一种多孔极片制作方法及锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种多孔极片制作方法，包括如下步骤：S1、将活性物质、导电剂和粘结剂均匀分散到溶剂中，得到浆料；S2、将浆料按照一定面密度均匀涂布在集流体上；S3、在涂布后的浆料正上方使用高压气体将成膜添加剂通过微孔垂直喷射进入浆料；S4、经过烘箱烘干后得到烘干的极片；S5、将烘干的极片经过辊压，得到产品多孔极片。本发明专利技术制作方法能在电极上形成垂直于电极的孔隙，降低锂离子的传输距离，增加电池的倍率性能、循环性能和充电速度；通过将正极成膜添加剂添加到正极，负极成膜添加剂添加到负极，可以使成膜添加剂充分与电极反应形成SEI膜；比成膜添加剂均匀分散到电池中具有更高的使用效率，可以减少成膜添加剂的使用量，降低成本。降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔极片制作方法及锂离子电池


[0001]本说明书一个或多个实施例涉及锂离子电池
，尤其是涉及一种多孔极片制作方法及锂离子电池。

技术介绍

[0002]随着社会的快速发展，现有的锂离子电池主要向着高倍率方向发展。目前行业内主要通过材料纳米化、多孔化、极片面密度降低、端面焊结构等，减小锂离子扩散路径、增加过流面积提高电池大电流充放电性能。
[0003]其中，通过使极片形成具有高的空隙率能够使得锂离子电池具有更高的倍率性能和循环性能。
[0004]例如，中国公开号为CN105633350A的专利公开了一种适用于锂离子电池领域,提供了种多孔极片的制备方法,包括以下步骤:将造孔剂与浆料混合后涂布于极片上；将极片在100
‑
150℃下进行烘烤,获得多孔极片；所述极片的孔隙率为35
‑
45％。本专利技术还提供了一种含有上述多孔极片的锂离子电池。本专利技术提供的多孔极片具有更高的孔隙率,进而具有更高的保液量。包含所述极片的锂离子电池,具有更高的倍率性能和循环性能。同时形成的孔洞便于气体排除,增加了电池寿命。本专利技术提供的多孔极片及其制备方法、包含所述多孔极片的锂离子电池,制备方法简单,操作简便,可进行工业化生产。但是，由于该专利利用匀浆时加入造孔剂，极片烘烤时造孔剂挥发得到多孔电极。导致此方法造孔剂增加成本，电极孔隙不是垂直于电极，离子传递通道曲折。
[0005]再例如，中国公开号为CN111755660A的专利公开了一种电极极片及其制备方法与应用,所述电极极片,包括活性物质、导电剂、粘结剂和集流体,所述电极极片的厚度为0.5
‑
4mm,所述电极极片上均布直径为0.1
‑
0.3mm的孔,孔间距为2
‑
5mm。该极片厚度可达3mm以上,同样不抽真空情况下,该多孔极片的电解液浸润速度比普通极片加快2h以上,提高了从加电解液到化成的时间效率；该极片的应用缩短了离子在电解液与电极材料中的传输路径,使用该极片的电池在不同电流密度下倍率放电性能提高了约5％。但是，该专利利用物理方法使用针在电极上打孔，此方法会导致活性物质破碎降低电池性能，并且针的摩擦会引入金属异物。
[0006]又例如，中国公开号为CN112151743A的专利公开了一种厚电极的造孔方法及其产品和用途,所述造孔方法包括将粘度为6000mPa
·
s
‑
9000mPa
·
s的浆料涂布在表面粗糙度Ra≥1um的集流体的表面,烘干,得到所述厚电极；上述方法所得厚电极的活性物质层中包含由极片表面到集流体表面的气道,有效解决了厚电极电解液浸润性差、锂离子迁移路径长、浓差极化大的问题,进而提升了厚电极锂离子电池的电化学性能；且上述造孔方法大大简化了厚电极造孔的流程,降低了厚电极造孔的成本。但是该专利利用涂布时气流在电极下方吹气造孔，此方法集流体必须有孔，集流体容易断裂。
[0007]综上所述，现有技术中还未出现一种相对完善的在电极上进行造孔的方法。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本说明书的第一个目的在于提供一种多孔极片制作方法。本专利技术制作方法将活性物质、导电剂、粘结剂均匀分散到溶剂中得到浆料，将浆料涂布在集流体上，在涂布后的浆料上方使用高压气体将成膜添加剂通过微孔垂直喷射进入浆料，经过烘箱烘干后得到烘干的极片，最后烘干的极片经过辊压达到一定的厚度得到所述的极片。
[0009]本说明书的第二个目的在于提供一种包括上述制作方法制得的多孔极片的锂离子电池。
[0010]基于上述第一项目的，本说明书提供如下技术方案：
[0011]一种多孔极片制作方法，包括如下步骤：
[0012]S1、将活性物质、导电剂和粘结剂均匀分散到溶剂中，得到浆料；
[0013]S2、将浆料按照一定面密度均匀涂布在集流体上；
[0014]S3、在涂布后的浆料正上方使用高压气体将成膜添加剂通过微孔垂直喷射进入浆料；
[0015]S4、经过烘箱烘干后得到烘干的极片；
