一种高容量的电池极片制备方法技术

本申请公开了一种高容量的电池极片制备方法，包括如下步骤：步骤S1、集流体双面微压：在所述金属集流体表面压出微坑；步骤S2、一涂烘干模压：在所述金属集流体表面涂覆第一层活性物质，并经过烘干程序后，在第一层活性物质的表面压出微结构；步骤S3、二涂烘干模压：在第一层活性物质及第一层活性物质微结构表面涂覆第二层活性物质，并经过烘干程序后，在第二层活性物质的表面压出微结构；步骤S4、n涂烘干造微：在第n

【技术实现步骤摘要】
一种高容量的电池极片制备方法


[0001]本申请电池领域，尤其涉及高容量的电池极片制备方法。

技术介绍

[0002][0003][0004]同等容量的电池，增加电极涂覆量，可减少极片层数、箔材、隔膜用量，达到提升能量密度与降低成本的双重效果。虽然增加电极涂覆量是提高电池能量密度的一条有效途径。现有制备厚极片的方法，大多为在集流体上涂覆更厚的活性物质层并进行辊压以提高压实密度，但问题在于，如果辊压力大，则可能压坏集流体，或导致极片的活性物质层中间隙过小过少，使得电解液的渗透出现很大问题，从而影响电池极片中活性锂离子或钠离子的传递，尤其降低了倍率性能及大电流充放电性能；而如果辊压力小，由于极片在电池封装过程中会进行注液，同时电池封装后的循环过程中，随着充放电的进行，SEI的不断生成等原因，极片的活性物质层会不断增厚，容易导致上层的部分极片活性物质层脱离极片，无法形成电接触，造成突然间电池容量大量衰减。
申请内容
[0005]为解决现有技术中存在的问题，本申请公开一种高容量的电池极片制备方法，所述极片包括金属集流体，及设置于所述金属集流体第一面和所述金属集流体第二面的活性物质，高容量的电池极片制备方法包括如下步骤：步骤S1、集流体双面微压：在所述金属集流体表面压出微坑；步骤S2、一涂烘干模压：在所述金属集流体表面涂覆第一层活性物质，并经过烘干程序后，在第一层活性物质的表面压出微结构；步骤S3、二涂烘干模压：在第一层活性物质及第一层活性物质微结构表面涂覆第二层活性物质，并经过烘干程序后，在第二层活性物质的表面压出微结构；步骤S4、n涂烘干造微：在第n
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1层活性物质表面涂覆第n层活性物质，并经过烘干程序后，在第n层活性物质的表面制造出微结构；其中，n≥3，本申请的目的是为了制造厚极片，提高厚极片的担载量，提高厚极片的结合力，防止厚极片掉粉或断片，同时也提高厚极片的倍率性能；现有制备厚极片的方法，大多为在集流体上涂覆更厚的活性物质层并进行辊压以提高压实密度，但问题在于，如果辊压力过大，则可能压坏集流体，或导致极片的活性物质层中间隙过小过少，使得电解液的渗透出现很大问题，从而影响电池极片中活性锂离子或钠离子的传递，尤其降低了倍率性能及大电流充放电性能，如果辊压力过小，由于极片在电池封装过程中会进行注液，同时电池封装后的循环过程中，随着充放电的进行，SEI的不断生成等原因，极片的活性物质层会不断增厚，容易导致上层的部分极片活性物质层脱离极片，无法形成电接触，造成突然间电池容量大量衰减；如果n小于3，则最多两层活性物质层，则无法提高极片担载量，且直接
涂覆就可以，不需要本申请的制备过程；而本申请中集流体的微坑结构提高了与第一层活性物质层的结合力及电接触，活性物质层间的微结构提高了活性物质层间的结合力，同时最上层活性物质层的微结构，极大提高了最上层活性物质层的表面积，增加了上层活性物质层从电解液中获取锂离子的点位，从而增强电池的倍率性能，另外，最上层活性物质层微结构中的凹处能够存储电解液，从而提高了电池内部电解液的数量，增强了电池的循环性能，由于电池充放电循环过程中，不断形成SEI等原因，电解液在不断消耗，这个问题在厚极片中更加严重，在循环后期，电池极片中的部分活性物质无法接触电解液，从而使得锂离子的传输变得困难，容易造成电池容量的大量快速衰减。
