。在本申请的实施例中，所述炭涂层包括至少两种不同粒径大小的导电碳材料，其中较小粒径的导电碳材料的平均粒径在10nm～200nm之间，较大粒径的导电碳材料的平均粒径在1μm～10μm之间。在本申请的实施例中，以导电碳材料的总质量为100％计，其中较大粒径的导电碳材料的质量分数为20％～50％，较小粒径的导电碳材料的质量分数为50％～80％。在本申请的实施例中，所述导电碳材料包括碳黑、科琴黑、乙炔黑、碳纤维、碳纳米管、导电石墨、石墨烯中的至少一种。在本申请的实施例中，所述炭涂层还包括粘结剂，以炭涂层的总质量为100％计，所述导电碳材料的质量分数为70％～99％，所述粘结剂的质量分数为1％～30％。在本申请的实施例中，所述炭涂层的厚度为0.1μm～10μm。在本申请的实施例中，所述集流体的厚度为1μm～30μm。为解决上述技术问题，本申请还提供一种锂电池极片的制备方法，包括：提供集流体；在所述集流体的表面涂覆导电炭涂液，形成炭涂层，且所述炭涂层的表面具有若干随机分布的凸起和凹陷；在所述炭涂层表面形成活性材料层。在本申请的实施例中，所述炭涂层包括至少两种不同粒径大小的导电碳材料，其中较小粒径的导电碳材料的平均粒径在10nm～200nm之间，较大粒径的导电碳材料的平均粒径在1μm～10μm之间。以导电碳材料的总质量为100％计，其中较大粒径的导电碳材料的质量分数为20％～50％，较小粒径的导电碳材料的质量分数为50％～80％。与现有技术相比，本申请技术方案具有如下有益效果：本申请技术方案制备的锂电池极片，包括集流体、炭涂层和活性材料层，其中所述炭涂层采用不同粒径和形貌的导电碳材料形成，使所述炭涂层表面具有若干随机分布的凸起和凹陷，一方面提高了极片对活性材料层的附着力，另一方面所述炭涂层具有较大的比表面积和良好的电导性，因此可以增加极片对电解液的保液性能和极片的电子率，从而增加极片的快充能力。由于导电碳材料具有较好的柔韧性，可以在锂离子脱嵌带来的体积膨胀过程中，对活性材料起到体积缓冲的作用，降低由于体积膨胀造成的活性材料与集流体的接触电阻，提高锂电池的循环性能和安全性能。附图说明以下附图详细描述了本申请中披露的示例性实施例。其中相同的附图标记在附图的若干视图中表示类似的结构。本领域的一般技术人员将理解这些实施例是非限制性的、示例性的实施例，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本申请的范围，其他方式的实施例也可能同样的完成本申请中的专利技术意图。应当理解，附图未按比例绘制。其中：图1为本申请实施例的锂电池极片的结构示意图。具体实施方式以下描述提供了本申请的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本申请中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本申请不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。下面结合实施例和附图对本申请技术方案进行详细说明。参考图1，本申请实施例的锂电池极片，包括集流体1、炭涂层2和活性材料层3。所述集流体1可以是铜箔集流体、铝箔集流体或是其他材质的集流体。所述集流体的厚度在1μm～30μm。所述炭涂层2位于所述集流体1表面，例如所述炭涂层2位于所述集流体1上表面和下表面，且所述炭涂层2的表面具有若干随机分布的凸起和凹陷，使所述炭涂层2的表面呈现凹凸不平的粗糙表层形貌，粗糙的表层形貌能够大幅度提高极片对活性材料的附着力。所述炭涂层2的厚度可以为0.1μm～10μm。所述炭涂层2包括不同粒径和形貌的导电碳材料，一方面由于所述导电碳材料具有较好的柔韧性，可以在充放电过程中(充放电过程中，锂离子会发生脱嵌，带来体积膨胀)对活性材料起到体积缓冲的作用，降低由于体积膨胀造成的活性材料与集流体的接触电阻，提高锂电池的循环性能和安全性能；另一方面，不同粒径和形貌的导电碳材料使炭涂层2具有凸起和凹陷，使得炭涂层2表面具有较大的比表面积和良好的电导性，增加极片对电解液的保液性能和极片的电子率，从而增加极片的快充能力。在一些实施例中，所述炭涂层2包括至少两种不同粒径大小的导电碳材料，其中较小粒径的导电碳材料的平均粒径在10nm～200nm之间，较大粒径的导电碳材料的平均粒径在1μm～10μm之间。将导电碳材料的粒径进行合理设计，能够调节极片的压实密度和储液量，以保证极片的长循环寿命。以导电碳材料的总质量为100％计，其中较大粒径的导电碳材料的质量分数为20％～50％，较小粒径的导电碳材料的质量分数为50％～80％。所述导电碳材料包括碳黑、科琴黑、乙炔黑、碳纤维、碳纳米管、导电石墨、石墨烯中的至少一种。在一些实施例中，所述导电碳材料包括碳黑和导电石墨，其中所述碳黑的平均粒径为10nm～200nm、石墨导电剂的粒径为1μm～10μm。在一些实施例中，所述炭涂层2还包括粘结剂，所述粘结剂起到粘接导电碳材料的作用。以炭涂层的总质量为100％计，所述导电碳材料的质量分数为70％～99％，所述粘结剂的质量分数为1％～30％。所述粘结剂可以包括聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、锂电池用丁苯橡胶、聚丙烯酸类、聚乙烯醇、聚丙烯腈、海藻酸钠、壳聚糖、聚酰亚胺、聚乙烯基醚、聚丙胺、聚氨酯、聚四氟乙烯、9，9-二辛基芴-共-芴酮-共-甲基苯甲酸中的至少一种。所述活性材料层3位于所述炭涂层2上远离所述集流体1的表面，所述活性材料层可以包括活性材料、导电剂及粘结剂，其中所述活性材料可以包括常见的活性材料，例如硅碳材料、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、镍锰铝酸锂、镍钴锰铝酸锂、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、富锂锰等。所述导电剂包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池极片，其特征在于，包括：/n集流体；/n位于所述集流体表面的炭涂层，所述炭涂层的表面具有若干随机分布的凸起和凹陷；以及，/n活性材料层，位于所述炭涂层上远离所述集流体的表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂电池极片，其特征在于，包括：
集流体；
位于所述集流体表面的炭涂层，所述炭涂层的表面具有若干随机分布的凸起和凹陷；以及，
活性材料层，位于所述炭涂层上远离所述集流体的表面。


2.根据权利要求1所述的锂电池极片，其特征在于，所述炭涂层包括至少两种不同粒径大小的导电碳材料，其中较小粒径的导电碳材料的平均粒径在10nm～200nm之间，较大粒径的导电碳材料的平均粒径在1μm～10μm之间。


3.根据权利要求2所述的锂电池极片，其特征在于，以导电碳材料的总质量为100％计，其中较大粒径的导电碳材料的质量分数为20％～50％，较小粒径的导电碳材料的质量分数为50％～80％。


4.根据权利要求2所述的锂电池极片，其特征在于，所述导电碳材料包括碳黑、科琴黑、乙炔黑、碳纤维、碳纳米管、导电石墨、石墨烯中的至少一种。


5.根据权利要求2所述的锂电池极片，其特征在于，所述炭涂层还包括粘结剂，以炭涂层的总质量为100％计，所述导电碳材料的质量分数为70％～...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓伟，李根雨，梁善火，
申请(专利权)人：苏州凌威新能源科技有限公司，湖南领湃新能源科技有限公司，四川新敏雅电池科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32