一种锂离子电池厚电极结构制造技术

本发明专利技术提供了一种锂离子电池厚电极结构，包括涂布机模头，涂布机模头与负极集流体之间形成涂布模头唇口与集流体间的缝隙，涂布机模头设有多个涂布机模头腔体，且每个腔体互不相通，不同组分负极浆料从涂布机模头唇口狭缝中挤出，形成不同组分负极浆料的同时湿涂覆到集流体上，碾压后极卷的敷料层两侧分别有非极耳侧留白和极耳侧留白，沿电极厚度方向设有电极厚度方向沟槽，各个电极厚度方向沟槽之间设置有沟槽间隙，每张极片表面都设有电极厚度方向沟槽。本发明专利技术所述的锂离子电池厚电极结构，有利于电解液从敷料层表面向集流体方向的浸润，提高了敷料层与集流体间的粘结力、厚电极电池的倍率和循环性能，降低了高倍率充放电下的析锂风险。锂风险。锂风险。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池厚电极结构


[0001]本专利技术属于锂离子动力电池生产
，尤其是涉及一种锂离子电池厚电极结构。

技术介绍

[0002]随着锂离子电池技术发展的逐渐成熟，国家政策对新能源产业技术发展的不断支持和推进，新能源汽车行业对锂离子电池高能量密度、高功率和轻量化的要求越来越高。目前提高锂离子电池能量密度的方法，一是从结构设计角度，增加电芯结构设计空间的体积，以增加活性物质的总量；二是从电化学设计角度，减少非活性物质组分的比例，提高电极中活性物质的比例；三是从材料体系设计角度，降低集流体的厚度或增加活性物质相对集流体(铜、铝箔)的比例，即增大电极的涂覆量。但随着电极厚度的增加，极片剥离力差，孔隙分布不均，同时，电解液从隔膜和敷料层界面渗透到敷料层和集流体界面的难度变大，易因电解液未完全浸润电极，导致电池在高倍率下满电负极析锂，产生安全隐患。此外，极片的迂曲度变大，离子传输的路径变长，降低了离子和电子电导率，DCR变大，倍率和循环性能变差。因此，如何构建一种锂离子电池厚电极新型电极结构，降低电池的DCR以及在高倍率下充电的析锂风险，提高电池的倍率和循环性能显得尤为重要。
[0003]现有厚电极的电极结构大多是单组分浆料单层涂覆量增加、提高单组分浆料的活性物质比例或制备添加定向碳纤维或磁性中空碳纤维等具有多孔通道导电剂的浆料，构建孔隙率和孔径更大的单一孔隙率和孔径的电极结构。这些厚电极的电极结构均是单一孔隙率和孔径，一是从提高电极面密度的角度，二是从电极浆料制备的角度，提高活性物质的比例或添加定向碳纤维或磁性中空碳纤维等具有多孔通道导电剂构建低迂曲度、高孔隙率、高电导率的电极结构。单一孔隙率和孔径结构电极的设计增加了单层涂覆量、减少了活性物质比例、添加了多孔通道导电剂，随着电极厚度增加，极片烘烤温度高，粘结剂和导电剂随溶剂上浮，易导致极片剥离力差，导电剂和孔隙分布不均；为提高电池的能量密度，单纯从提高电极面密度的角度，增大电极的涂覆量，电极的厚度增加，极片的孔隙迂曲度变大，使厚电极电解液的浸润更困难。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种锂离子电池厚电极结构，以实现多组分浆料的多层湿涂覆，构建多层涂覆厚电极。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0006]一种锂离子电池厚电极结构，包括涂布机模头、负极集流体、敷料层、极片、极耳和集流体，所述涂布机模头与负极集流体之间形成涂布模头唇口与集流体间的缝隙，所述涂布机模头设有多个涂布机模头腔体，且每个腔体互不相通，不同组分负极浆料从涂布机模头唇口狭缝中挤出，经过涂布模头唇口与集流体间的缝隙后形成不同组分负极浆料的同时湿涂覆到集流体上，碾压后极卷的敷料层，两侧分别有非极耳侧留白和极耳侧留白，沿电极
厚度方向设有电极厚度方向沟槽，各个电极厚度方向沟槽之间设置有沟槽间隙，极耳位于极片的一端，且每张极片表面都设有电极厚度方向沟槽；敷料层中间设有集流体。
[0007]进一步的，所述多种不同组分负极浆料，利用多层涂覆的方式构建从集流体到敷料层表面孔隙率和孔隙从小到大的多级孔隙结构。
[0008]进一步的，所述从集流体到敷料层表面的涂覆顺序，是粒径逐级增大的常规浆料。
[0009]进一步的，所述粒径范围为：D50＝13.5
±
2um
‑
14.5
±
2um，最上层是添加2
±
0.5％辛醇、活性树脂、石蜡油毛细管悬浮液的二次流体的大粒径浆料。
[0010]进一步的，所述二次流体的大粒径浆料的粒径范围为：D50＝14.5
