一种复合极片及其制备方法和二次电池技术

本发明专利技术提供一种复合极片及其制备方法和二次电池。所述复合极片包括集流体以及设置在集流体至少一侧的活性物质层；所述活性物质层的至少一侧设置功能层；所述功能层包括功能添加剂、第一粘结剂和第一润滑剂的组合。本发明专利技术通过调控活性物质层和功能层的组成，使制备得到的复合极片具备高压实密度和高能量密度的同时，也具有电解液浸润性好、内阻低和寿命长的优点。的优点。的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种复合极片及其制备方法和二次电池


[0001]本专利技术属于电极片材料
，具体涉及一种复合极片及其制备方法和二次电池。

技术介绍

[0002]传统电池极片的生产过程大都采用湿法工艺，具体以水、N
‑
甲基吡咯烷或其它物质作为溶剂，将活性物质、导电剂、粘结剂、增稠剂以及溶剂等组分混合均匀后，涂布到集流体表面，然后通过烘烤装置对涂布电极进行烘烤以除去极片中的溶剂。湿法工艺由于涂布工艺简单且效率高而被广泛地应用于电池生产过程中，但湿法工艺存在能耗大、有机溶剂对环境有污染、回收成本高和极片粘结性能差的问题。
[0003]基于此，干法电极工艺得到快速发展，其最初是应用于超级电容器电极的生产领域，具体为将活性炭、导电剂和粘结剂均匀混合后，并将混合料进行纤维化处理，然后通过热辊压制备成自支撑干态膜，最后制备得到极片。
[0004]与湿法工艺相比，干法电极工艺在生产过程中避免使用成本高昂的有毒溶剂，同时降低了干燥过程中的能耗，可显著降低极片的生产成本。然而，干法工艺在电极生产过程中存在着许多工艺问题，主要体现在以下几个方面：1)由于电池活性材料具有较大的比重，在混料时活性物质、导电剂和粘结剂难以混合均匀，并且后续由于纤维化不均匀，辊压时难以得到柔韧的干态膜；2)若制备高压实密度的电极片，干态膜需要经过多次辊压，这样对设备的要求也大幅增加；3)干法电极工艺生产得到的极片具有较大的压实密度，且省去烘烤过程留下的孔洞，从而造成极片的浸润性能较差，故需要长时间注液，不利于提高电池的循环性能；4)粘结剂无法充分纤维化时，电极内部局部极化加剧，且会导致粘结剂的使用量增加，造成电极的内阻增加。
[0005]因此，在本领域中，亟需开发一种电极片及其制备工艺，不仅能够解决上述问题，制备得到的电极片具有良好的柔韧性和电化学性能。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种复合极片及其制备方法和二次电池。本专利技术通过调控活性物质层和功能层的组成，使制备得到的复合极片具备高压实密度和高能量密度的同时，也具有电解液浸润性好、内阻低和寿命长的优点。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种复合极片，所述复合极片包括集流体以及设置在集流体至少一侧的活性物质层；
[0009]所述活性物质层的至少一侧设置功能层；
[0010]所述功能层包括功能添加剂、第一粘结剂和第一润滑剂的组合。
[0011]本专利技术通过在活性物质层的至少一侧设置功能层，并进一步调控功能层的组成，使制备得到的复合极片具备高压实密度和高能量密度的同时，也具有电解液浸润性好、内
阻低和寿命长的优点。此外，功能添加剂的加入能够减少极片在首次循环过程中损失的不可逆容量以及提高电池的安全性能。第一润滑剂的加入有利于粘结剂充分的纤维化，能够减少粘辊现象，提升电极片的压膜质量。
[0012]优选地，所述功能层包括0.5％～30％的第一粘结剂、65％～99％的功能添加剂和0.5％～5％的第一润滑剂，优选为3％～15％的第一粘结剂、70％～95％的功能添加剂和0.5％～3％的第一润滑剂。
[0013]在本专利技术中，通过调控功能层中各组分的含量，使得极片具有高首次充放电效率、电解液浸润性好的优点。
[0014]在本专利技术中，第一粘结剂的含量为0.5％～30％，例如可以为0.5％、1％、2％、5％、10％、20％、30％等。
[0015]在本专利技术中，功能添加剂的含量为65％～99％，例如可以为65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、99％等。
[0016]在本专利技术中，第一润滑剂的含量为0.5％～5％，例如可以为0.5％、1％、2％、5％等。
[0017]优选地，所述第一粘结剂包括聚四氟乙烯、直链聚醚、聚偏二氟乙烯、聚酰亚胺、苯乙烯
‑
丁二烯共聚物、聚硅氧烷及其共聚物、乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物或支链聚醚中的任意一种或至少两种的组合。
[0018]在本专利技术中，聚硅氧烷及其共聚物例如可以为聚二甲基硅氧烷。
[0019]优选地，所述功能添加剂包括补锂添加剂、补钠添加剂、阻燃添加剂或导电剂中的任意一种或至少两种的组合。
[0020]优选地，所述补锂添加剂包括富锂化合物、二元锂化合物、锂粉或锂带中的任意一种或至少两种的组合。
[0021]优选地，所述补钠添加剂包括富钠化合物、钠粉或钠片中的任意一种或至少两种的组合。
