一种电池用极片及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种电池用极片及其制备方法和用途。所述极片包括待处理极片和位于所述待处理极片的表面的缓冲层，所述缓冲层具有多孔结构。通过在极片表面引入额外的表面缓冲层，通过小尺寸缓冲材料颗粒填充主材活性物质颗粒间的缝隙，获得较为平整的极片表面结构，保证在辊压过程中活性物质颗粒不直接接触辊压机的辊筒，而由缓冲材料层吸收辊压过程中产生的应力，从而保证极片中活性物质颗粒完整性和极片良好的孔隙结构。

【技术实现步骤摘要】
一种电池用极片及其制备方法和用途
本专利技术属于锂离子电池领域，涉及一种电池用极片及其制备方法和用途。
技术介绍
随着对锂离子电池更高能量密度和更高体积比容量的需求，要求相应极片具有更高的面密度和压实密度。但对于现有锂离子电池极片，经过辊压后极片表面层通常存在实际压实密度高、孔隙率较低、表层活性物质颗粒被压裂等问题，进而导致电解液对极片的浸润变差、极片性能下降，最终造成电池电化学性能的下降。而现有技术中主要通过在辊压阶段设置额外的高分子缓冲层或引入保护箔等手段改善极片表面状态，这些操作通常需要对辊压机进行改造或单片手工辊压，且消耗较多的缓冲层及保护箔材，制备工艺复杂。因此基于现有制备工艺流程优化电极结构，对改善高压实密度下极片性能和高压实下电池电化学性能，对提高电池能量密度有重要意义。CN102637848B公开了一种锂离子电池锂离子电池极片的制备方法，通过将设置有高分子薄膜缓冲材料层的待处理极片通过压辊进行压制后，分离缓冲材料层和极片，从而达到有效保护极片表面孔隙的作用，使得锂离子能更通畅地在极片中穿梭，采用该方法制备的极片制作的锂离子电池的电化学性能得到了明显改善。CN102208603B公开了一种显著提高极片压实密度的极片及锂离子电池的制造方法，在辊压处理时在极片表面覆盖保护箔，所述保护箔与极片接触的面的表面粗糙度Ra＜0.08微米。采用该专利技术电极上下表面包覆保护箔的辊压方法，将极片压实密度提高10％左右，压片过程中将其置于极片和辊筒之间，避免了极片与辊筒的直接接触。该方法提高了电极的体密度，解决了电极在压片过程中断裂、变形、脱落、粘辊等问题。以上文献主要通过在辊压阶段引入额外的缓冲层，达到提升极片耐压实性能的目的，但涉及缓慢的手工辊压过程或对辊压机进行改造，此外辊压过程将消耗较多的缓冲层及保护箔，制备工艺复杂，浪费物料。CN106848184A公开了一种锂离子电池极片，包括集流体，所述集流体的上下两面分别涂覆有电极活性物质层；所述电极活性物质层的外表面在经过辊压后形成有一层微孔结构。该专利技术通过使用含有挥发剂的水溶液对活性物质层表面进行造孔处理，具体操作为将其喷洒在润湿水性电极的外表面，低温烘烤-辊压-高温烘烤后即将电极表面的挥发剂去除，得到表面具有孔隙结构的电池极片。该文献可以消除由于辊压过程中的波动对极片带来的干扰，因此可以提高辊压速度，提升生产效率；还有效解决了辊压后极片表面由辊压带来的亮条等问题；控制了电池由于离子极化带来的风险，降低了析锂风险。但三元材料Ni比例＞0.6时，易与水反应生成氢氧化锂，氢氧化锂与电解液中六氟磷酸锂反应生成HF，进而产生严重的胀气，具有非常大的安全隐患，上述专利的含水处理工艺不适用于三元材料正极片，且所采用的喷洒工艺稳定性较差，可能无法保证表面微孔结构层的均匀性。因此如何保证辊压时极片有效的活性物质颗粒不发生破裂，且极片料层具有良好的孔隙结构，是目前急需解决的一项技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电池用极片及其制备方法和用途。通过在极片表面引入额外的表面缓冲层，通过小尺寸缓冲材料颗粒填充主材活性物质颗粒间的缝隙，获得较为平整的极片表面结构，保证在辊压过程中活性物质颗粒不直接接触辊筒，而由缓冲材料层吸收辊压过程中产生的应力，从而保证极片中活性物质颗粒的完整性和极片良好的孔隙结构。为达到此专利技术目的，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池用极片，所述极片包括待处理极片和位于所述待处理极片表面的缓冲层，所述缓冲层具有多孔结构。本专利技术中，在极片表面多引入一层缓冲层，可以获得较为平整的极片表面结构，保证在辊压过程中待处理极片中的活性物质颗粒不直接接触辊筒，而由缓冲层吸收辊压过程中产生的应力，从而保证了极片中活性物质颗粒完整性和极片良好的孔隙结构，由所述极片组装成的锂离子电池具有良好的电化学性能。而缓冲层具有多孔结构可以使得极片在辊压后依然保持良好的浸润性，保证了极片对电解液的浸润。优选地，所述待处理极片包括正极极片和/或负极极片。优选地，所述待处理极片中包括第一活性物质。优选地，所述缓冲层的莫氏硬度≤8，例如8、7.5、7、6.5、6、5.5、5、4.5、4或3等，优选为≤5。缓冲层中，莫氏硬度过大会导致极片辊压品质差，使得缓冲层被压入材料层，导致极片性能变差甚至失效，另外，硬度过大易导致缓冲层破碎脱落。优选地，所述缓冲层包括粘结剂和多孔材料。多孔材料的加入可以保证涂层辊压后依旧具有良好的孔隙结构，保证了极片对电解液的良好浸润。优选地，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、丁苯橡胶、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚乙烯醇、海藻酸盐或羧甲基壳聚糖中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述多孔材料包括微孔材料、介孔材料或大孔材料中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述微孔材料包括金属有机骨架化合物、共价有机骨架材料或沸石中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述介孔材料包括介孔碳材料、多金属氧化酸盐或介孔硅材料中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述大孔材料包括蛋白质和/或细胞器。优选地，所述多孔材料与第一活性物质的粒径之比为1:10000～1:3，例如1:10000、1:8000、1:5000、1:1000、1:50、1:20、1:15、1:10、1:5或1:3等，优选为1:50～1:5。本专利技术中，多孔材料的粒径较小，会增加锂离子扩散路径曲折度，降低电化学性能。如果粒径过大，在较薄缓冲层涂覆过程中难以获得均匀涂层，导致缓冲层涂覆质量差。优选地，所述缓冲层中还包括功能材料和/或第二活性物质。功能材料或第二活性物质的加入，可以实现对极片的改性，使得获得良好的导电性和安全性能，从而保证由处理后的极片组装的电池具有良好的电化学性能。优选地，所述功能材料包括阻燃材料、导电材料或绝缘材料中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述功能材料与第一活性物质的粒径之比为1:1000～1:3，例如1:1000、1:800、1:500、1:100、1:50、1:20、1:15、1:10、1:5或1:3等，优选为1:20～1:5。优选地，所述阻燃材料包括溴系、氮系或磷系阻燃化合物材料中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述导电材料包括导电碳基材料、导电金属材料或导电聚合物材料中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述导电碳基材料包括乙炔黑、炭黑、科琴黑、导电石墨、石墨烯、碳纳米管或碳纳米线中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述导电金属材料包括铝粉、金粉、铁粉、镍粉或锂粉中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述导电聚合物材料包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩或聚乙炔中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述绝缘材料包括有机绝缘材料和/或无机绝缘材料。优选地，所述有机绝缘材料包括热塑性塑料和/或热固性塑料。优选地，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池用极片，其特征在于，所述极片包括待处理极片和位于所述待处理极片表面的缓冲层，所述缓冲层具有多孔结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种电池用极片，其特征在于，所述极片包括待处理极片和位于所述待处理极片表面的缓冲层，所述缓冲层具有多孔结构。


