梯度电势分布的复合电极及其制备方法和动力电池技术

本发明专利技术本动力电池的技术领域，特别涉及梯度电势分布的复合电极及其制备方法和动力电池。所述制备方法包括以下步骤：采用多层共挤出涂布方法，于集流体一侧同时涂布多种电极活性浆料，形成多层电极活性层，且远离所述集流体方向，所述多层电极活性层的电势梯度递增或梯度递减；采用所述多层共挤出涂布方法，于所述集流体另一侧同时涂布多种所述电极活性浆料，形成多层电极活性层

【技术实现步骤摘要】
梯度电势分布的复合电极及其制备方法和动力电池


[0001]本专利技术涉及动力电池的
，特别涉及梯度电势分布的复合电极及其制备方法和动力电池。

技术介绍

[0002]动力电池安全性是当前整个电池行业面临的共同问题，近年来频繁爆出的新能源汽车起火事故使得电池本征安全问题已提升到了决定整个行业命运的高度。锂离子电池的热失控，是动力电池安全事故的核心原因，如何从电芯层面提升动力电池的安全性迫在眉睫。
[0003]电芯包括正、负电极，如何设计和制备正负电极材料，提升电池在内短路热失控情况下的安全性，是行业内重点研究课题。
[0004]此外，在制备含有多层电极活性层的复合电极时，行业内的常规方法是：先涂布第一活性层，再依次涂布第二活性层。但是在实际应用中，如果是制备含有多层正极活性层的正极片时，存在以下问题：一、在涂布第二活性层之前，如果不对第一活性层进行辊压预处理的话，那么涂布第二层材料时，第二层浆料中的溶剂会很快渗透到第一活性层中，在随后的烘烤过程中缓慢挥发并穿透第二活性层，导致第二活性层表面残留大量气孔缺陷，影响最终电池的一致性；二、在涂布第二活性层之前，如果预先对第一活性层进行辊压预处理，辊压过程会在集流体的涂布区和留白区产生应力分布不均匀问题，导致在涂布第二活性层时，正极片在烘道中发生严重卷曲、甚至断带。如果还要进行第三、四层涂布，问题更加严重；如果是制备含有多层负极活性层的负极片时，存在以下问题：一、负极浆料通常采用水性浆料，而水性浆料的附着力较差，进行第二次涂布时，如果仍然采用水性浆料，会导致底层涂覆层从集流体上剥离，导致涂布失败；如果改用油性浆料涂布，仍然不可避免产生局部掉粉的缺陷；二、全程采用油性浆料逐次涂布，增加了设备、环境方面的环保要求，以及工序复杂程度，成本增高、缺陷增多。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术提供一种梯度电势分布的复合电极的制备方法。解决了逐层涂布的方法制备多层电极活性层的带来的种种缺陷问题，还能改善梯度电势分布的复合电极中各电势电极活性层的界面性能，进一步提升电池在内短路热失控情况下的安全性。
[0006]技术方案为：
[0007]一种梯度电势分布的复合电极的制备方法，包括以下步骤：
[0008]采用多层共挤出涂布方法，于集流体一侧同时涂布多种电极活性浆料，形成多层电极活性层，且所述电极活性浆料为正极活性浆料，沿远离所述集流体的方向，多层所述电极活性层的电势梯度递减，或所述电极活性浆料为负极活性浆料，沿远离所述集流体的方向，多层所述电极活性层的电势梯度递增；
[0009]采用所述多层共挤出涂布方法，于所述集流体另一侧同时涂布多种所述电极活性
浆料，形成多层电极活性层
’
，以所述集流体为轴，两侧电极活性层对称分布；
[0010]所述集流体一侧的电极活性层的层数≥2。
[0011]在其中一个实施例中，所述集流体一侧的电极活性层的层数≥3。
[0012]在其中一个实施例中，所述电极活性浆料为正极活性浆料，每一种所述正极活性浆料在25℃下的粘度为在7000mPa.s
±
3000mPa.s之间，固含量在40％
‑
80％之间。
[0013]在其中一个实施例中，所述正极活性浆料包括正极材料、导电剂、粘结剂、添加剂和溶剂。
[0014]在其中一个实施例中，所述正极材料选自富锂锰基固溶体材料、磷酸锰铁锂材料、三元镍钴锰材料、钴酸锂材料、镍酸锂材料和磷酸铁锂材料中的一种或几种。
[0015]在其中一个实施例中，所述电极活性浆料为负极活性浆料，每一种所述负极活性浆料在25℃下的粘度在5000mPa.s
±
3000mPa.s之间，固含量在40％
‑
70％之间。
[0016]在其中一个实施例中，所述负极活性浆料包括负极材料、导电剂、粘结剂、添加剂和溶剂。