[0022]优选地，所述阻燃添加剂包括二氧化硅、氧化铝、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁或多聚磷酸铵中的任意一种或至少两种的组合。
[0023]优选地，所述第一润滑剂包括纯度≥99.99％的高纯石墨、KS
‑
6导电石墨、二硫化钼或氮化硼中的任意一种或至少两种的组合。
[0024]优选地，所述活性物质层包括60％～98.5％的活性物质、0.5％～10％的导电剂、0.5％～25％的第二粘结剂和0.5％～5％的第二润滑剂，优选为80％～98％的活性物质、0.5％～5％的导电剂、1％～10％的第二粘结剂和0.5％～3％的第二润滑剂。
[0025]在本专利技术中，通过调控活性物质层中各组分的含量，使得活性层具有高的能量密度和压实密度。
[0026]在本专利技术中，活性物质的含量为60％～98.5％，例如可以为60％、70％、80％、90％、98.5％等。
[0027]在本专利技术中，导电剂的含量为0.5％～10％，例如可以为0.5％、1％、2％、5％、10％等。
[0028]在本专利技术中，第二粘结剂的含量为0.5％～25％，例如可以为0.5％、1％、2％、5％、10％、15％、20％、25％等。
[0029]在本专利技术中，第二润滑剂的含量为0.5％～5％，例如可以为0.5％、1％、2％、5％等。加入第二润滑剂有利于粘结剂充分的纤维化，能够减少粘辊现象，提升电极片的压膜质量。
[0030]优选地，所述活性物质包括正极活性物质或负极活性物质。
[0031]在本专利技术中，正极活性物质是指可作为电池正极材料的物质，例如可以为具有锂离子嵌入嵌出功能的材料诸如Li
x
MeO2，其中Me包括Mn、Ni或Co等过渡金属元素，x为锂的化学计量数。磷酸盐类正极材料如磷酸铁锂LiFePO4、磷酸锰铁锂(LiMn
x
Fe1‑
x
PO4)等；例如具有钠离子嵌入嵌出功能的材料诸如层状结构化合物Na
x
MeO2，其中Me包括Mn、Fe、Ni或Co等过渡金属元素，x为钠的化学计量数。普鲁士蓝化合物用A
x
MA[MB(CN)6]·
zH2O，其中A为碱金属离子，MA和MB为过渡金属离子。聚阴离子化合物的结构式为Na
x
M
y
[(XO
m
)
n
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合极片，其特征在于，所述复合极片包括集流体以及设置在集流体至少一侧的活性物质层；所述活性物质层的至少一侧设置功能层；所述功能层包括功能添加剂、第一粘结剂和第一润滑剂的组合。2.根据权利要求1所述的复合极片，其特征在于，所述功能层包括0.5％～30％的第一粘结剂、65％～99％的功能添加剂和0.5％～5％的第一润滑剂，优选为3％～15％的第一粘结剂、70％～95％的功能添加剂和0.5％～3％的第一润滑剂。3.根据权利要求1或2所述的复合极片，其特征在于，所述第一粘结剂包括聚四氟乙烯、直链聚醚、聚偏二氟乙烯、聚酰亚胺、苯乙烯
‑
丁二烯共聚物、聚硅氧烷及其共聚物、乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物或支链聚醚中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述功能添加剂包括补锂添加剂、补钠添加剂、阻燃添加剂或导电剂中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述补锂添加剂包括富锂化合物、二元锂化合物、锂粉或锂带中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述补钠添加剂包括富钠化合物、钠粉或钠片中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述阻燃添加剂包括二氧化硅、氧化铝、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁或多聚磷酸铵中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述第一润滑剂包括纯度≥99.99％的高纯石墨、KS
‑
6导电石墨、二硫化钼或氮化硼中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的复合极片，其特征在于，所述活性物质层包括60％～98.5％的活性物质、0.5％～10％的导电剂、0.5％～25％的第二粘结剂和0.5％～5％的第二润滑剂，优选为80％～98％的活性物质、0.5％～5％的导电剂、1％～10％的第二粘结剂和0.5％～3％的第二润滑剂；优选地，所述活性物质包括正极活性物质或负极活性物质；优选地，所述导电剂包括乙炔黑、Super
‑
P、碳纳米管、碳纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁丽平，娄豫皖，和祥运，陈海廷，万生辉，王卡，
申请(专利权)人：宁夏宝丰昱能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：