一种锂电池波纹式沟道结构正极极片及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于锂离子电池领域，具体涉及一种锂电池波纹式沟道结构正极极片及其制备方法和应用。本发明专利技术制备方法包括以下步骤：(1)将正极活性材料、导电炭黑、聚偏氟乙烯树脂和溶剂混合均匀配制成正极浆料，将正极浆料涂覆于铝箔的第一面，然后将正极浆料加热至塑性状态；(2)将铝箔水平移动的同时，通过针头来回扫描铝箔的第一面，在塑性状态的正极浆料的表面雕刻沟道，雕刻完成后加热固化成型。本发明专利技术获得的波纹式沟道结构正极极片提供了大量的电解液传输通道，以及缩短了电解液纵向和横向的传输距离，有助于在短时间内充分浸润电池内部，实现高倍率和长寿命锂离子电池，具有很大的市场前景。场前景。场前景。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池波纹式沟道结构正极极片及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池领域，具体涉及一种锂电池波纹式沟道结构正极极片及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池凭借高能量密度和长寿命等优势已广泛用于人们的衣食住行等各个方面，尤其是近年来已成为新能源动力汽车最主要的动力电源。电池电极片的电解液浸润性对动力电池的综合性能影响很大，电解液浸润程度越低，意味着正负极之间离子传输距离变远，同时未浸润的地方电极失去活性，界面阻抗增大，会严重影响动力电池的能量密度和倍率性能等。为了满足目前新能源动力汽车对高能量密度电池的需求，提高电池电极片活性材料载量是有效可行的方案之一。但是，在相同压实密度下，电极片载量越大，极片越厚，电解液在电极片中传输就越困难，导致电池内部浸润性更差。通过改进电极片结构和电解液组份等在一定程度可提高电池的浸润性。
[0003]CN113488614A公开了一种圆柱锂电池的花纹极片结构以及极片花纹工装和加工方法。该技术方案采用冲压加工的方式制造沟槽，由于铜箔铝箔延展性不够，易导致正负极中的铜箔铝箔破裂，使极片的正面和背面相接，影响电化学性能和安全性；该技术方案中电池组装十分困难，难以商业化生产；该技术方案所述正负极极片上的沟槽为单个独立的单元，不相互连通，仅仅具有增大与电解液接触面积的作用，单一依靠隔膜传输电解液难以达到完全浸润动力电池的目的，仍然存在改进空间。
[0004]综述所述，现有技术仍缺乏一种实现电解液充分浸润动力锂电池内部的锂电池正极极片结构。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种锂电池波纹式沟道结构正极极片及其制备方法和应用，其目的在于通过在塑性正极极片上绘制相互连通的波纹式沟道结构，增加电解液传输通道，同时缩短电解液在纵向和横向方向上的传输距离，有助于在短时间内完全浸润电池内部。该浸润模式从实质上改善了电解液在厚电极中浸润性差的问题，同时该电极极片结构还有利于提升电池的倍率性能和循环寿命。本专利技术的详细技术方案如下所述。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种锂电池波纹式沟道结构正极极片的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将正极活性材料、导电炭黑和聚偏氟乙烯树脂混合均匀配制成正极浆料，将正极浆料涂覆于铝箔的第一面，然后加热至塑性状态；
[0008](2)将铝箔水平移动的同时，通过针头来回扫描铝箔的第一面，在塑性状态的正极浆料的表面雕刻沟道，雕刻完成后加热固化成型；
[0009](3)将步骤(1)中正极浆料涂覆于步骤(2)所获得的正极极片中铝箔的第二面，然
后加热至塑性状态；
[0010](4)将铝箔水平移动的同时，通过针头来回扫描铝箔的第二面，在塑性状态的正极浆料的表面雕刻沟道，雕刻完成后加热固化成型；
[0011](5)将步骤(4)所获得的铝箔进行辊压，即可得到双面波纹式沟道结构正极极片。
[0012]作为优选，步骤(2)中所述针头的数量为2个以上，所述相邻两个针头的间距为50μm以上，每个针头雕刻的波纹式沟道结构相互连通。
[0013]作为优选，步骤(4)中所述针头的数量为2个以上，所述相邻两个针头的间距为50μm以上，每个针头雕刻的波纹式沟道结构相互连通。
[0014]作为优选，所述针头的形状为圆柱形、长方体形、三棱柱形、五棱柱形和斜四棱柱形中的任何一种；
[0015]优选的，所述针头扫描周期为0.02毫秒以上，各个针头扫描周期相同。
[0016]作为优选，所述铝箔移动速度为6米/分钟以上。
[0017]作为优选，步骤(1)和步骤(3)中加热至塑性状态的加热温度为60
