极片及包含其的二次电池制造技术

本申请提供了一种极片及包含其的二次电池。二次电池包括极片，极片包括集流体、底涂层和活性物质层；集流体表面沿远离集流体的方向依次设有底涂层和活性物质层；所述底涂层包括碳纳米材料与导电聚合物接枝的复合导电剂和底涂层粘结剂。采用本申请的二次电池集流体表面的底涂层薄且致密，可以保护集流体表面的氧化膜使之不被破坏，抑制了电解液对集流体的腐蚀，从而提升二次电池的安全性、电池寿命、倍率性能及循环性能。性能及循环性能。性能及循环性能。

【技术实现步骤摘要】
极片及包含其的二次电池


[0001]本申请涉及电池
，尤其涉及一种极片及包含其的二次电池。

技术介绍

[0002]近年来，二次电池的应用领域越来越广泛，其被广泛应用于新能源汽车领域。锂离子电池成为了高续航能力汽车的首选，其中，集流体是电池中的关键部件，直接决定电池的循环寿命和性能；铝箔因其高导电性、低密度和低成本的特性被开发最主要的正极集流体。
[0003]然而，铝箔在锂离子电解液中的稳定性受到质疑，其自然形成的Al2O3表面不足以抵抗电解液的腐蚀。尤其是在超过3.0V的高压下，电解液中的锂盐会侵蚀铝箔并将其氧化成Al3+离子溶解到电解液中。无法满足现有高能量密度体系电池对于正极集流体的需求，因此铝箔在锂离子电解液中的被腐蚀问题是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]为了达到上述目的，本申请第一方面提供了一种极片，该极片包括集流体、底涂层和活性物质层；所述集流体表面沿远离所述集流体的方向依次设有底涂层和所述活性物质层；所述底涂层包括碳纳米材料与导电聚合物接枝的复合导电剂和底涂层粘结剂。
[0005]底涂层作为集流体与活性物质之间的缓冲层，可以防护集流体，避免活性物质直接接触铝箔带来的表面氧化层破损的问题，进而提高二次电池的安全性、倍率性能及循环性能。
[0006]在任意实施方式中，所述极片包括集流体、底涂层和活性物质层；所述集流体表面沿远离所述集流体的方向依次设有底涂层和活性物质层；底涂层包括碳纳米材料与导电聚合物接枝的复合导电剂和底涂层粘结剂。
[0007]在任意实施方式中，碳纳米材料包括碳纳米管、碳纳米纤维和石墨烯，优选为碳纳米管。
[0008]在任意实施方式中，导电聚合物包括聚吲哚、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚芳香烃、聚苯硫醚、聚咔唑中的一种或多种，优选为聚吲哚、聚吡咯、聚苯胺。
[0009]在任意实施方式中，底涂层粘结剂包括油性粘接剂，包括聚偏氟乙烯及其改性粘结剂的一种或多种。
[0010]在任意实施方式中，碳纳米材料与导电聚合物接枝的复合导电剂与底涂层粘结剂的质量比为100：(0.5
‑
2)。
[0011]在任意实施方式中，碳纳米管包括单臂、双臂、多臂中的任一种或多种的混合，优选为单臂。
[0012]在任意实施方式中，底涂层与活性物质层的厚度比值为1：600
‑
1：25，优选为1：100
‑
1：50。
[0013]在任意实施方式中，底涂层的厚度不超过2um，优选0.8
‑
1.2um。
[0014]在任意实施方式中，活性物质层的厚度为50
‑
300um。
[0015]在任意实施方式中，极片包括正极极片；正极极片的集流体为厚度5
‑
20um的铝箔。
[0016]在任意实施方式中，所述集流体包括等离子预处理后的铝箔。
[0017]在任意实施方式中，所述正极极片包含正极活性物质层；所述正极活性物质层包括正极活性物质；所述正极活性物质包括镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、富锂锰基中的一种或多种。
[0018]在任意实施方式中，所述正极活性物质层由以下重量份的组分组成：粘结剂1
‑
5份，正极活性物质90
‑
97份，多臂碳纳米管1
‑
5份。
[0019]在任意实施方式中，所述正极极片底涂层与所述正极活性物质层的厚度比值为1:600
‑
1：25，优选为1：100
‑
1：50。
[0020]在任意实施方式中，所述正极活性物质层的厚度为50～300um。
[0021]本申请的第二方面提供一种碳纳米管与导电聚合物接枝的复合导电剂的复合材料制备方法，包括如下步骤：
[0022]1)提供羟基化碳纳米管，将碳纳米管经过过氧化氢溶液处理得到羟基化的碳纳米管；
[0023]2)将羟基化碳纳米管加入N，N
‑
二甲基甲酰胺溶剂中，超声分散，然后加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，进行加热搅拌，反应后得到烯基化碳纳米管；
[0024]3)将3
‑
