一种二次电池的电极片和二次电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种二次电池的电极片和二次电池，该电极片包括正极片和/或负极片，正极片包括正极集流体和正极活性物质层；负极片包括负极集流体；其中正极集流体和/或负极集流体为多孔结构。该二次电池包括上述的电极片和电解质。该二次电池采用多孔结构的正极和/或负极的集流体，能够有效增大活性物质与集流体的接触面积，从而增强活性物质与集流体的接触作用力，使得活性物质在集流体表面不易脱落；同时改善热传导效率和电子导电路径，进而提高电池的功率特性和循环寿命。而提高电池的功率特性和循环寿命。而提高电池的功率特性和循环寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种二次电池的电极片和二次电池


[0001]本技术属于化学电源或储能电池
，具体涉及一种二次电池的电极片和二次电池。

技术介绍

[0002]二次电池(以锂离子电池为例)在当今社会中有着广泛的应用，如手机、笔记本、平板电脑、电动汽车、电动自行车、电动巴士、工业及家庭储能、航空航天等。不同的应用场景对电池的各项指标侧重点要求各不相同，但总体说来，希望电池在保障安全性的前提下可以兼顾比能量、能量密度、快充、功率密度、低温放电、高温存储、高温循环、浮充、间歇循环、脉冲放电、低成本、环保等指标。
[0003]现有的锂离子电池单体主要有正极片、电解质、隔离膜、负极片及封装材料构成。其中正极片由致密结构铝箔集流体及涂敷于集流体上的含锂活性物层组成，电解质为锂盐(如六氟磷酸锂)溶于有机溶剂(碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯等)组成，隔离膜为聚烯烃多孔膜，负极片由致密结构铜箔集流体及涂敷于集流体上的不含锂活性物质层组成。
[0004]上述电池结构或组件的选择设计，不能有效提升电池实际应用中所需的各项性能指标要求。主要有以下几点：(1)有机液体电解质，具备可燃性，在匹配高镍基层状结构正极材料制作可充放二次锂电池时，在高温高荷电态情形下容易出现安全性问题；(2)致密结构铝箔、铜箔集流体显著增加了电池中非活性物质的质量及体积比率，显著降低了电池的比能量与能量密度；(3)致密结构集流体其导电与热传导性较差，严重影响了电池的脉冲放电及大功率充放电特性；(4)锂源正极与非锂源负极匹配，大大降低了电池的空间利用率，降低了电池的体积与质量能量密度。
[0005]为解决上述非活性物质质量占比高、电池能量密度低、活性物质易脱落等问题，亟需研究开发出一种兼顾高体积能量密度、高比能量、同时满足快充要求，简化设计降低成本的二次电池。

