一种厚电极及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种厚电极及其制备方法与应用，涉及锂离子电池技术领域。具体而言，厚电极包括如下步骤制备得到：将电极活性组分、锂盐、导电剂、粘接剂和溶剂充分混合，将混合浆料升温至110℃～180℃后，将热的所述混合浆料与集流体复合，待冷却后得到厚电极。本发明专利技术提供的制备方法规避了常规工艺在进行厚电极制备时可能存在的易开裂、粘接能力差、无法工业化生产等缺陷；本发明专利技术提供的厚电极具有提高离子电导和电子电导效率的效果，使得所述厚电极具有充电能力提升、倍率性能提高等效果。同时，本发明专利技术的制备工艺无需N

【技术实现步骤摘要】
一种厚电极及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体而言，涉及一种厚电极及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池电极中的活性物质含量决定了电池可以输出的容量和能量密度大小，厚电极的设计意味着可以实现更高的能量输出，因而厚电极在锂电领域具有广阔的应用前景。但是，在厚电极中非活性物质(如集流体、隔膜)的占比低，极片厚度增加，同时极片迂曲度增加，电解液的浸润性降低(电极表层电解液浸润好，极片内部可能有更多闭合孔，使得电解液无法浸润)，最终导致离子在厚电极中的迁移路径增加，或是主材性能无法发挥，使得电池充电能力降低。
[0003]对于厚电极的制备，常采用如下的方法工艺：1)常规湿法涂布法：先将电极原料在溶剂中充分混合，再使用相转移、挤出等方法涂布在集流体上，随后在烘箱工段干燥除去溶剂并获得极片；但是，这种方法在涂布厚度增大时不容易干燥，且干燥后容易开裂剥落。2)干法混料法：先将电极原料在干燥状态充分混合后，加入粘接剂并充分搅拌或研磨，再将混合好的材料反复过辊辊压，使粘结剂充分舒展粘结主材，最后获得所需厚度极片与集流体复合。干法混料不存在开裂问题，但是，由于当极片厚度增大时，存在材料和集流体接触不紧密、乃至脱落的缺陷。3)其他制备工艺如等离子烧结技术、模板法、碳纳米管阵列、生物质烧结制得的厚电极适合小批量制备，不适应现有电池量产线。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一目的在于提供一种厚电极的制备方法，以解决现有技术中常规的电极制备工艺难以适配于厚电极的缺陷，同时解决厚电极由于厚度高、迂曲度大而导致的电化学性能受到离子和电子传递以及容量快速退化的制约的缺陷。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0006]一种厚电极的制备方法，包括如下步骤：将电极活性组分、锂盐、导电剂、粘接剂和溶剂充分混合，将混合浆料升温至110℃～180℃后，将升温后的所述混合浆料与集流体复合，待冷却后得到厚电极。
[0007]优选地，所述电极活性组分包括钴酸锂、磷酸铁锂、三元材料(如NCM811、NCM622、NCM523等)、富锂锰基材料或锰酸锂中的至少一种；或者，所述电极活性组分包括石墨材料、无定型炭、钛氧化合物或硅碳复合材料中的至少一种。
[0008]优选地，所述锂盐四氟硼酸锂(LiBF4)、双磺酰亚胺锂(LiFSI)、二氟磷酸锂(LiPF2O2)、双(三氟甲烷)磺酰亚胺锂(LiTFSI)、六氟磷酸锂(LiPF6)、二草酸硼酸锂(LiDFOB)、4,5
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二氰基
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三氟甲基咪唑锂(LiDTI)、高氯酸锂(LiClO4)或六氟砷酸锂(LiAsF6)中的至少一种。
[0009]优选地，所述导电剂包括导电炭黑、工业炉黑、高温石墨化炭黑、乙炔黑、碳纳米纤维、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、单层或多层石墨烯中的至少一种。
[0010]优选地，所述粘接剂包括聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氧化乙烯(PEO)、聚偏氟乙烯
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六氟丙烯(PVDF
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HFP)、偏二氟乙烯(VF2)、聚丙烯酸(PAA)、丁苯橡胶(SBR)、聚酰胺(PAI)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯亚胺(PEI)或聚酰亚胺(PI)中的至少一种。
[0011]优选地，所述溶剂包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、丁酸甲酯(MB)、丙酸乙酯(EP)、二甲基亚砜(DMSO)、苯乙酮、苯甲酸酯和苯甲酸乙酯中的至少一种；更优选地，所述溶剂的沸点≥150℃。