氨基苯硫酚和导电聚合物单体溶解于三氯甲烷中，过硫酸钾溶解在盐酸溶液中，冰水浴条件下将两种溶液混合，静置反应后，过滤洗涤、真空干燥，得到巯基化导电聚合物；
[0025]4)将烯基化碳纳米管与巯基化导电聚合物加入无水乙醇中，超声分散，在50
‑
60℃下进行紫外光照射反应30
‑
45min，过滤洗涤、真空干燥，得到碳纳米管与导电聚合物接枝的复合导电剂。
[0026]本申请的第三方面提供一种极片的制备方法，包括如下步骤：
[0027](1)在60
‑
110重量份的NMP溶剂中，加入80
‑
90重量份的所述碳纳米管与导电聚合物接枝的复合导电剂，超声分散得底涂液；
[0028](2)取所述集流体，将制备好的所述底涂液涂覆在所述集流体的两面，干燥形成所述底涂层，得极片A；
[0029](3)将活性物质浆料涂覆在步骤1)中得到的所述极片A的所述底涂层上，干燥形成所述活性物质层，得极片B，即得。
[0030]本申请的第四方面提供一种二次电池，包括本申请第一方面提供的极片。
[0031]本申请的第五方面提供一种用电装置，包括本申请的第四方面的二次电池。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1是本申请一实施方式提供的锂离子电池用复合极片的结构示意图；
[0034]图2是本申请一实施方式提供的复合正极片的SEM图；
[0035]图3是本申请一对比例的正极片的SEM图；
[0036]图4是本申请一实施例提供的一种电池包的示意图。
[0037]图5是本申请一实施方式的二次电池用作电源的用电装置的示意图。
[0038]附图标记说明：(正极)集流体1；底涂层2；(正极极片)活性物质层3。
具体实施方式
[0039]以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本申请的负极极片、二次电池和用电装置的实施方式。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本申请而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。
[0040]本申请所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种极片，其特征在于，包括集流体、底涂层和活性物质层；所述集流体表面沿远离所述集流体的方向依次设有底涂层和所述活性物质层；所述底涂层包括碳纳米材料与导电聚合物接枝的复合导电剂和底涂层粘结剂。2.如权利要求1所述的极片，其特征在于，所述碳纳米材料包括碳纳米管、碳纳米纤维和石墨烯，优选为碳纳米管。3.如权利要求1
‑
2所述的极片，其特征在于，所述导电聚合物包括聚吲哚、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚芳香烃、聚苯硫醚、聚咔唑中的一种或多种，优选为聚吲哚、聚吡咯、聚苯胺。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的极片，其特征在于，所述底涂层粘结剂包括油性粘结剂，包括聚偏氟乙烯及其改性粘结剂的一种或多种。5.如权利要求1
‑
4任一项所述的极片，其特征在于，所述碳纳米材料与导电聚合物接枝的复合导电剂与所述底涂层粘结剂的质量比为100：(0.5
‑
2)。6.如权利要求2
‑
5任一项所述的极片，其特征在于，所述碳纳米管包括单臂、双臂、多臂中的任一种或多种的混合，优选为单臂。7.如权利要求1
‑
6任一项所述的极片，其特征在于，所述底涂层与所述活性物质层的厚度比值为1:600
‑
1：25，优选为1：100
‑
1：50。8.如权利要求1
‑
7任一项所述的极片，其特征在于，所述底涂层的厚度不超过2um，优选0.8
‑
1.2um。9.如权利要求1
‑
8任一项所述的极片，其特征在于，所述活性物质层的厚度为50
‑
300um。10.如权利要求1
‑
9任一项所述的极片，其特征在于，所述极片包括正极极片；所述正极极片的所述集流体为厚度5
‑
20um的铝箔。11.如权利要求10所述的极片，其特征在于，所述集流体包括等离子预处理后的铝箔。12.如权利要求10
‑
11任一项所述的极片，其特征在于，所述正极极片包含正极活性物质层；所述正极活性物质层包括正极活性物质；所述正极活性物质包括镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、富锂锰基中的一种或多种。13.如权利要求10
‑
12任...

【专利技术属性】
技术研发人员：严观福生，任苗苗，靳超，代志鹏，
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：