一种快充型复合电极片及其制备方法、固态电池技术

本发明专利技术公开了一种快充型复合电极片及其制备方法、固态电池，其中，制备方法包括步骤：将箔材置于气相沉积炉中，在隔绝氧气的条件下持续通入含碳源的气流，对气相沉积炉进行加热使碳源碳化在所述箔材表面原位生长出碳纤维，制得复合集流体；将活性物质、粘接剂、电解质以及有机溶剂按预定比例混合，得到电极浆料；将所述电极浆料涂覆在所述复合集流体表面，经过烘烤、辊压处理后形成涂覆层，制得快充型复合电极片。在本发明专利技术中，碳纤维原位生长在箔材上，能降低阻抗和改善电流从复合集流体传输到涂覆层的效率，实现快充效果；另外所述碳纤维可直接渗入到涂覆层中从而在复合集流体与涂覆层之间充当梁和骨架的作用，使得复合电极片的机械强度提高。机械强度提高。机械强度提高。

【技术实现步骤摘要】
一种快充型复合电极片及其制备方法、固态电池


[0001]本专利技术涉及电池电极片
，特别涉及一种快充型复合电极片及其制备方法、固态电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于其具有较高的电压平台，高能量密度，对环境友好，使用寿命长等优点而被广泛应用于手机，电脑，汽车和储能等领域。
[0003]由于固态电池不含电解液，其集流体与活性物质电流传输效率较低，极片内活性物质电子和离子传输阻力较大，需要增加电池极片的导电性和稳定性，才可实现快充性能提升。目前主要通过在铜箔和铝箔表面涂带胶导电层，增强正负极材料与集流体的粘接性和导电性，同时在正负极材料混料过程中加入粘接剂和导电碳增大正负极活性物质直接的粘接性和电子传导。粘接剂的引入虽然会改善活性物质之间和集流体间的粘接性，但同样会增大极片阻抗，使得极片内部电子传输网络受阻，锂离子电池充放电过程中产热增加，增大锂电池热失控风险。另外导电碳之间存在粘接剂和孔隙，非导电碳颗粒之间与集流体直接连通，电子传输通道不顺畅，使得其对活性物质和集流体的导电性改善有限。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种快充型复合电极片及其制备方法、固态电池，旨在解决现有电池电极片中电流从复合集流体传输到活性物质的效率较低的问题。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种快充型复合电极片的制备方法，其中，包括步骤：
[0008]将箔材置于气相沉积炉中，在隔绝氧气的条件下持续通入含碳源的气流，对所述气相沉积炉进行加热使碳源碳化在所述箔材表面原位生长出碳纤维，制得复合集流体；
[0009]将活性物质、粘接剂、电解质以及有机溶剂按预定比例混合，得到电极浆料；
[0010]将所述电极浆料涂覆在所述复合集流体表面，经过烘烤、辊压处理后形成涂覆层，制得快充型复合电极片。
[0011]所述快充型复合电极片的制备方法，其中，所述箔材为铜箔，铝箔和锂箔中的一种。
[0012]所述快充型复合电极片的制备方法，其中，所述碳源为甲烷、乙烷、丙烷、乙烯和乙炔中的一种或多种。
[0013]所述快充型复合电极片的制备方法，其中，所述碳纤维的长度为500
‑
1000nm。
[0014]所述快充型复合电极片的制备方法，其中，所述活性材料为磷酸铁锂，磷酸锰铁锂，钴酸锂，镍钴锰酸锂，镍钴铝酸锂，锰酸锂，镍锰酸锂，石墨，硬碳，中间相碳微球，氧化亚硅，硅碳中的一种或多种；和/或，所述粘接剂为聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，羧甲基纤维素钠，
丁苯橡胶，海藻酸钠，聚氧化乙烯，六氟丙烯，聚乙烯醇中的一种或多种；和/或，所述电解质为Li
3+x
La3Zr2O
12
，Li
1+x
Al
x
Ge2–
x
(PO4)3，Li
1+x
Al
x
Ti2–
x
(PO4)3，Li6PS5X，P2S5,Li4‑
x
Ge1‑
x
P
x
S4，Li
11
‑
x
M2‑
x
P
1+x
S
12
和Li7GeP2S
12
一种或多种，其中，X＝Cl，Br或I，M＝Ge，Sn或Si，0≤x≤2。
[0015]所述快充型复合电极片的制备方法，其中，所述电极浆料中，粘接剂与活性材料的质量比为10:90
‑
0.01：99.99。
[0016]所述快充型复合电极片的制备方法，其中，所述电极浆料中，电解质与活性材料的质量比为10:90
‑
0.01：99.99。
[0017]所述快充型复合电极片的制备方法，其中，所述涂覆层的厚度为10
‑
300um。
[0018]一种快充型复合电极片，其中，采用本专利技术所述快充型复合电极片的制备方法制得。
