一种极片的制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术提供一种极片的制备方法和锂离子电池。本发明专利技术第一方面提供一种极片的制备方法，包括如下步骤：将活性材料、可纤维化粘结剂和导电剂混合后施加剪切力使所述粘结剂纤维化，得到混合物料；将所述混合物料辊压得到膜片；将所述膜片附在集流体的至少一个功能表面，并辊压得到所述极片。本发明专利技术提供的制备方法，无需使用有机溶剂，无需烘干步骤，不仅制备过程无污染，而且简化了极片制备流程，节省了制备成本；同时，通过将膜片嵌入集流体的贯通孔中，有助于提高膜片和集流体之间的粘结力，提高锂离子电池的性能；此外，通过上述制备方法制备得到的膜片具有较好的强度和韧性，可自支撑，有助于保证极片的机械性能和强度。有助于保证极片的机械性能和强度。有助于保证极片的机械性能和强度。

【技术实现步骤摘要】
一种极片的制备方法和锂离子电池


[0001]本专利技术涉及一种极片的制备方法和锂离子电池，涉及二次电池


技术介绍

[0002]锂离子电池作为电动汽车的供能装置，随着电动汽车的快速发展，也得到了快速的发展。常规的锂离子电池包括正极片和负极片，在极片的制备过程中，通常是将活性材料、粘结剂和导电剂分散在有机溶剂中，制备得到电极浆料，随后将电极浆料涂布在集流体表面，经烘干、辊压得到该极片。
[0003]常规集流体为箔材类集流体，上述工艺制备得到的极片中，集流体仅与电极层的底部接触，易对极片的粘结力以及极片内部的电子电导率等产生影响，从而影响锂离子电池性能的发挥，采用多孔集流体可增加电极层与集流体的接触面，不仅改善极片的粘结力，而且提高极片内部的电子电导率，改善锂离子电池的性能；但是，传统工艺制备得到的电极浆料为流动态浆料，涂布过程对集流体的孔结构以及孔隙率要求较高，且容易出现电极浆料无法浸入集流体内部，或无法在集流体中保持而渗出等问题，导致电极层与集流体的粘结力不强，从而影响锂离子电池性能的发挥；此外，制备电极浆料过程中所使用的有机溶剂易挥发，对人体危害较大。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种极片的制备方法和锂离子电池，用于避免有机溶剂的使用以及解决电极层与集流体粘结力不强的问题。
[0005]本专利技术第一方面提供一种极片制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0006]将活性材料、可纤维化粘结剂和导电剂混合后施加剪切力使所述粘结剂纤维化，得到混合物料；
[0007]将所述混合物料辊压得到膜片；
[0008]将所述膜片附在集流体的至少一个功能表面，并辊压得到所述极片，其中，所述集流体具有若干个贯通孔，所述贯通孔连接所述集流体的两个功能表面。
[0009]本专利技术提供一种极片的制备方法，图1为本专利技术一实施例提供的制备方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括如下步骤：步骤1、将活性材料、可纤维化粘结剂和导电剂进行混合后施加剪切力使所述粘结剂纤维化，得到混合物料，其中，可纤维化粘结剂是指在剪切力的作用下可发生纤维化的粘结剂，粘结剂纤维化的过程可实现活性材料和导电剂等物质的相互粘结；步骤2、将混合物料辊压得到膜片；步骤3、将膜片负在集流体的至少一个功能表面，可以理解的是，功能表面是指集流体两个相对的较大的表面，用于负载上述膜片，具体是指集流体的上表面和下表面，在制备过程中，将膜片附在集流体100的至少一个功能表面，并进行辊压，辊压过程中，膜片嵌入集流体的贯通孔中，得到极片，例如，图2为本专利技术一实施例提供的集流体的结构示意图，图3为本专利技术一实施例提供的极片的结构示意图，如图2所示，集流体100具有若干个连接集流体100两个功能表面的贯通孔101，将步骤2辊压得
到的膜片附在该集流体的两个功能表面，即集流体100的上表面和下表面，随后在辊压过程中，膜片嵌入集流体100的贯通孔101中，得到图3所示的极片。可以理解的是，本领域技术人员可根据实际需要将膜片附在集流体的两个功能表面或一个功能表面，本专利技术在此不做限定。本专利技术提供的制备方法，相对于常规极片制备工艺，无需使用有机溶剂，无需烘干步骤，不仅制备过程无污染，而且简化了极片制备流程，节省了制备成本；同时，通过将膜片嵌入集流体的贯通孔中，有助于提高膜片和集流体之间的粘结力，提高锂离子电池的性能；此外，通过上述制备方法制备得到的膜片具有较好的强度和韧性，可自支撑，有助于保证极片的机械性能和强度。
[0010]在一种具体实施方式中，该制备方法具体包括如下步骤：
[0011]步骤1、将活性材料、可纤维化粘结剂和导电剂混合后施加剪切力使所述粘结剂纤维化，得到混合物料：
