一种磷酸铁锂极片结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磷酸铁锂极片结构及其制备方法，包括集流体、富液层和极片浆料层，所述集流体的两侧面上均涂覆有富液层，所述富液层的外侧面上涂覆有极片浆料层，所述富液层能够吸附浸润电解液；所述极片浆料层朝向于集流体的一侧通过富液层的传递作用吸附浸润电解液，能够提升极片浆料层对电解液的浸润程度，从而增加极片浆料层的厚度，提升电池的能量密度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸铁锂极片结构及其制备方法


[0001]本专利技术属于电池制造领域，特别涉及一种磷酸铁锂极片结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池正负极浆料基本上都是由活性物质、粘结剂、导电剂、溶剂组成；再将浆料涂覆在集流体上，涂布后随着溶剂持续挥发，浆料在集流体厚度方向不断收缩，待溶剂完全去除后，制得涂布后的干燥极片。随着动力电池对能量密度的要求越来越高，极片设计上在确保电池功率性能的同时，都尽可能地采用更厚的电极设计，这样可以降低集流体和隔膜的用量，提升活性物质的含量，以获得更高的能量密度。
[0003]磷酸铁锂材料由于其本征锂离子扩散系数低，所以一般将磷酸铁锂材料的粒径降低，D50在0.5
‑
2um，更小的粒径有利可以降低锂离子在磷酸铁锂材料中的扩散距离，从而提升磷酸铁锂电池的倍率性能。
[0004]极片中电解液浸润效果是从极片表面向下梯度减小的，对于磷酸铁锂动力电池而言，随着极片厚度增加，越往极片内部其极片浆料层的电解液的浸润效果会越差，厚的磷酸铁锂正极片制作的电池的性能会快速下降，从而制约了磷酸铁锂电池的能量密度提升。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种磷酸铁锂极片结构及其制备方法，能够提升极片浆料层对电解液的浸润程度，从而增加极片浆料层的厚度，提升电池的能量密度。
[0006]技术方案：为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种磷酸铁锂极片结构，包括集流体、富液层和极片浆料层，所述集流体的两侧面上均涂覆有富液层，所述富液层的外侧面上涂覆有极片浆料层，所述富液层能够吸附浸润电解液；所述极片浆料层朝向于集流体的一侧通过富液层的传递作用吸附浸润电解液。
[0008]进一步的，所述富液层包含支撑体和保液添加剂，所述支撑体包含若干用于容纳所述保液添加剂的孔隙。
[0009]进一步的，所述保液添加剂为丙烯酸树脂乳液。
[0010]进一步的，所述支撑体包括磷酸铁锂颗粒、碳黑、碳纳米管和粘结剂，所述磷酸铁锂颗粒、碳黑、碳纳米管相互混合构成粉末混合物，所述粉末混合物通过粘结剂粘结并固化后形成具有厚度的支撑体。
[0011]进一步的，一种磷酸铁锂极片结构的制备方法，所述富液层的制备方法包括：
[0012]将磷酸铁锂颗粒A、碳黑颗粒和碳纳米管粉末按质量份百分比进行干法混合，并搅拌后得到干粉A，将粘结剂和溶剂按质量份百分比混合并搅拌后得到胶液A；
[0013]将胶液A添加到干粉A中进行搅拌混合，得到浆料A；
[0014]向浆料A中加入保液添加剂，并混合搅拌均匀后制得富液层浆料。
[0015]进一步的，所述(磷酸铁锂A+碳黑)：碳纳米管：(粘结剂+溶剂+保液添加剂)的质量
份百分为97.8％：1％：1.2％。
[0016]进一步的，所述磷酸铁锂A：碳黑的质量份百分比为95％：5％。
[0017]进一步的，所述粘结剂：溶剂：保液添加剂的质量份百分为4％：95％：1％。
[0018]进一步的，包括以下步骤：
[0019]S1：将富液层浆料均匀涂覆在集流体的一侧面上，待富液层浆料干化后，将极片浆料层的浆料涂覆在干化的富液层外侧，等待极片浆料层的浆料干化；
[0020]S2：对集流体的另一侧面按照步骤S1依次涂覆富液层浆料和极片浆料层的浆料。
[0021]有益效果：本专利技术相对于现有技术在极片浆料层与集流体之间增加富液层，当电芯在浸入电解液时，富液层能够吸收和浸润电解液，极片浆料层的外侧面直接浸入电解液，极片浆料层的内侧面通过吸附富液层上的电解液而实现间接性的浸润，从而提升极片浆料层整体的浸润程度，从而能够增加极片浆料层的厚度，增加活性物质的含量，提升电池的能量密度。
附图说明
[0022]附图1为现有技术中磷酸铁锂极片的结构示意图；
