电极材料、电极活性膜及其制备方法和应用技术

本申请涉及一种电极材料、电极活性膜及其制备方法和应用。该电极材料包括如下质量份数的各组分：65份～97.5份的电极活性材料、1份～15份的粘结剂、1份～15份的导电剂以及0.5份～5份的碳添加剂；碳添加剂具有三维贯通的孔道，孔道的孔径为50nm～300nm。上述电极材料包括具有三维贯通的孔道且孔道的孔径较大的碳添加剂。包括该电极材料制备而成的电极活性膜的电极片中，碳添加剂可以吸收和容纳部分电解液，在压实密度大的电极片或厚度较厚的电极片中可以生成离子传输通道。经由这些通道，电解液可以充分进入电极内部，润湿活性材料，提高电极活性材料的容量发挥，最终提高储能器件的能量密度。能量密度。能量密度。

【技术实现步骤摘要】
电极材料、电极活性膜及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及储能器件
，特别是涉及一种电极材料、电极活性膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]各种类型的储能装置可用于为电子设备供电，这些储能装置包括锂离子电池、超级电容以及燃料电池等。储能装置通常包括具有电极活性膜的负极电极片和正极电极片。电极片根据制备方法的不同包括湿法电极片和干法电极片。干法电极片和湿法电极片相比具有压实密度较大，能量密度较高等优点。
[0003]然而，传统的压实密度大的电极片或厚度较厚的电极片在使用过程中，电解液很难以进入电极内部，对电极材料的浸润不充分，进而影响活性材料的容量发挥。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要提供一种电极材料、电极活性膜及其制备方法和应用。该电极材料能够改善电极片对电解液的吸收，降低对活性材料的容量的影响。
[0005]第一方面，本申请提供一种电极材料，包括如下质量份数的各组分：
[0006]65份～97.5份的电极活性材料、1份～15份的粘结剂、1份～15份的导电剂以及0.5份～5份的碳添加剂；
[0007]所述碳添加剂具有三维贯通的孔道，所述孔道的孔径为50nm～300nm。
[0008]在一些实施例中，所述碳添加剂的孔隙率为30％～80％；
[0009]和/或，所述碳添加剂的平均粒径为1μm～10μm；
[0010]和/或，所述碳添加剂的平均粒径为所述电极活性材料的平均粒径的20％～40％。
[0011]在一些实施例中，所述电极活性材料为正极活性材料或负极活性材料；
[0012]所述正极活性材料包括锂镍钴锰氧化物、磷酸铁锂、锂镍钴铝氧化物、锂锰氧化物和锂钴氧化物中的至少一种；
[0013]所述负极活性材料包括天然石墨、合成石墨、硬碳、软碳、活性炭、硅、氧化硅、硅碳、锡、氧化锡和钛酸锂中的至少一种；
[0014]和/或，所述导电剂包括导电炭黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、乙炔黑和科琴黑中的至少一种。
[0015]第二方面，本申请提供一种电极活性膜，包括上述任一所述的电极材料。
[0016]第三方面，本申请提供一种电极活性膜的制备方法，包括：
[0017]将质量份数分别为65份～97.5份的电极活性材料、1份～15份的粘结剂、1份～15份的导电剂以及0.5份～5份的碳添加剂进行干混合处理，所述碳添加剂具有三维贯通的孔道，所述孔道的孔径为50nm～300nm，得到预混物；
[0018]将所述预混物压延成膜。
[0019]在一些实施例中，所述压延的次数为1次～10次；
[0020]和/或，所述压延的温度为50℃～250℃。
[0021]第四方面，本申请提供一种电极片，包括集流体和上述任一所述的电极活性膜或者上述任一所述的制备方法制备的电极活性膜，所述电极活性膜位于所述集流体至少一个表面之上。
[0022]在一些实施例中，所述电极活性膜的厚度为50μm～500μm。
[0023]第五方面，本申请提供一种上述任一所述的电极片的制备方法，包括：
[0024]将所述电极活性膜和所述集流体进行热复合。
[0025]在一些实施例中，所述热复合的温度为50℃～250℃。
[0026]第六方面，本申请提供一种储能装置，包括上述的电极片。
[0027]上述电极材料包括具有三维贯通的孔道且孔道的孔径较大的碳添加剂。包括该电极材料制备而成的电极活性膜的电极片中，碳添加剂可以吸收和容纳部分电解液，在压实密度大的电极片或厚度较厚的电极片中可以生成离子传输通道。经由这些通道，电解液可以充分进入电极内部，润湿活性材料，提高电极活性材料的容量发挥，最终提高储能器件的能量密度。