[0006]所述步骤S1中可通过轧辊轧制所述金属集流体以在金属集流体表面形成微坑分布，单个微坑的宽度不小于活性物质中活性物质颗粒的平均粒径，其中微坑宽度在10
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50微米(在现有电池体系中，负极石墨颗粒的平均粒径一般在20um以下，有些在10um以下，正极磷酸铁锂的平均粒径一般在10um以下，钴酸锂和锰酸锂的平均粒径一般在10
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20um，正极三元材料的评价粒径大多也在20um以下，活性物质颗粒通过粘结剂一起涂覆在金属集流体表面并烘干后，微坑的设置可以提高活性物质层与金属集流体的粘结力，当微坑宽度大于活性材料中活性颗粒的平均粒径时，则在金属集流体与活性物质层的结合面上，较多的活性物质颗粒处于微坑中，且微坑中同时存在粘结剂，则微坑中的粘结剂与活性物质颗粒能够共同增加活性物质层与金属集流体直接的结合力，同时活性物质层与金属集流体的电接触面积更大，整个电池的倍率性能更好；若微坑宽度小于活性物质颗粒的平均粒径，则微坑中大部分填充的是粘结剂及少量活性物质颗粒，则活性物质层与金属集流体直接的结合力相对较小，同时活性物质层与金属集流体的电接触面积相对变小，整个电池的倍率性能也相对降低；但不管微坑宽度是否大于活性物质颗粒的平均粒径，只要有微坑的存在，活性物质层与金属集流体的结合力就会大于没有微坑时），微坑面密度为80
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100点/mm2；所述轧辊预先经过激光毛化处理，使得所述轧辊表面均匀分布突刺，在轧制金属集流体过程中，突刺的尖端形成金属集流体表面的微坑，突刺的硬度大于850。
[0007]所述金属集流体为铝箔，在锂离子电池体系中，铝箔可作为金属集流体的正极，在钠离子电池体系中，铝箔既可以做金属集流体的正极也可以做金属集流体的负极。
[0008]所述步骤S2包括如下步骤：步骤S21、第一面一层涂覆烘干：在所述金属集流体的第一面上涂覆第一层活性物质后经历烘干过程形成第一面第一层活性物质层；步骤S22、第二面一层涂覆烘干：在所述金属集流体的第二面上涂覆第一层活性物质后经历烘干过程形成第二面第一层活性物质层；步骤S23、一涂后两面模压：对所述步骤S21形成的所述第一面第一层活性物质层及所述步骤S22形成的所述第二面第一层活性物质层的表面进行模压，所述模压过程包括通过表面具有微结构的模具分别或同时对所述第一面第一层活性物质层及所述第二面第一层活性物质层进行静压或辊压，以在所述第一面第一层活性物质层及所述第二面第一层活性物质层的表面分别形成凹凸不平的第一面第一层活性物质微结构及第二面第一层活性物质微结构，所述第一面第一层活性物质微结构及所述第二面第一层活性物质微结构对称设置，沿所述金属集流体厚度方向，所述第一面第一层活性物质微结构的凹处与所述第二面第一层活性物质微结构的凹处相对，所述第一面第一层活性物质微结构的凸处与所述