技术实现思路

[0006]为了克服上述问题，本技术设计出一种二次电池的电极片和二次电池，该二次电池通过优化电池结构设计和组件的选择，在确保电池安全性的前提条件下，将正极和/或负极的集流体设计为多孔结构，多孔结构中负载正极或负极活性物质，能够有效降低二次电池中非活性物质组件的体积及质量比率，改善二次电池的体积及重量比能量，从而完成本技术。
[0007]第一方面，本技术提供一种二次电池的电极片，该电极片包括正极片和/或负极片，正极片包括正极集流体和正极活性物质层；负极片包括负极集流体；其中
[0008]正极集流体和/或负极集流体为多孔结构。
[0009]第二方面，本技术提供一种二次电池，该二次电池包括第一方面提供的电极片，还包括电解质层，其在正极片和负极片之间，电解质层的厚度为3～30μm，其中电解质层
由固体电解质或液体电解质形成。
[0010]本技术提供的二次电池的电极片和二次电池所取得的有益效果为：
[0011](1)本技术正极和/或负极的集流体为多孔结构，能够有效降增大活性物质与集流体的接触面积，从而增强活性物质与集流体的接触作用力，使得活性物质在集流体表面不易脱落；同时改善热传导效率和电子导电路径，进而提高电池的功率特性和循环寿命；
[0012](2)本技术正极和/或负极的集流体为多孔结构，能够有效降低电池中非活性物质组件的体积及质量比率，显著改善电池的体积及重量比能量，同时降低成本；
[0013](3)本技术正极和/或负极的集流体为多孔结构，能够为充电过程中正极侧的锂/钠预留存储空间，进而省去负极活性物质层，简化电池设计，从而进一步提升电池的体积及质量比能量，降低成本；
[0014](4)本技术采用离子导体涂层或陶瓷涂层隔膜，能够有效提高电池的电解液浸润性、热收缩特性及离子导电特性，进而提升电池的安全性及功率特性；
[0015](5)本技术采用固体电解质，省去隔离膜及液体电解质组件，有效提高高温安全性，简化电池设计，降低成本；
[0016](6)本技术采用无锂源活性物质作为正极活性物质，将锂源通过物理或化学的方式如电化学沉积、物理熔融、化学锂化等方式整合到负极多孔集流体中，能够提升电池的体积和比能量密度。
附图说明
[0017]图1示出传统二次电池结构示意图；
[0018]图2示出本技术实施例1所制备的二次电池结构示意图；
[0019]图3示出本技术二次电池正极和/或负极多孔集流体结构示意图；
[0020]图4示出本技术二次电池正极和/或负极多孔集流体结构示意图。
[0021]附图标号说明：
[0022]1‑
正极片；
[0023]11
‑
正极集流体；
[0024]12
‑
正极活性物质层；
[0025]2‑
电解质；
[0026]3‑
负极集流体；
[0027]100
‑
传统二次电池正极片
[0028]110
‑
正极集流体
[0029]120
‑
正极活性物质
[0030]200
‑
电解质
[0031]300
‑
传统二次电池负极片
[0032]310
‑
负极活性物质
[0033]320
‑
负极集流体
具体实施方式
[0034]下面通过附图和优选实施方式对本技术进一步详细说明。通过这些说明，本
技术的特点和优点将变得更为清楚明确。
[0035]目前常用的锂离子二次电池的基本工作原理为：充电时，锂离子从正极片活性物质层中的正极材料颗粒内部通过扩散方式达到颗粒表面，随后通过表面迁移及液态电解质的输送，穿过多孔隔膜后，达到负极片活性物质层负极材料颗粒表面，与此同时，电子从正极材料颗粒中经由正极集流体铝箔及外电路输运到负极颗粒表面，与正极迁移过来的锂离子复合后扩散至负极材料颗粒内部，完成充电过程；放电过程则正好相反。
[0036]在上述电池工作原理中，正极集流体，负极集流体分别承担支撑电极活性物质层及传导电子功能，充电时，正极活性物质层提供锂离子，液态电解质承担电池内部离子的输运功能，隔膜承担隔离正极片与负极片功能，负极活性物质层主要用于储存由正极过来的电子与离子。
[0037]现有的锂离子电池单体如图1所示，主要有正极片100、电解质200、负极片300及封装材料构成。其中正极片100由致密结构铝箔集流体及涂敷于集流体上的含锂活性物层组成，电解质200为锂盐(如六氟磷酸锂)溶于有机溶剂(碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯等)制成，负极片300由致密结构铜箔集流体及涂敷于集流体上的不含锂活性物质层组成。由于电解质200为液体电解质，因此还需在正极片100与负极片300之间设置隔离膜，多为聚烯烃多孔膜。
[0038]第一方面，本技术提供一种二次电池的电极片。该电极片包括正极片和/或负极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二次电池的电极片，其特征在于，包括正极片和/或负极片，所述正极片包括正极集流体和正极活性物质层；所述负极片包括负极集流体；其中所述正极集流体和/或负极集流体为多孔结构。2.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述正极集流体和/或负极集流体的多孔结构为圆孔、方孔、泡沫孔中的至少一者。3.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述正极集流体和/或负极集流体的多孔结构中孔面积与非孔面积的比值为(10～90)：(90：10)。4.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述多孔结构的孔径为0.01～3.00mm，孔间距为0.01～3.00mm。5.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于：所述正极活性物质层由金属氧化物形成，所述正极活性物质层的厚度为10～300μm，其中所述金属氧化物包括磷酸铁锂、锂钴氧、锂锰氧、锂镍钴铝氧、锂镍钴锰铝氧、锂镍钴锰氧、锂镍锰氧、二氧化钴、二氧化钛、二氧化钼、二氧化镍、二氧化锰、二硫化钛、二硫化钼、硫化亚铁、二硫化铁、磷酸铁、磷酸铁锰、三氟化...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌仕刚，吴剑文，李山山，张嫚，沈恋，白珍辉，魏卫，赵广彬，卢兴华，王海周，王颖杰，赵娜娜，高亚楠，孙之剑，靳佳，张林，杨凤玉，朱晓沛，周青宝，朱卫泉，苏迎春，
申请(专利权)人：天津国安盟固利新材料科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：