一种极片及其制备方法技术

本申请提供了一种极片及其制备方法。本申请的极片包括集流体和设置于所述集流体至少一个表面上的极片材料层，所述极片材料层包括活性物质和任选地导电剂，其中所述极片材料层包括式(I)的化合物。本申请的极片孔隙率较高、孔隙分布更均匀、电解液初始浸润效果更好、对电解液的保液能力好，并且具有降低的初始极化、减小的直流阻抗(DCR)，进而能够改善包含该极片的电池的性能。极片的电池的性能。极片的电池的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种极片及其制备方法


[0001]本申请涉及锂电池
，尤其涉及一种极片及其制备方法、二次电池、电池模块、电池包和用电装置。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为一种高性能二次电池，因其循环寿命长和环境友好等特点，被广泛应用于诸多领域。获得性能更好的锂离子电池是普遍的追求。
[0003]现有的极片中孔隙率小，孔隙分布不均匀，不利于电解液的浸润，对电解液的保有量不足，这使极片极化增大，进一步导致电池性能不理想。
[0004]为解决上述问题，现有技术中采用多种方式对极片造孔，但所得极片的孔隙率、孔隙分布等均不够理想，并且造孔过程还伴随有污染、腐蚀、成本高等问题。
[0005]因此，本领域急需开发一种孔隙率提高、孔隙分布均匀的极片。