[0017]在其中一个实施例中，所述负极材料选自石墨活性材料、SiOx活性材料、Sn活性材料和钛酸锂活性材料中的一种或几种；
[0018]其中，0≤x≤2。
[0019]本专利技术还提供一种复合电极，所述复合电极由上述制备方法制备而成。
[0020]本专利技术还提供一种动力电池，所述动力电池包括上述复合电极。
[0021]与现有方案相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0022]本专利技术采用多层共挤出涂布方法，分别在集流体两侧同时涂布多种电极活性浆料，制备了梯度电势分布的复合电极，相对于单侧多次涂布电极活性浆料，多层共挤出的涂布方法效率更高，有利于简化电极极片的制备工艺。特别地，申请人发现，多层共挤出涂布多种电极活性浆料时，相邻的浆料最初以悬浮液的形式在集流体相互接触，界面处浆料之间发生分子相互扩散作用，有利于形成均匀的界面层，相对于单层多次涂布不同电势的电极活性层，改善了界面性能，更有利于提升生产效率和良率，更有利于提高动力电池在内短路热失控情况下的安全性。其中，电极活性浆料既可以均为正极活性浆料，制备梯度电势分布的正极；消除了单层多次涂布正极浆料引起的各种缺陷，比如重复涂布烘烤过程引起残留气孔缺陷、残余应力不均匀导致的极片卷曲等问题，提升了正极极片的均匀性和一致性。此外，电极活性浆料还可以均为负极活性浆料，制备梯度电势分布的负极。避免了逐层涂布水性浆料引起的容易从集流体上剥离的问题，也避免了逐层涂布油性浆料引起的极片掉粉的问题，还避免了单层多次涂布烘烤浆料引起的残留气孔缺陷、残余应力不均匀导致的极片卷曲等问题，提升负极极片的均匀性和一致性。
附图说明
[0023]图1为多层共挤出涂布机涂布集流体一侧的方法示意图；
[0024]图2为多层共挤出涂布机涂布集流体另一侧的方法示意图；
[0025]图3为实施例1制备的复合正极表面情况示意图；
[0026]图4为实施例2制备的复合正极表面情况示意图；
[0027]图5为对比例1制备的复合正极表面情况示意图；
[0028]图6为对比例2制备的复合正极表面情况示意图；
[0029]图7为实施例3制备的复合负极表面情况示意图；
[0030]图8为实施例4制备的复合负极表面情况示意图；
[0031]图9为实施例5制备的复合负极表面情况示意图；
[0032]图10为对比例3制备的复合负极表面情况示意图。
具体实施方式
[0033]以下结合具体实施例对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术公开内容理解更加透彻全面。
[0034]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种梯度电势分布的复合电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用多层共挤出涂布方法，于集流体一侧同时涂布多种电极活性浆料，形成多层电极活性层，且所述电极活性浆料为正极活性浆料，沿远离所述集流体的方向，多层所述电极活性层的电势梯度递减，或所述电极活性浆料为负极活性浆料，沿远离所述集流体的方向，多层所述电极活性层的电势梯度递增；采用所述多层共挤出涂布方法，于所述集流体另一侧同时涂布多种所述电极活性浆料，形成多层电极活性层，以所述集流体为轴，两侧电极活性层对称分布；所述集流体一侧的电极活性层的层数≥2。2.根据权利要求1所述的梯度电势分布的复合电极的制备方法，其特征在于，所述集流体一侧的电极活性层的层数≥3。3.根据权利要求2所述的梯度电势分布的复合电极的制备方法，其特征在于，所述电极活性浆料为正极活性浆料，每一种所述正极活性浆料在25℃下的粘度为在7000mPa.s
±
3000mPa.s之间，固含量在40％
‑
80％之间。4.根据权利要求3所述的梯度电势分布的复合电极的制备方法，其特征在于，所述正极活性浆料包括正极...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永飞，梁世硕，张国军，
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：