[0012]更优选地，所述溶剂包括碳酸乙烯和碳酸丙烯，且所述碳酸乙烯和所述碳酸丙烯的体积比为1：1。
[0013]本专利技术的第二目的在于提供一种所述的厚电极的制备方法制得的厚电极；
[0014]优选地，所述厚电极为锂离子电池正极或锂离子电池负极。
[0015]优选地，所述厚电极的厚度为100μm～1000μm。
[0016]本专利技术的第三目的在于提供所述的厚电极在锂离子电池领域的用途；包括但不限于包含有所述厚电极的锂离子电池的制备、包含有所述厚电极的用电器的制备等均属于本专利技术的用途内。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的制备方法规避了常规工艺在进行厚电极制备时可能存在的易开裂、粘接能力差、无法工业化生产等缺陷；本专利技术所制得的厚电极相较于传统厚电极，具有固态多孔性质，具有提高离子电导和电子电导效率的效果，进而使得所述厚电极具有充电能力提升、倍率性能提高的效果。同时，本专利技术的制备工艺无需N
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甲基吡咯烷酮(NMP)等溶剂，节约成本，且不需要对极片的烘烤或烧结工序，不存在不安全气体排放，更加环保安全。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1公开了试验例克容量
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循环圈数性能对比图；
[0020]图2公开了试验例中面积容量
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循环圈数性能对比图。
具体实施方式
[0021]下面将结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0022]本专利技术通过如下具体的实施方式进行：一种厚电极的制备方法，包括如下步骤：将
电极活性组分、锂盐、导电剂、粘接剂和溶剂充分混合，将混合浆料升温至110℃～180℃后，将升温后的所述混合浆料与集流体复合，待冷却后得到厚电极。
[0023]需要注意的是，所述的“将混合浆料升温至110℃～180℃”是本专利技术中唯一涉及的升温操作，即本专利技术中在所述厚电极的制备方法中不含有干燥步骤；同时，本专利技术所制得的厚电极在组装电池时也不需要其他升温操作(如烘烤或烧结等常规步骤)。
[0024]还需要注意的是，在进行所述的“将混合浆料升温至110℃～180℃”，操作人员应当尽快地进行“所述混合浆料与集流体复合”的操作，即保证所述混合浆料趁热进行复合。
[0025]当进行升温时，特定的粘接剂可以溶解在特定的有机溶剂中并形成凝胶，但在室温下粘接剂与溶剂相分离并形成连续的粘接剂
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溶剂网络，也即一种双连续电解质的网络交织结构。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种厚电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将电极活性组分、锂盐、导电剂、粘接剂和溶剂充分混合，将混合浆料升温至110℃～180℃后，将升温后的所述混合浆料与集流体复合，待冷却后得到厚电极。2.根据权利要求1所述的厚电极的制备方法，其特征在于，所述电极活性组分包括钴酸锂、磷酸铁锂、三元材料、富锂锰基材料或锰酸锂中的至少一种；或者，所述电极活性组分包括石墨材料、无定型炭、钛氧化合物或硅碳复合材料中的至少一种。3.根据权利要求1所述的厚电极的制备方法，其特征在于，所述锂盐包括四氟硼酸锂、双磺酰亚胺锂、二氟磷酸锂、双(三氟甲烷)磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、二草酸硼酸锂、4,5
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二氰基
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三氟甲基咪唑锂、高氯酸锂或六氟砷酸锂中的至少一种。4.根据权利要求1所述的厚电极的制备方法，其特征在于，所述导电剂包括导电炭黑、工业炉黑、高温石墨化炭黑、乙炔黑、碳纳米纤维、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、单层或多层石墨烯中的至...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雅静，蔡昊，冯威，邹枫，刘静，杨红新，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：