一种电极片的制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种电极片的制备方法及其应用，包括以下步骤：S1、将第一电极材料与导电剂、粘结剂混合，制成粉料A；S2、将第二电极材料与导电剂、粘结剂混合，制成粉料B，其中，所述第二电极材料与所述第一电极材料为电极相同的材料，且所述第二电极材料的粒径D50大于所述第一电极材料的粒径D50；S3、将所述粉料A铺涂于集流体的至少一表面，将粉料B铺涂于所述粉料A远离所述集流体的表面，然后通过热辊压进行复合，完成电极片的制备。相比于现有技术，本发明专利技术采用干法混料热辊压技术制备由不同粒径梯度组成的多层电极片，解决了目前的厚电极片制备方法存在易开裂、导锂导电性能差的问题。导锂导电性能差的问题。导锂导电性能差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种电极片的制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及二次电池领域，具体涉及一种电极片的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]为应对全球能源危机，锂离子电池作为高效绿色的电池技术被运用到电脑、电动车等众多领域。随着市场需求的逐步扩大，对锂离子电池的能量密度也提出了新要求。在未发现更大比容量的正负极材料的前提下，提高单体电池能量密度的主要手段是提高活性材料在电池材料中的比重(或者减轻非活性材料的质量占比)。目前，为减轻非活性材料的质量占比而使用更薄的隔膜和集流体的方法已经显得无能为力，因为更薄的隔膜以及集流体已经达到了技术瓶颈。因此，采用厚极片应用到电池中提高能量密度是最重要的方法之一。但是，极片愈厚意味着涂布难度加大、电池内阻增加、倍率及循环性能差等种种问题。
[0003]目前有方案公开了一种具有良好电化学性能的厚电极及其制备方法，通过二次或多次浆料涂布的方式实现孔隙率及电导率的梯度分布，从靠近集流体的内层膜片到远离集流体的外层膜片的孔隙率梯次增加、电导率依次减小，从而解决了厚电极内阻大、极化严重的难题。但是浆料涂覆的方式将在二次及以后的涂布中造成材料溶解甚至孔隙率的变化，最终影响电解液浸润和导离子性能。
[0004]另有方案公开了一种高倍率厚电极及其制备方法与应用，由多个不同孔隙率的单层电极膜片通过叠加压制形成复合电极膜，该复合电极膜具有由外(远离集流体)向内(靠近集流体)孔隙率依次减小的特点进而提高了厚极片的离子电导率。但是此种方法以常规压制的方式形成的复合电极膜中，每单层电极膜片间结合力差，难以形成稳固有效的连结，在充放电过程中电极膨胀应力容易造成极片脱膜，影响电池寿命。另外，该复合电极膜制作工序复杂，且每单层膜片间界面接触不紧密，容易造成界面内阻偏大、导电性差的问题。
[0005]有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于：提供一种电极片的制备方法，以解决目前厚电极片存在易开裂、导锂导电性能差的问题，从而达到提高锂电池动力学性能及能量密度的目的。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种电极片的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1、将第一电极材料与导电剂、粘结剂混合，制成粉料A；
[0010]S2、将第二电极材料与导电剂、粘结剂混合，制成粉料B，其中，所述第二电极材料与所述第一电极材料为电极相同的材料，且所述第二电极材料的粒径D50大于所述第一电极材料的粒径D50；
[0011]S3、将所述粉料A铺涂于集流体的至少一表面，将粉料B铺涂于所述粉料A远离所述集流体的表面，然后通过热辊压进行复合，完成电极片的制备。
[0012]优选的，所述第一电极材料和所述第二电极材料均为正极材料，所述第一电极材
料的粒径D50≤9μm，所述第二电极材料的粒径D50>9μm。
[0013]优选的，所述粉料A与所述粉料B的质量比为1：(1.1～2)。
[0014]优选的，所述第一电极材料和所述第二电极材料均为负极材料，所述第一电极材料的粒径D50≤12μm，所述第二电极材料的粒径D50>12μm。
[0015]优选的，所述粉料A与所述粉料B的质量比为1：(2～10)。
[0016]优选的，步骤S1中，所述第一电极材料与导电剂、粘结剂通过V型混料装置进行混合；步骤S2中，所述第二电极材料与导电剂、粘结剂通过V型混料装置进行混合。
[0017]优选的，步骤S3中，所述热辊压的条件为：温度为30～300℃，压力为5～25MPa。