‑
80℃；步骤(2)和步骤(4)中加热固化成型的加热温度为90
‑
130℃。
[0018]作为优选，所述正极活性材料、所述导电炭黑和所述聚偏氟乙烯树脂的重量比为(92
‑
96)：(2
‑
4)：(2
‑
4)；优选的，所述正极浆料中的固含量为45
‑
65％。
[0019]作为优选，所述正极活性材料包括磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂和三元材料中的至少一种。
[0020]按照本专利技术的另一方面，提供了一种所述的锂电池波纹式正极极片结构的制备方法制备而成的波纹式正极极片结构。
[0021]按照本专利技术的另一方面，提供了一种波纹式正极极片结构在卷绕式动力锂电池领域中的应用。
[0022]本专利技术的有益效果有：
[0023](1)本专利技术通过利用针头在塑性状态正极极片上来回扫描绘制波纹式沟道图案，一方面在塑性状态下，易于进行有效绘制沟道和抑制沟道变形；另一方面，相比较平板正极极片，获得的波纹式沟道结构正极极片提供了大量的电解液传输通道，以及缩短了电解液纵向和横向的传输距离，有助于在短时间内充分浸润电池内部。
[0024](2)本专利技术获得的波纹式沟道结构正极极片具有增大的比表面积，有助于实现高倍率和长寿命锂离子电池，具有很大的市场前景。
附图说明
[0025]图1是本专利技术制备装置结构示意图。
[0026]图2是实施例1制备的正极片的结构示意图，其中，图2中的(a)是正面或背面结构示意图，图2中的(b)是横截面结构示意图。
[0027]图3是实施例2制备的正极片的结构示意图，其中，图3中的(a)是正面或背面结构示意图，图3中的(b)是横截面结构示意图。
[0028]图4是实施例3制备的正极片的结构示意图，其中，图4中的(a)是正面或背面结构示意图，图4中的(b)是横截面结构示意图。
[0029]图5是实施例4制备的正极片的结构示意图，其中，图5中的(a)是正面或背面结构
示意图，图5中的(b)是横截面结构示意图。
[0030]图6是实施例5制备的正极片的结构示意图，其中，图6中的(a)是正面或背面结构示意图，图6中的(b)是横截面结构示意图。
具体实施方式
[0031]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0032]实施例
[0033]图1是本专利技术制备装置结构示意图，如图1所示，包括涂覆、加热、雕刻和辊压。
[0034]实施例1
[0035]一种波纹式沟道结构磷酸铁锂(LFP)正极极片，通过以下方法制备而成：
[0036](1)按照正极活性材料LFP 96％、导电炭黑2％和聚偏氟乙烯树脂2％的重量比，N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，按照固含量45％配制正极浆料，将其涂覆于铝箔的第一面作为正面，然后在60℃条件下加热至塑性状态，关掉加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池波纹式沟道结构正极极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将正极活性材料、导电炭黑、聚偏氟乙烯树脂和溶剂混合均匀配制成正极浆料，将正极浆料涂覆于铝箔的第一面，然后将正极浆料加热至塑性状态；(2)将铝箔水平移动的同时，通过针头来回扫描铝箔的第一面，在塑性状态的正极浆料的表面雕刻沟道，雕刻完成后加热固化成型；(3)将步骤(1)中正极浆料涂覆于步骤(2)所获得的铝箔的第二面，然后将正极浆料加热至塑性状态；(4)将铝箔水平移动的同时，通过针头来回扫描铝箔的第二面，在塑性状态的正极浆料的表面雕刻沟道，雕刻完成后加热固化成型；(5)将步骤(4)所获得的铝箔进行辊压，即可得到双面波纹式沟道结构正极极片。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述针头的数量为2个以上，所述相邻两个针头的间距为50μm以上，每个针头雕刻的波纹式沟道结构相互连通。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述针头的数量为2个以上，所述相邻两个针头的间距为50μm以上，每个针头雕刻的波纹式沟道结构相互连通。4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述针头的形状为圆柱形、长方体形、三棱柱形、五棱柱形和斜四棱柱形中的任何一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：李真，王华，黄云辉，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：