2.根据权利要求1所述的电池用极片，其特征在于，所述待处理极片包括正极极片和/或负极极片；
优选地，所述待处理极片中包括第一活性物质。


3.根据权利要求1或2所述的电池用极片，其特征在于，所述缓冲层的莫氏硬度≤8，优选为≤5；
优选地，所述缓冲层包括粘结剂和多孔材料；
优选地，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、丁苯橡胶、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚乙烯醇、海藻酸盐或羧甲基壳聚糖中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述多孔材料包括微孔材料、介孔材料或大孔材料中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述微孔材料包括金属有机骨架化合物、共价有机骨架材料或沸石中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述介孔材料包括介孔碳材料、多金属氧化酸盐或介孔硅材料中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述大孔材料包括蛋白质和/或细胞器；
优选地，所述多孔材料与第一活性物质的粒径之比为1:10000～1:3，优选为1:50～1:5。


4.根据权利要求1-3任一项所述的电池用极片，其特征在于，所述缓冲层中还包括功能材料和/或第二活性物质。


5.根据权利要求4所述的电池用极片，其特征在于，所述功能材料包括阻燃材料、导电材料或绝缘材料中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述功能材料与第一活性物质的粒径之比为1:1000～1:3，优选为1:20～1:5；
优选地，所述阻燃材料包括溴系、氮系或磷系阻燃化合物材料中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述导电材料包括导电碳基材料、导电金属材料或导电聚合物材料中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述导电碳基材料包括乙炔黑、炭黑、科琴黑、导电石墨、石墨烯、碳纳米管或碳纳米线中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述导电金属材料包括铝粉、金粉、铁粉、镍粉或锂粉中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述导电聚合物材料包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩或聚乙炔中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述绝缘材料包括有机绝缘材料和/或无机绝缘材料；
优选地，所述有机绝缘材料包括热塑性塑料和/或热固性塑料；
优选地，所述热塑性塑料包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴帅锦，张强，王仁念，常增花，王建涛，张莹，
申请(专利权)人：国联汽车动力电池研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11