技术实现思路

[0006]本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种孔隙率高、孔隙分布均匀的极片。
[0007]为了达到上述目的，本申请提供了一种极片，其包括集流体和设置于所述集流体至少一个表面上的极片材料层，所述极片材料层包括活性物质和导电剂，其中，所述极片材料层还包括式(I)的化合物：
[0008][0009]其中，R1与R2各自独立地选自氢、碳原子数为1
‑
6的链烷基、碳原子数为1
‑
6的链烷氧基、碳原子数为2
‑
6的链烯基、碳原子数为6
‑
20的芳基、羟基或氨基；其中所述链烷基、链烷氧基、链烯基和芳基各自独立地任选地被选自以下的基团中的至少一种所取代：碳原子数为1
‑
3的烷基、碳原子数为1
‑
6的烷基羟基、羟基、氨基、酰胺基、氰基、羧基、卤素；并且n为50
‑
10000的整数。
[0010]由此，本申请提供了一种极片，其孔隙率较高、孔隙分布更均匀。并且，本申请的极片电解液初始浸润效果更好、对电解液的保液能力好、具有降低的初始极化、减小的直流阻抗(DCR)。
[0011]在任意实施方式中，式(I)中，R1与R2各自独立地选自氢、碳原子数为1
‑
6的链烷基、碳原子数为2
‑
6的链烯基或苯基；其中所述链烷基、链烯基和苯基各自独立地任选地被选自以下的基团中的至少一种所取代：碳原子数为1
‑
3的烷基、羟基或氨基；可选地，R1选自碳原
子数为1
‑
6的链烷基、未取代的碳原子数为1
‑
6的链烯基或苯基，所述链烷基和苯基各自独立地任选地被碳原子数为1
‑
3的烷基或羟基取代；更可选地，R1选自乙基、异丙基、烯丙基、羟甲基或对羟基苯基；并且R2为氢。
[0012]在任意实施方式中，式(I)中，n为75
‑
5000的整数；可选地，n为100
‑
2000的整数。
[0013]以上，通过进一步选择式(I)中的各个基团和聚合单元数n，能够进一步改善极片的孔隙结构特性(如，孔隙率和分布均匀性)，并且能够进一步提高极片对电解液的“抓取”和保液能力，降低初始极化，减小DCR等。
[0014]在任意实施方式中，所述极片材料层包括0.1
‑
20重量％，可选地0.2
‑
10重量％的式(I)的化合物，基于所述极片材料层的总重量计。以上述含量包含式(I)的化合物的极片，其具有更好的电解液浸润效果。
[0015]在任意实施方式中，所述极片为负极极片。
[0016]在任意实施方式中，所述活性物质选自以下材料中的至少一种：人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料和钛酸锂。
[0017]通过选择负极活性物质，进一步提升负极极片的性能。
[0018]本申请的第二方面提供一种极片的制备方法，包括：
[0019](1)将活性物质、导电剂和式(I)的化合物的干混混合物、水、粘结剂在低于35℃的第一温度下混合，得到极片材料浆料，
[0020][0021]其中，R1、R2和n如上文所定义，
[0022](2)将所述极片材料浆料施加在集流体的至少一个表面上，干燥，得到极片。
[0023]以上，提供了本申请的极片的制备方法。其中，采用式(I)的化合物作为造孔剂，实现了对极片孔隙率、均匀性和一致性的改善，并改善了极片被电解液浸润的性能和对电解液的保液性能，从而改善了极片和包含该极片的电池的循环性能。
[0024]在任意实施方式中，所述极片材料浆料的固含量为40重量％
‑
70重量％，可选地为40重量％
‑
65重量％，更可选地为45重量％
‑
60重量％，基于所述极片材料浆料的总重量计。
[0025]在本申请的极片制备方法中，通过控制浆料的固含量可以控制并改善造孔效果。
[0026]通过控制造孔剂式(I)的化合物的加入量可以控制和改善造孔效果。
[0027]在任意实施方式中，所述第一温度为20
‑
30℃，可选地为22
‑
28℃，更可选地为25℃。选择这样的第一温度使式(I)的化合物在浆料制备期间能够溶于溶剂(如，水)中，以实现更理想的造孔效果。
[0028]在任意实施方式中，所述干燥在高于45℃的温度下，可选地在90℃
‑
150℃，更可选在115℃
‑
145℃，最可选在125
‑
135℃下进行。通过将干燥温度选择在上述范围内，可以获得理想的烘干速率，兼顾生产效率的同时，实现期望的造孔过程；所得到的极片结构更稳定，孔道更均匀，从而使极片性能更好。
[0029]在任意实施方式中，所述水为去离子水。进一步选择去离子水，能够减少杂质在极片内的残留，避免其对极片的电化学性能造成不良影响。
[0030]在任意实施方式中，所述极片是负极极片。
[0031]在任意实施方式中，所述活性物质选自以下材料中的至少一种：人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料和钛酸锂。进一步选择负极活性物质，能够进一步改善负极极片性能。
[0032]本申请的第三方面提供式(I)的化合物作为造孔剂的用途，
[0033][0034]其中，R1、R2和n如上文所定义。
[0035]以上，本申请提供了一种式(I)的化合物作为造孔剂的用途。该化合物用于造孔用途，操作简单、过程环保，所得到的孔隙率高、孔隙分布均匀。
[0036]在任意实施方式中，所述造孔剂用于对极片的极片材料层造孔。
[0037]在任意实施方式中，所述极片为负极极片。
[0038]当式(I)的化合物作为造孔剂用于对电池极片造孔时，除了能够提高孔隙率，改善孔隙分布均匀度之外，由于其保留在极片中，还能够改善极片被电解液的浸润性能、提高极片的电解液的保液性能，进而提高极片和电池的循环性能。
[0039]本申请的第四方面提供一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种极片，其包括集流体和设置于所述集流体至少一个表面上的极片材料层，所述极片材料层包括活性物质和导电剂，其中，所述极片材料层还包括式(I)的化合物：其中，R1与R2各自独立地选自氢、碳原子数为1
‑
6的链烷基、碳原子数为1
‑
6的链烷氧基、碳原子数为2
‑
6的链烯基、碳原子数为6
‑
20的芳基、羟基或氨基；其中所述链烷基、链烷氧基、链烯基和芳基各自独立地任选地被选自以下的基团中的至少一种所取代：碳原子数为1
‑
3的烷基、碳原子数为1
‑
6的烷基羟基、羟基、氨基、酰胺基、氰基、羧基、卤素；并且n为50
‑
10000的整数。2.根据权利要求1所述的极片，其中，R1与R2各自独立地选自氢、碳原子数为1
‑
6的链烷基、碳原子数为2
‑
6的链烯基或苯基；其中所述链烷基、链烯基和苯基各自独立地任选地被选自以下的基团中的至少一种所取代：碳原子数为1
‑
3的烷基、羟基或氨基；可选地，R1选自碳原子数为1
‑
6的链烷基、碳原子数为2
‑
6的链烯基或苯基，所述链烷基和苯基各自独立地任选地被碳原子数为1
‑
3的烷基或羟基取代；更可选地，R1选自乙基、异丙基、烯丙基、羟甲基或对羟基苯基；并且R2为氢。3.根据权利要求1或2所述的极片，其中，n为75
‑
5000的整数；可选地，n为100
‑
2000的整数。4.根据权利要求1至3中任一项所述的极片，其中所述极片材料层包括0.1
‑
20重量％，可选地0.2
‑
10重量％的式(I)的化合物，基于所述极片材料层的总重量计。5.根据权利要求1至4中任一项所述的极片，其中所述极片为负极极片。6.根据权利要求5所述的极片，其中所述活性物质选自以下材料中的至少一种：人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料和钛酸锂。7.一种极片的制备方法，包括：(1)将活性物质、导电剂和式(I)的化合物的干混混合物、水、粘结剂在低于35℃的第一温度下混合，得到极片材料浆料，其中，R1、R2和n如权利要求1所定义，

【专利技术属性】
技术研发人员：林江辉，赵延杰，李星，金海族，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：