[0018]优选的，所述粘结剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶中的至少一种；所述导电剂为天然石墨、人造石墨、碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯中的至少一种。
[0019]本专利技术的目的之二在于，提供一种由上述任一项所述的电极片的制备方法制备得到的电极片。
[0020]本专利技术的目的之三在于，提供一种二次电池，包括正极片、负极片和间隔于所述正极片和所述负极片之间的隔膜，所述正极片和/或所述负极片为上述所述的电极片。
[0021]相比于现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的电极片的制备方法，采用干法混料热辊压技术制备由不同粒径梯度组成的多层电极片，形成的厚极片不仅具有良好的粘结力且具有良好的动力学性能，由此解决了目前的厚电极片制备方法存在易开裂、导锂导电性能差的问题。
附图说明
[0022]图1为本专利技术电极片的结构示意图。
[0023]图2为本专利技术实施例13和对比例1的循环性能测试图。
具体实施方式
[0024]本专利技术第一方面在于提供一种电极片的制备方法，包括以下步骤：
[0025]S1、将第一电极材料与导电剂、粘结剂混合，制成粉料A；
[0026]S2、将第二电极材料与导电剂、粘结剂混合，制成粉料B，其中，所述第二电极材料与所述第一电极材料为电极相同的材料，且所述第二电极材料的粒径D50大于所述第一电极材料的粒径D50；
[0027]S3、将所述粉料A铺涂于集流体的至少一表面，将粉料B铺涂于所述粉料A远离所述集流体的表面，然后通过热辊压进行复合，完成电极片的制备。
[0028]目前的多层电极片制备方法包括二次湿法涂布和复合膜片法。但均存在一些弊端，大大限制了多层电极片的应用，导致高能量密度电池的应用大受限制。其中，二次湿法涂布的弊端在于第二次湿涂时易造成材料溶出从而影响材料性能，而且该法工序复杂、耗时久、能耗大；而复合膜片法主要是通过对多个单层膜片分别进行常规的辊压以形成复合膜片，但该方法形成的膜片界面内阻大、结合力差，影响电池的寿命。
[0029]而本专利技术提供的多层电极片的制备方法，利用粘结剂的热塑性，同时将粉料按不
同粒径梯度分布，采用干法混料热辊压制成，如此形成的厚极片不仅具有良好的粘结力，且具有良好的动力学性能。
[0030]其中，靠近集流体一面的粉料A，其活性电极材料为小粒径电极材料，相比于大粒径因小粒径颗粒间接触紧密具有更好的导电性能及动力学性能，但不具有高容量的优势；而在远离集流体的粉料A的一面上再设置粉料B，其活性电极材料为大粒径电极材料，相比于小粒径其因材料结晶度高、晶型完整具有高容量的优势，此外由于大粒径的颗粒间间隙较大，其保液量高，可形成良好的导锂通道，有利于锂离子的传输。相比于大小粒径混合使用的电极片，本专利技术的电极片在靠近集流体侧的活性层导电性能更好，动力学性能更具优势，最终使厚极片达到更加有益的效果。一般而言，大小粒径混合使用的电极片，一般是利用小粒径来填补大粒径之间的孔隙，从而达到高能量密度的效果，但如此对于靠近集流体侧的活性层的导电性没有改善，并不能解决厚极片导电性差的问题。
[0031]在一些实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将第一电极材料与导电剂、粘结剂混合，制成粉料A；S2、将第二电极材料与导电剂、粘结剂混合，制成粉料B，其中，所述第二电极材料与所述第一电极材料为电极相同的材料，且所述第二电极材料的粒径D50大于所述第一电极材料的粒径D50；S3、将所述粉料A铺涂于集流体的至少一表面，将粉料B铺涂于所述粉料A远离所述集流体的表面，然后通过热辊压进行复合，完成电极片的制备。2.根据权利要求1所述的电极片的制备方法，其特征在于，所述第一电极材料和所述第二电极材料均为正极材料，所述第一电极材料的粒径D50≤9μm，所述第二电极材料的粒径D50>9μm。3.根据权利要求2所述的电极片的制备方法，其特征在于，所述粉料A与所述粉料B的质量比为1：(1.1～2)。4.根据权利要求1所述的电极片的制备方法，其特征在于，所述第一电极材料和所述第二电极材料均为负极材料，所述第一电极材料的粒径D50≤12μm，所述第二电极材料的粒径D50>12μm。5.根据权利要求4所述的电极片的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志斌，徐雄文，
申请(专利权)人：湖南立方新能源科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：