[0023]附图2为本专利技术中的磷酸铁锂极片的结构示意图；
[0024]附图3为本专利技术中的干粉A的混合物示意图；
[0025]附图4为本专利技术的干粉A与胶液A混合后的分子间示意图；
[0026]附图5为本专利技术的富液层的分子间示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。
[0028]如附图2所示，一种磷酸铁锂极片结构，包括集流体1、富液层2和极片浆料层3，所述集流体1的两侧面上均涂覆有富液层2，所述富液层2的外侧面上涂覆有极片浆料层3，所述富液层2能够吸附浸润电解液；所述极片浆料层3朝向于集流体1的一侧通过富液层2的传递作用吸附浸润电解液。本专利技术相对于现有技术在极片浆料层与集流体之间增加富液层3，当电芯在浸入电解液时，富液层3能够吸收和浸润电解液，极片浆料层的外侧面直接浸入电解液，极片浆料层的内侧面通过吸附富液层上的电解液而实现间接性的浸润，从而提升极片浆料层整体的浸润程度，从而能够增加极片浆料层的厚度，增加活性物质的含量，提升电池的能量密度。
[0029]如附图3至附图5所示，所述富液层2包含支撑体和保液添加剂M，所述支撑体包含若干用于容纳所述保液添加剂的孔隙，所述保液添加剂为丙烯酸树脂乳液，其具有良好的吸液和导液性能，支撑体作为支撑骨架，为保液添加剂提供能够分散融入的孔隙。
[0030]如附图3所示，所述支撑体包括磷酸铁锂颗粒4、碳黑5、碳纳米管6和粘结剂N，所述磷酸铁锂颗粒4、碳黑5、碳纳米管6相互混合构成粉末混合物，所述粉末混合物通过粘结剂N粘结并固化后形成具有厚度的支撑体4，通过磷酸铁锂颗粒4、碳黑5分别作为活性物质、导电剂，使得富液层2与极片浆料层1进行电子传导，通过碳纳米管6作为填充，能够增加支撑体的弹性性能，保证支撑体中的孔隙具有一定的弹性抗压抗变形能力。而且由于碳黑具有丰富的支链结构，有利于支链与支链之间、以及支链与碳纳米管之间的电子导电网络的搭
建。
[0031]一种磷酸铁锂极片结构的制备方法，所述富液层2的制备方法包括：
[0032]将磷酸铁锂颗粒A、碳黑颗粒和碳纳米管粉末按质量份百分比进行干法混合，并搅拌后得到干粉A，将粘结剂和溶剂按质量份百分比混合并搅拌后得到胶液A；
[0033]将胶液A添加到干粉A中进行搅拌混合，得到浆料A；
[0034]向浆料A中加入保液添加剂M，并混合搅拌均匀后制得富液层浆料。
[0035]所述(磷酸铁锂A+碳黑)：碳纳米管：(粘结剂+溶剂+保液添加剂)的质量份百分为97.8％：1％：1.2％。
[0036]所述磷酸铁锂A：碳黑的质量份百分比为95％：5％。
[0037]所述粘结剂：溶剂：保液添加剂的质量份百分为4％：95％：1％。
[0038]所述粘接剂为PVDF，所述溶剂为NMP溶剂。
[0039]所述极片浆料层3的制备方法包括：将粘结剂和溶剂按质量百分比混合制得胶液B；将磷酸铁锂颗粒B和导电剂加入至胶液B中，导电剂为碳黑，可适当加入碳纳米管粉末，并进行混合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂极片结构，其特征在于：包括集流体(1)、富液层(2)和极片浆料层(3)，所述集流体(1)的两侧面上均涂覆有富液层(2)，所述富液层(2)的外侧面上涂覆有极片浆料层(3)，所述富液层(2)能够吸附浸润电解液；所述极片浆料层(3)朝向于集流体(1)的一侧通过富液层(2)的传递作用吸附浸润电解液。2.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂极片结构，其特征在于：所述富液层(2)包含支撑体和保液添加剂，所述支撑体包含若干用于容纳所述保液添加剂的孔隙。3.根据权利要求2所述的一种磷酸铁锂极片结构，其特征在于：所述保液添加剂为丙烯酸树脂乳液。4.根据权利要求2所述的一种磷酸铁锂极片结构，其特征在于：所述支撑体包括磷酸铁锂颗粒(4)、碳黑(5)、碳纳米管(6)和粘结剂，所述磷酸铁锂颗粒(4)、碳黑(5)、碳纳米管(6)相互混合构成粉末混合物，所述粉末混合物通过粘结剂粘结并固化后形成具有厚度的支撑体(4)。5.根据权利要求4所述的一种磷酸铁锂极片结构的制备方法，其特征在于：所述富液层(2)的制备方法包括：将磷酸铁锂颗粒A、碳黑颗粒和碳纳米管...

【专利技术属性】
技术研发人员：王乾，
申请(专利权)人：苏州时代华景新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：