[0019]一种固态电池，其中，包括本专利技术所述的快充型复合电极片。
[0020]有益效果：本专利技术提供了一种快充型复合电极片的制备方法，通过在箔材上气相原位沉积生成碳纤维得到复合集流体，进一步在复合集流体上涂覆正负极活性物质和电解质混合材料得到所述快充型复合电极片。在本专利技术中，碳纤维原位生长在箔材上，涂覆层与复合集流体间不需要额外添加粘接剂，能降低阻抗和改善电流从复合集流体传输到涂覆层的效率，实现良好的快充效果；另外所述碳纤维可直接渗入到涂覆层中从而在复合集流体与涂覆层之间充当梁和骨架的作用，使得复合电极片的机械强度提高，从而提升加工过程优率和电池寿命。
附图说明
[0021]图1为本专利技术一种快充型复合电极片的制备方法流程图。
[0022]图2为本专利技术复合集流体的结构示意图。
[0023]图3为本专利技术快充型复合电极片的电子显微镜图。
具体实施方式
[0024]本专利技术提供一种快充型复合电极片及其制备方法、固态电池，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。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。
[0025]请参阅图1，图1为本专利技术提供的一种快充型复合电极片的制备方法流程图，如图所示，其包括步骤：
[0026]S10、将箔材置于气相沉积炉中，在隔绝氧气的条件下持续通入含碳源的气流，对所述气相沉积炉进行加热使碳源碳化在所述箔材表面原位生长出碳纤维，制得复合集流体；
[0027]S20、将活性物质、粘接剂、电解质以及有机溶剂按预定比例混合，得到电极浆料；
[0028]S30、将所述电极浆料涂覆在所述复合集流体表面，经过烘烤、辊压处理后形成涂覆层，制得快充型复合电极片。
[0029]具体来讲，目前常规方法大都采用在箔材表面直接涂覆导电碳和粘接剂来改善极片与箔材的粘接性和导电性，提升电池快充性能。但是，粘接剂的过多引入会增大极片阻抗，使得极片内部电子传输网络受阻，锂离子电池充放电过程中产热增加，增大锂电池热失
控风险。另外，粘结剂的过多引入还会导致电子传输通道不顺畅，使得活性物质和集流体之间的导电性受限。基于此，本专利技术通过在箔材上气相原位沉积生成碳纤维得到如图2所示的复合集流体，图中，1为箔材，2为碳纤维，进一步在复合集流体上涂覆正负极活性物质和电解质混合材料得到所述快充型复合电极片，所述快充型复合电极片的扫描电子显微镜图如图3所示。在本专利技术中，碳纤维原位生长在箔材上，涂覆层与复合集流体间不需要额外添加粘接剂，能降低阻抗和改善电流从复合集流体传输到涂覆层的效率，实现良好的快充效果；另外所述碳纤维可直接渗入到涂覆层中从而在复合集流体与涂覆层之间充当梁和骨架的作用，使得复合电极片的机械强度提高，从而提升加工过程优率和电池寿命。
[0030]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快充型复合电极片的制备方法，其特征在于，包括步骤：将箔材置于气相沉积炉中，在隔绝氧气的条件下持续通入含碳源的气流，对所述气相沉积炉进行加热使碳源碳化在所述箔材表面原位生长出碳纤维，制得复合集流体；将活性物质、粘接剂、电解质以及有机溶剂按预定比例混合，得到电极浆料；将所述电极浆料涂覆在所述复合集流体表面，经过烘烤、辊压处理后形成涂覆层，制得快充型复合电极片。2.根据权利要求1所述快充型复合电极片的制备方法，其特征在于，所述箔材为铜箔，铝箔和锂箔中的一种。3.根据权利要求1所述快充型复合电极片的制备方法，其特征在于，所述碳源为甲烷、乙烷、丙烷、乙烯和乙炔中的一种或多种。4.根据权利要求1所述快充型复合电极片的制备方法，其特征在于，所述碳纤维的长度为500
‑
1000nm。5.根据权利要求1所述快充型复合电极片的制备方法，其特征在于，所述活性材料为磷酸铁锂，磷酸锰铁锂，钴酸锂，镍钴锰酸锂，镍钴铝酸锂，锰酸锂，镍锰酸锂，石墨，硬碳，中间相碳微球，氧化亚硅，硅碳中的一种或多种；和/或，所述粘接剂为聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，羧甲基纤维素钠，丁苯橡胶，海藻酸钠，聚氧化乙烯，六氟丙烯，聚乙烯醇中的一种或多种；和/或，所述电解质为Li
3+x
La3Zr2O
12
，Li
1+x
Al
x
Ge2–
x

【专利技术属性】
技术研发人员：成小康，苏威同，田冰冰，李真棠，
申请(专利权)人：广东马车动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：