一种电极极片及其制备方法和锂离子电池、电池模组及整车车辆技术

本发明专利技术提供了一种电极极片及其制备方法和锂离子电池、电池模组及整车车辆。所述电极极片包括集流体以及位于所述集流体表面的电极活性层；所述电极活性层包括电极活性物质、粘结剂、导电剂和离子传导剂；所述离子传导剂包括亚磺酰基改性的石墨烯材料。本发明专利技术在电极极片中加入亚磺酰基改性的石墨烯材料作为离子传导剂，可以有效改善低温下大倍率充放电电池的倍率性能，提高快充特性及循环寿命，进而改善了电池的使用条件和安全性能。改善了电池的使用条件和安全性能。改善了电池的使用条件和安全性能。

【技术实现步骤摘要】
一种电极极片及其制备方法和锂离子电池、电池模组及整车车辆


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种电极极片及其制备方法和锂离子电池、电池模组及整车车辆。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车行业的迅速发展，锂离子电池的使用也越来越广泛，但是其较差的低温充放电性能却严重限制了锂离子电池的适应性。三元材料体系锂离子电池的工作温度范围一般是
‑
30℃～60℃，而目前我国对锂离子电池低温性能的研究较少，难以满足三元材料体系锂离子电池在低温条件下的使用要求。因此，电池的使用寿命和条件成为研究的焦点。尤其是三元材料体系锂离子电池的低温充电性能差，在低温下大倍率充电会造成不可逆锂的损失，严重影响其使用寿命，这就对锂离子电池的低温充电能力提出了更高的要求。
[0003]近年来，越来越多的汽车制造商正在将电动车型引入其产品中，但行驶里程和充电时间仍然是大家普遍关注的问题，尤其是在低温条件下，电荷的传递速率和锂离子的扩散速率的降低，导致在低温条件下大倍率充电容易造成析锂，造成容量的加速衰减，因而影响电池的使用寿命和安全性能。
[0004]因此，如何提供一种有效改善电池低温充电能力的方法，提高电芯低温下大倍率充放电性能，进而改善电池的使用条件和安全性能，是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种电极极片及其制备方法和锂离子电池、电池模组及整车车辆。本专利技术在电极极片中加入亚磺酰基改性的石墨烯材料作为离子传导剂，可以有效改善低温下大倍率充放电电电池的倍率性能，提高快充特性及循环寿命，进而改善了电池的使用条件和安全性能。
[0006]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种电极极片，所述电极极片包括集流体以及位于所述集流体表面的电极活性层；所述电极活性层包括电极活性物质、粘结剂、导电剂和离子传导剂；所述离子传导剂包括亚磺酰基改性的石墨烯材料。
[0008]作为本专利技术优选的技术方案，所述电极极片包括正极极片和/或负极极片，优选为负极极片。
[0009]作为本专利技术优选的技术方案，所述电极活性物质的质量为所述电极活性层的质量的92.4～95.9％。
[0010]作为本专利技术优选的技术方案，所述电极活性物质包括正极活性物质和/或负极活性物质，优选为负极活性物质。
[0011]作为本专利技术优选的技术方案，所述电极活性物质包括石墨和/或硅基材料。
[0012]作为本专利技术优选的技术方案，所述亚磺酰基改性的石墨烯材料中，亚磺酰基的原料包括含亚磺酰基化合物、含硫化合物、硫酸、亚硫酸盐或杂环化合物的亚磺酰化有机物中的任意一种或至少两种的组合。
[0013]作为本专利技术优选的技术方案，所述粘结剂的质量为所述电极活性层的质量的3.1～4.6％。
[0014]作为本专利技术优选的技术方案，所述导电剂的质量为所述电极活性层的质量的0.5～1.5％。
[0015]作为本专利技术优选的技术方案，所述离子传导剂的质量为所述电极活性层的质量的0.5～1.5％。
[0016]第二方面，本专利技术提供一种如第一方面所述的电极极片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0017]将电极活性物质、粘结剂、导电剂、离子传导剂和溶剂混合，得到电极浆料，将所述电极浆料涂覆至电极集流体表面，得到所述电极极片；
[0018]其中，所述离子传导剂包括亚磺酰基改性的石墨烯材料。
[0019]作为本专利技术优选的技术方案，所述电极浆料的固含量为45～55％。
[0020]作为本专利技术优选的技术方案，所述涂覆后，进行干燥和辊压。
[0021]第三方面，本专利技术提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括如第一方面所述的电极极片。