[0012]首先，根据极片的种类选择活性材料的种类，具体地，当极片为正极片时，所述活性材料为NCM、NCA、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂及磷酸锰铁锂中的一种或多种；
[0013]当极片为负极片时，常规的活性材料例如石墨已无法满足高能量密度的要求，而锂金属负极具有较高的比容量3860mAh/g和较低的电位
‑
3.08V，有助于提高锂离子电池的能量密度，但是锂金属负极仍面临诸多问题，严重影响其规模化应用，例如，锂金属的化学性质活泼，在锂离子电池充放电过程中与电解液不断反应，副反应严重，导致金属锂和电解液快速消耗，副反应产物不断堆积，导致锂离子电池内阻增大，电池性能快速下降；此外，金属锂存在枝晶问题，生成的锂枝晶容易刺穿隔膜，增加了短路风险，给锂离子电池的使用带来安全隐患，而锂粉具有高的比表面积，可降低电极表面的电流密度，从而抑制枝晶的生成，同时，锂粉内部具有高的空隙结构，可为锂的体积膨胀/收缩提供缓冲空间，提高电极整体的稳定性，提高循环寿命，而且锂化学性质活泼，常常使用有机溶剂制备电极浆液，更适用于本专利技术提供的制备方法，因此，当极片为负极片时，所述活性材料为锂粉。
[0014]为了进一步降低锂粉与电解液之间的副反应，可对锂粉进行表面包覆，具体地，所述锂粉表面包覆有包覆层，且所述包覆层包括氟化锂、碳酸锂、氮化锂、氧化锂、氢氧化锂中的一种或多种，进一步地，所述包覆层包括氟化锂和/或碳酸锂，本领域技术人员可依据本领域常规技术手段对锂粉进行包覆。
[0015]进一步地，所述锂粉的直径为1
‑
500μm，当锂粉的直径小于1μm时，粉体团聚严重，不易均匀分散，当锂粉直径大于500μm时，粉体颗粒过大，影响粘结效果；更进一步地，所述锂粉的直径为10
‑
50μm。
[0016]所述可纤维化粘结剂为PTFE、PVDF、PMMA、CMC、PVP、PE、PP、PEO、HDPE中的一种或多种。
[0017]所述导电剂为导电炭黑、乙炔黑、导电碳纤维(VGCF)、碳纳米管(CNT)、科琴黑、多壁碳纳米管(MWCNT)、碳纤维等一种或多种。
[0018]活性材料作为活性层中重要组成，其质量分数应大于50％，可纤维化粘结剂用于实现各材料的粘结，用量不宜过低，否则会影响粘结效果，而用量过高，会导致极片阻抗过高，影响锂离子电池的性能，导电剂用于改善活性材料颗粒间的导电性能，综合各材料的用途以及实际生产需要，本领域技术人员可设置活性材料、可纤维化粘结剂以及导电剂的配比，例如，当极片为负极片时，锂粉、可纤维化粘结剂和导电剂的质量比为(50
‑
99.5)：(0.5
‑
50)：(0
‑
10)。
[0019]为了进一步降低活性材料与空气中水分的接触反应，提高极片的稳定性和制备过程的安全性，可将所述活性材料、可纤维化粘结剂和导电剂在露点＜
‑
30℃的环境中进行混合，混合结束后施加剪切力使粘结剂纤维化即可得到混合物料，所述剪切力的实现方式包括球磨、搅拌、螺杆挤出中的一种或多种，例如，将活性材料、可纤维化粘结剂以及导电剂按照质量比混合后投入球磨机中进行球磨处理，使粘结剂纤维化，得到混合物料。
[0020]步骤2、将混合物料辊压得到膜片；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种极片制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：将活性材料、可纤维化粘结剂和导电剂混合后施加剪切力使所述粘结剂纤维化，得到混合物料；将所述混合物料辊压得到膜片；将所述膜片附在集流体的至少一个功能表面，并辊压得到所述极片，其中，所述集流体具有若干个贯通孔，所述贯通孔连接所述集流体的两个功能表面。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述可纤维化粘结剂为PTFE、PVDF、PMMA、CMC、PVP、PE、PP、PEO、HDPE中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，当所述极片为负极片时，所述活性材料为锂粉，且所述锂粉表面包覆有包覆层，所述包覆层包括氟化锂、碳酸锂、氮化锂、氧化锂、氢氧化锂中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述锂粉的直径为1
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500μm。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述剪切力的实现方式包括球磨、搅拌、螺杆挤出中的一种或多种。6.根据权利要求1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡挺威，刘永飞，梁世硕，
申请(专利权)人：昆山宝创新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：