±
2um。
[0011]进一步的，所述不同粒径的浆料涂覆的单面涂层厚度为37
‑
45um、37
‑
49um、42
‑
59um、47
‑
69um，单面面密度为3.77
‑
5.02mg/cm2、3.77
‑
5.02mg/cm2、4.28
‑
6.05mg/cm2、4.8
‑
7.08mg/cm2。
[0012]进一步的，所述涂布机模头唇口与集流体间的缝隙的宽度范围为100um
‑
250um。
[0013]进一步的，所述极卷表面沿电极厚度方向利用超短脉冲或低温紫外等激光发生器在集流体两侧的敷料层分别开设电极厚度方向沟槽。
[0014]进一步的，所述电极厚度方向沟槽的槽深为电极厚度的1/3
‑
2/3，槽宽范围为：35
‑
50um。
[0015]相对于现有技术，本专利技术所述的锂离子电池厚电极结构具有以下优势：
[0016](1)本专利技术所述的锂离子电池厚电极结构，利用多层涂覆的方式构建从集流体到敷料层表面孔隙率和孔径从小到大的多级孔隙结构，有利于电解液从敷料层表面向集流体方向的浸润，提高了敷料层与集流体间的粘结力，从而提高了厚电极电池的倍率和循环性能，降低了高倍率充放电下的析锂风险。
[0017](2)本专利技术所述的锂离子电池厚电极结构，利用超短脉冲或低温紫外等激光发生器分别在集流体两侧的敷料层的厚度方向构建沟槽，为厚电极的电解液浸润提供了渗透通道，降低了电化学阻抗谱EIS，有利于电池的容量发挥，降低了高倍率充放电的析锂风险；超短脉冲或低温紫外等激光发生器构建厚电极沟槽相比，蚀刻辊辊压构建沟槽减少了对电极结构的破坏，提高了电极孔隙结构的均匀性。
附图说明
[0018]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0019]图1为本专利技术实施例所述的多层最小湿膜厚度限制下的流动剖面示意图；
[0020]图2为本专利技术实施例所述的碾压后极片的激光沟槽处理平面示意图；
[0021]图3为本专利技术实施例所述的碾压后极片的激光沟槽处理截面示意图。
[0022]附图标记说明：
[0023]1‑
涂布机模头；2
‑
涂布模头唇口与集流体间的缝隙；3
‑
一号涂布机模头腔体；4
‑
二号涂布机模头腔体；5
‑
三号涂布机模头腔体；6
‑
第一负极浆料涂层；7
‑
第二负极浆料涂层；8
‑
第三负极浆料涂层；9
‑
负极集流体；10
‑
敷料层；11
‑
非极耳侧留白；12
‑
极耳侧留白；13
‑
极片裁切底边；14
‑
电极厚度方向沟槽；15
‑
沟槽间隙；16
‑
极片；17
‑
极耳；18
‑
集流体。
具体实施方式
[0024]需要说明的是，在不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池厚电极结构，其特征在于：包括涂布机模头、负极集流体、敷料层、极片、极耳和集流体，所述涂布机模头与负极集流体之间形成涂布模头唇口与集流体间的缝隙，所述涂布机模头设有多个涂布机模头腔体，且每个腔体互不相通，不同组分负极浆料从涂布机模头唇口狭缝中挤出，经过涂布模头唇口与集流体间的缝隙后形成不同组分负极浆料的同时湿涂覆到集流体上，碾压后极卷的敷料层，两侧分别有非极耳侧留白和极耳侧留白，沿电极厚度方向设有电极厚度方向沟槽，各个电极厚度方向沟槽之间设置有沟槽间隙，极耳位于极片的一端，且每张极片表面都设有电极厚度方向沟槽；敷料层中间设有集流体。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池厚电极结构，其特征在于：多种不同组分负极浆料，利用多层涂覆的方式构建从集流体到敷料层表面孔隙率和孔隙从小到大的多级孔隙结构。3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池厚电极结构，其特征在于：从集流体到敷料层表面的涂覆顺序，是粒径逐级增大的常规浆料。4.根据权利要求3所述的一种锂离子电池厚电极结构，其特征在于：粒径范围为：D50＝13.5
±
2um
‑
14.5
±
2um，最上层是添加2
±
0.5％辛醇、活性树脂、石蜡油毛细管悬浮液的二次流体的大粒径浆料。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈素娜，马华，
申请(专利权)人：天津市捷威动力工业有限公司，
类型：发明
国别省市：