电极片的制备方法及电极片和锂离子电池技术

本申请涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种电极片的制备方法及电极片和锂离子电池，使用两种不同接触角的活性材料作为原料制备极片，得到的电极片上存在毛细孔，毛细孔从所述电极片的表面延伸至电极片内部。本申请这样结构的电极片有利于锂离子的传输，在相同的压实密度下，能提高锂离子电极片的孔隙率，可明显降低锂离子电极片的吸液时间，进而提高锂离子传输速率，改善锂离子电池的电性能。改善锂离子电池的电性能。改善锂离子电池的电性能。

【技术实现步骤摘要】
电极片的制备方法及电极片和锂离子电池


[0001]本申请涉及锂离子电池
，尤其涉及一种电极片的制备方法及电极片和锂离子电池。

技术介绍

[0002]随着科学技术的不断发展，锂离子电池的应用领域由便携式的电子产品扩展到了电动汽车、储能电源、航空领域等。尤其电动汽车等大型电动设备，在保证安全性的前提下需要具备一定的续航里程及与电动汽车相匹配的循环寿命，因此对锂离子电池的能量密度、循环寿命及倍率性能提出了更高的要求。
[0003]能量密度的提高途径有多种，如可通过提高正负极电极片的厚度、提高活性材料的压实密度进行紧装配、以及提升活性材料克容量等实现。相对而言，增加电极片厚度是最直接的提高电池能量密度的方法，相对于提高压实密度而言，一方面可显著减少正负极集流体及隔膜的使用量，节约物料成本，另一方面可显著减少极片的涂布、烘干、压实、分切、组装等电池生产的工序量，节约生产成本。但是，电极片厚度的提升会导致锂离子的传输速率降低和电解液浸润不均匀的问题。
[0004]电极片的传输动力学与其微观结构密切相关，电极片内部和表面的孔结构对锂离子的传输速度起着重要的作用，特别是在电极厚度达到一定程度的情况下，通过得到理想的孔结构可以解决电极片因为厚度的提升导致的锂离子的传输速率降低和电解液浸润不均匀的问题。相关技术中，使用3D微结构化电极可以实现减小的扩散路径长度和欧姆电阻，从而获得更高的容量和功率密度。然而，3D微观结构化电极比较昂贵，并且涉及额外的复杂制造步骤。还有一种方法是在石墨和导电剂分散在粘合剂水溶液中时加入一种不溶性有机溶剂即二次流体，从而形成跨样品网络的毛细管悬浮液，实现制造高孔隙微观结构的效果，此方法需要添加有机溶剂即二次流体，然后再通过烘烤蒸发去除，增加成本且不易去除干净。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种电极片的制备方法及电极片和锂离子电池，以解决现有通过改变电极片孔结构的方法存在制造步骤复杂、成本高、有机溶剂残留等问题。
[0006]第一方面，本申请还提供一种电极片的制备方法，所述电极片使用第一活性材料和第二活性材料作为原料制得，第一活性材料的接触角为θ1，第二活性材料的接触角为θ2，其中0
°
＜θ1≤40
°
，50
°
≤θ2≤90
°
。
[0007]在上述方案中，电极片使用两种不同接触角的活性材料制备得到，其中第一种活性材料的接触角θ1大于0
°
且小于等于40
°
，第二种活性材料的接触角θ2大于等于50
°
且小于等于90
°
，两者混合得到一种电极活性材料，第一种活性材料接触角小，浸润性好，在制备电极片时，将优先被溶剂浸润，而第二种活性材料的接触角大，界面张力大，在制备电极片时，会形成被颗粒簇包围的液滴，与第一种活性材料形成液体桥接网络，将带有此液体桥接网
络结构的悬浮浆料涂布干燥后能得到表面布满毛细孔的多孔电极片。
[0008]结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述第一活性材料和所述第二活性材料均为阴极材料时，所述第一活性材料的吸油值为12
‑
20mL/100g，所述第二活性材料的吸油值为3
‑
10mL/100g；当所述第一活性材料和所述第二活性材料均为阳极材料时，所述第一活性材料的吸油值为45
‑
80mL/100g，所述第二活性材料的吸油值为30
‑
39mL/100g。
[0009]结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述制备方法包含配料、涂布、烘干、辊压中的任何一个或多个的组合。
[0010]结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述配料过程具体为，将包含所述第一活性材料、所述第二活性材料、导电剂、粘合剂和溶剂的混合物混合均匀。
[0011]结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述配料过程具体为：将所述第一活性材料和所述第二活性材料混合均匀得到电极活性材料；再将所述电极活性材料与导电剂、粘合剂和溶剂混合均匀制备得到电极浆料。