[0028]上述电极活性膜的制备方法为干法制备，在制备过程中不需要引入溶剂，避免了因使用溶剂而导致的碳添加剂的孔道被占据，进而造成的效率损失。干法制备能够使该电极活性膜对电极活性材料的容量发挥、储能器件的能量密度的提升效果较好。
附图说明
[0029]图1为本申请一实施例提供的碳添加剂颗粒的示意图，其中1(a)为碳添加剂颗粒的正面示意图，1(b)～(d)为不同孔道的碳添加剂颗粒的截面示意图；
[0030]图2为本申请实施例1提供的碳添加剂的扫描电镜图。
具体实施方式
[0031]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
[0032]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0033]本申请一实施例提供了一种电极材料，包括如下质量份数的各组分：
[0034]65份～97.5份的电极活性材料、1份～15份的粘结剂、1份～15份的导电剂以及0.5份～5份的碳添加剂；
[0035]碳添加剂具有三维贯通的孔道，孔道的孔径为50nm～300nm。上述电极材料包括具有三维贯通的孔道且孔道的孔径较大的碳添加剂。包括该电极材料制备而成的电极活性膜的电极片中，碳添加剂可以吸收和容纳部分电解液，在压实密度大的电极片或厚度较厚的电极片中可以生成离子传输通道。经由这些通道，电解液可以充分进入电极内部，润湿活性
材料，提高电极活性材料的容量发挥，最终提高储能器件的能量密度。
[0036]在该各组分的质量份数范围内，使用该电极材料制备电极活性膜时，碳添加剂的加入对电极活性膜的压实密度的损失较小，能够得到既具有较高压实密度，也具有较大容量的电极活性膜，进而实现较高的能量密度。同时，碳添加剂本身具有良好的导电性，可以降低电极活性膜中的导电剂的添加量，与导电剂协同作用来促进电子传导。
[0037]在该孔道的孔径范围内，使用该电极材料制备电极活性膜时，电极活性膜吸收和容纳电解液的效果较好。可选地，孔道的孔径为50nm、51nm、52nm、53nm、54nm、55nm、57nm、60nm、65nm、70nm、80nm、90nm、100nm、120nm、150nm、170nm、175nm、180nm、200nm、210nm、220nm、230nm、240nm、250nm、260nm、270nm、280nm、290nm、295nm、296nm、297nm、298nm、299nm或300nm。
[0038]参照图1，碳添加剂中的孔道为三位贯通的孔道，颗粒中的孔道可以为不相交的孔道，也可以为多条孔道相交形成的互联孔道。
[0039]可选地，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电极材料，其特征在于，包括如下质量份数的各组分：65份～97.5份的电极活性材料、1份～15份的粘结剂、1份～15份的导电剂以及0.5份～5份的碳添加剂；所述碳添加剂具有三维贯通的孔道，所述孔道的孔径为50nm～300nm。2.根据权利要求1所述的电极材料，其特征在于，所述碳添加剂的孔隙率为30％～80％；和/或，所述碳添加剂的平均粒径为1μm～10μm；和/或，所述碳添加剂的平均粒径为所述电极活性材料的平均粒径的20％～40％。3.根据权利要求1～2任一所述的电极材料，其特征在于，所述电极活性材料为正极活性材料或负极活性材料；所述正极活性材料包括锂镍钴锰氧化物、磷酸铁锂、锂镍钴铝氧化物、锂锰氧化物和锂钴氧化物中的至少一种；所述负极活性材料包括天然石墨、合成石墨、硬碳、软碳、活性炭、硅、氧化硅、硅碳、锡、氧化锡和钛酸锂中的至少一种；和/或，所述导电剂包括导电炭黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、乙炔黑和科琴黑中的至少一种。4.一种电极活性膜，其特征在于，包括权利要求1～3任一所述的电极材料。5.一种电极活性膜的制备方法，其特征在于，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：王臣，郑斌，黄智钧，陈玉奇，陈淮，刘伟强，
申请(专利权)人：深圳清研电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：