[0022]第四方面，本专利技术提供一种电池模组，所述电池模组包括如第三方面所述的锂离子电池。
[0023]第五方面，本专利技术还提供一种整车车辆，所述整车车辆包括如第三方面所述的锂离子电池或如第四方面所述的电池模组。
[0024]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
[0025]本专利技术在电极极片中加入亚磺酰基改性的石墨烯材料作为离子传导剂，可以有效改善低温下大倍率充放电电电池的倍率性能，提高快充特性及循环寿命，进而改善了电池的使用条件和安全性能。电池采用本专利技术提供的电极极片且为负极极片时，调整离子传导剂的加入量在优选范围内，低温下(
‑
20℃)，容量保持率C10/D1可达50％以上，容量恢复D2/D1可达72.3％以上。
附图说明
[0026]图1为实施例1与对比例1提供的电池在低温
‑
20℃下的循环性能对比图。
[0027]图2为实施例1与对比例1提供的电池在低温下充放电循环后再次恢复室温后的容量恢复率的对比图。
具体实施方式
[0028]下面通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本专利技术，不应视为对本专利技术的具体限制。
[0029]在一个具体实施方式中，本专利技术提供一种电极极片，所述电极极片包括集流体以及位于所述集流体表面的电极活性层；所述电极活性层包括电极活性物质、粘结剂、导电剂
和离子传导剂；所述离子传导剂包括亚磺酰基改性的石墨烯材料。
[0030]本专利技术在电极极片中加入亚磺酰基改性的石墨烯材料作为离子传导剂，石墨烯经过亚磺酰基改性后，提高了材料的亲水性及导电性，将其用于电极活性涂层后，经过改性的石墨烯会促进Li
+
与正负电荷的结合和分离速率，可以有效改善了低温下大倍率充放电电电池的倍率性能，提高了快充特性及循环寿命，进而改善了电池的使用条件和安全性能；而如果采用未改性的石墨烯或其他官能团改性的石墨烯，则无法实现提升低温条件下大倍率充电能力的目的。
[0031]作为具体实施方式中进一步优选的技术方案，所述电极极片包括正极极片和/或负极极片，进一步地为负极极片。
[0032]本专利技术中，离子导电剂用于负极极片时，可以更好地实现锂离子的快速脱出。
[0033]作为具体实施方式中进一步优选的技术方案，所述电极活性物质的质量为所述电极活性层的质量的92.4～95.9％，例如92.4％、93％、93.5％、94％、94.5％、95％、95.5％或95.9％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0034]作为具体实施方式中进一步优选的技术方案，所述电极活性物质包括正极活性物质和/或负极活性物质，更优选为负极活性物质。
[0035]本专利技术中提供的电极活性物质，选用负极活性物质时，离子传导剂可以更好地实现促进Li
+
与正负电荷的结合和分离速率，从而提高产品的倍率和功率性能。
[0036]作为具体实施方式中进一步优选的技术方案，所述电极活性物质包括石墨和/或硅基材料。
[0037]作为具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电极极片，其特征在于，所述电极极片包括集流体以及位于所述集流体表面的电极活性层；所述电极活性层包括电极活性物质、粘结剂、导电剂和离子传导剂；所述离子传导剂包括亚磺酰基改性的石墨烯材料。2.根据权利要求1所述的电极极片，其特征在于，所述电极极片包括正极极片和/或负极极片，优选为负极极片；优选地，所述电极活性物质的质量为所述电极活性层的质量的92.4～95.9％；优选地，所述电极活性物质包括正极活性物质和/或负极活性物质，优选为负极活性物质；优选地，所述电极活性物质包括石墨和/或硅基材料；优选地，所述亚磺酰基改性的石墨烯材料中，亚磺酰基的原料包括含亚磺酰基化合物、含硫化合物、硫酸、亚硫酸盐或杂环化合物的亚磺酰化有机物中的任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求1或2所述的电极极片，其特征在于，所述粘结剂的质量为所述电极活性层的质量的3.1～4.6％。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的电极极片，其特征在于，所述导电剂的质量为所述电极活性层的质量的0....

【专利技术属性】
技术研发人员：张雪沙，赵志立，纪影，刘峰，李瑞，
申请(专利权)人：天津市捷威动力工业有限公司，
类型：发明
国别省市：