[0016]S5、将烘干的极片经过辊压，得到产品多孔极片。
[0017]作为一种实施方式，步骤S1中，所述活性物质、导电剂和粘结剂质量比为90
‑
96:1.5
‑
5:1.5
‑
3。
[0018]作为一种实施方式，所述活性物质为正极活性物质或负极活性物质；所述正极活性物质选自镍钴锰酸锂、镍锰酸锂、镍钴铝酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂中的一种或多种；所述负极活性物质选自石墨、硬炭、软碳、硅负极、钛酸锂中的一种或多种。
[0019]作为一种实施方式，所述导电剂选自炭黑、碳纳米管、石墨烯、导电石墨、碳纤维中的一种或多种。
[0020]作为一种实施方式，所述粘结剂选自丁苯橡胶、聚偏氟乙烯、聚丙烯酸、聚四氟乙烯、聚乙烯醇中的一种或多种。
[0021]作为一种实施方式，步骤S2中，所述一定面密度为10
‑
50mg/cm2。
[0022]作为一种实施方式，步骤S3中，所述成膜添加剂为正极成膜添加剂或负极成膜添加剂；所述正极成膜添加剂选自1,3丙烯磺酸内酯、甲烷二磺酸亚甲酯、顺丁烯二酸酐、硫酸乙烯酯等一种或多种；所述负极成膜添加剂选自碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、乙烯基碳酸乙烯酯、1,3丙烯磺酸内酯的一种或多种。
[0023]作为一种实施方式，步骤S3中，所述高压气体为氦气。
[0024]作为一种实施方式，步骤S3中，所述微孔的直径1
‑
1000μm，优选10
‑
100μm；所述成膜添加剂喷射进入浆料的密度为1
‑
200个射入点位/mm2。
[0025]作为一种实施方式，步骤S4中，所述烘箱的温度为70
‑
105℃；烘干时间为0.5
‑
3h。
[0026]作为一种实施方式，步骤S5中，所述辊压后极片的厚度为0.1
‑
0.3mm。
[0027]基于上述第二项目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0028]一种锂离子电池，包括上述制作方法制得的正极片和负极片。
[0029]所述锂离子电池按照正极片、隔膜、负极片顺序堆叠或卷绕成的卷芯，卷芯封装后注入电解液，然后密封即制得产品。
[0030]作为一种实施方式，所述电解液中含有成膜添加剂，所述电解液中的成膜添加剂
和极片中成膜添加剂总重量占的电解液重量的1
‑
5％。
[0031]与现有技术相比较，本专利技术具有如下有益效果：
[0032]1)本专利技术极片制作方法中，使用成膜添加剂区别于造孔剂，集流体涂布后通过高压气流垂直喷射入成膜添加剂，成膜添加剂可以在喷射注液后融入电解液中，在电极上形成垂直于电极的孔隙，降低锂离子的传输距离，增加电池的倍率性能、循环性能和充电速度。
[0033]2)通过将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔极片制作方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将活性物质、导电剂和粘结剂均匀分散到溶剂中，得到浆料；S2、将浆料按照一定面密度均匀涂布在集流体上；S3、在涂布后的浆料正上方使用高压气体将成膜添加剂通过微孔垂直喷射进入浆料；S4、经过烘箱烘干后得到烘干的极片；S5、将烘干的极片经过辊压，得到产品多孔极片。2.根据权利要求1所述的多孔极片制作方法，其特征在于：步骤S1中，所述活性物质、导电剂和粘结剂质量比为90
‑
96:1.5
‑
5:1.5
‑
3。3.根据权利要求2所述的多孔极片制作方法，其特征在于：所述活性物质为正极活性物质或负极活性物质；所述正极活性物质选自镍钴锰酸锂、镍锰酸锂、镍钴铝酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂中的一种或多种；所述负极活性物质选自石墨、硬炭、软碳、硅负极、钛酸锂中的一种或多种。4.根据权利要求2所述的多孔极片制作方法，其特征在于：所述导电剂选自炭黑、碳纳米管、石墨烯、导电石墨、碳纤维中的一种或多种。5.根据权利要求2所述的多孔极片制作方法，其特征在于：所述粘结剂选自丁苯橡胶、聚偏氟乙烯、聚丙烯酸、聚四氟乙烯、聚乙烯醇中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的多孔极片制作方法，其特征在于：步骤S2中，所述一定面密度为10
‑
50mg/cm2。7.根据权利要求1所述的多孔极片制作方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：包锡洋，高华文，胡景博，姜涛，陈慧明，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：