[0012]结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述接触角指的是活性材料与所述溶剂之间的接触角。
[0013]结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述制备方法至少满足以下特征(1)～(4)中的一种：
[0014](1)所述溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮或水；
[0015](2)所述第一活性材料与所述第二活性材料的质量百分比为(10
‑
80)：(90
‑
20)；
[0016](3)所述第一活性材料和所述第二活性材料各自独立的包括三元材料、磷酸铁锂、人造石墨、天然石墨、氧化亚硅和硅碳中的至少一种；
[0017](4)所述电极活性材料、所述导电剂、所述粘合剂和所述溶剂的质量比为95
‑
99：1
‑
3：0.8
‑
2.0：30
‑
48。
[0018]第二方面，本申请提供一种使用第一方面的制备方法得到的电极片，所述电极片上存在毛细孔，至少一部分所述毛细孔从所述电极片的表面延伸至所述电极片内部。
[0019]在上述方案中，电极片上存在毛细孔，且至少一部分毛细孔能从电极片的表面延伸至电极片的内部，这样的结构有利于锂离子的传输。在相同的压实密度下，能提高锂离子电极片的孔隙率，可明显降低锂离子电极片的吸液时间，进而提高锂离子传输速率，改善锂离子电池的电性能。
[0020]结合第二方面，在一种可行的实施方式中，所述毛细孔的直径为1μm
‑
8μm。
[0021]结合第二方面，在一种可行的实施方式中，所述锂离子电极片的孔隙率≥35％。
[0022]第三方面，本申请还提供一种锂离子电池，包括上述的电极片或由上述的制备方法制得的电极片。
[0023]本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：
[0024]本申请提供的一种电极片的制备方法使用两种不同接触角的活性材料制备得到，其中第一种活性材料的接触角θ1大于0
°
且小于等于40
°
，第二种活性材料的接触角θ2大于等于50
°
且小于等于90
°
，两者混合得到一种电极活性材料，第一种活性材料接触角小，浸润性好，在制备电极片时，将优先被溶剂浸润，而第二种活性材料的接触角大，界面张力大，在制备电极片时，会形成被颗粒簇包围的液滴，与第一种活性材料形成液体桥接网络，将带有此液体桥接网络结构的悬浮浆料涂布干燥后能得到表面布满毛细孔的多孔电极片。
[0025]本申请提供的一种电极片，电极片上存在毛细孔，且至少一部分毛细孔能从电极片的表面延伸至电极片的内部，这样的结构有利于锂离子的传输。在相同的压实密度下，能提高锂离子电极片的孔隙率，可明显降低锂离子电极片的吸液时间，进而提高锂离子本文档来自技高网...

【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，所述电极片使用第一活性材料和第二活性材料作为原料制得，所述第一活性材料的接触角为θ1，所述第二活性材料的接触角为θ2，其中0
°
＜θ1≤40
°
，50
°
≤θ2≤90
°
。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一活性材料和所述第二活性材料均为阴极材料时，所述第一活性材料的吸油值为12
‑
20mL/100g，所述第二活性材料的吸油值为3
‑
10mL/100g；所述第一活性材料和所述第二活性材料均为阳极材料时，所述第一活性材料的吸油值为45
‑
80mL/100g，所述第二活性材料的吸油值为30
‑
39mL/100g。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包含配料、涂布、烘干和辊压中的任何一个或多个的组合。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述配料过程具体为：将包含所述第一活性材料、所述第二活性材料、导电剂、粘合剂和溶剂的混合物混合均匀。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述配料过程具体为：将所述第一活性材料和所述第二活性材料混合均匀得到电极活性材料；再将所述电极活性材料与导电剂、粘合剂和溶剂混合均匀制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彩霞，吴子夏，李子坤，任建国，贺雪琴，
申请(专利权)人：深圳市贝特瑞新能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：