第二面第一层活性物质微结构的凸处相对，这样设置的好处在于，由于凹处相对于凸处的压应力更大，如果不相对，反而错开设置的话，会对金属集流体的相邻地区的上下两面的压力不同，从而对金属集流体的部分区域形成剪切力，容易造成金属集流体形成微裂纹，容易造成之后加工过程中，尤其对于卷绕类电芯，在卷绕过程中，对极片形成很大拉力，很容易造成极片断片，甚至随着之后电池充放电循环过程，极片会增厚，随之集流体的压力增大，也容易导致断片；所述第一面第一层活性物质微结构的凹处宽度大于所述第一面第一层活性物质微结构的凸处宽度，所述第二面第一层活性物质微结构的凹处宽度大于所述第二面第一层活性物质微结构的凸处宽度，这样设置的原因是由于凹处相对于凸处的压应力更大，可以提高模压的作用，反之模压就不能起到太大作用；模压过程除了具有减少活性物质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高容量的电池极片制备方法，所述极片包括金属集流体，及设置于所述金属集流体第一面和所述金属集流体第二面的活性物质，其特征在于，高容量的电池极片制备方法包括如下步骤：步骤S1、集流体双面微压：在所述金属集流体表面压出微坑；步骤S2、一涂烘干模压：在所述金属集流体表面涂覆第一层活性物质，并经过烘干程序后，在第一层活性物质的表面压出微结构；步骤S3、二涂烘干模压：在第一层活性物质及第一层活性物质微结构表面涂覆第二层活性物质，并经过烘干程序后，在第二层活性物质的表面压出微结构；步骤S4、n涂烘干造微：在第n
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1层活性物质表面涂覆第n层活性物质，并经过烘干程序后，在第n层活性物质的表面制造出微结构；其中，n≥3。2.根据权利要求1所述的一种高容量的电池极片制备方法，其特征在于，所述步骤S1中可通过轧辊轧制所述金属集流体以在金属集流体表面形成微坑分布，单个微坑的宽度不小于活性物质中活性物质颗粒的平均粒径，其中微坑宽度在10
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50微米，微坑面密度为80
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100点/mm2；所述轧辊预先经过激光毛化处理，使得所述轧辊表面均匀分布突刺，在轧制金属集流体过程中，突刺的尖端形成金属集流体表面的微坑。3.根据权利要求2所述的一种高容量的电池极片制备方法，其特征在于，所述金属集流体为铝箔。4.根据权利要求3所述的一种高容量的电池极片制备方法，其特征在于，所述步骤S2包括如下步骤：步骤S21、第一面一层涂覆烘干：在所述金属集流体的第一面上涂覆第一层活性物质后经历烘干过程形成第一面第一层活性物质层；步骤S22、第二面一层涂覆烘干：在所述金属集流体的第二面上涂覆第一层活性物质后经历烘干过程形成第二面第一层活性物质层；步骤S23、一涂后两面模压：对所述步骤S21形成的所述第一面第一层活性物质层及所述步骤S22形成的所述第二面第一层活性物质层的表面进行模压，所述模压过程包括通过表面具有微结构的模具分别或同时对所述第一面第一层活性物质层及所述第二面第一层活性物质层进行静压或辊压，以在所述第一面第一层活性物质层及所述第二面第一层活性物质层的表面分别形成凹凸不平的第一面第一层活性物质微结构及第二面第一层活性物质微结构，所述第一面第一层活性物质微结构及所述第二面第一层活性物质微结构对称设置，沿所述金属集流体厚度方向，所述第一面第一层活性物质微结构的凹处与所述第二面第一层活性物质微结构的凹处相对，所述第一面第一层活性物质微结构的凸处与所述第二面第一层活性物质微结构的凸处相对；所述第一面第一层活性物质微结构的凹处宽度大于所述第一面第一层活性物质微结构的凸处宽度，所述第二面第一层活性物质微结构的凹处宽度大于所述第二面第一层活性物质微结构的凸处宽度。5.根据权利要求4所述的一种高容量的电池极片制备方法，其特征在于，所述步骤S3包括如下步骤：步骤S31、第一面第二层涂覆烘干：在所述第一面第一层活性物质层的表面涂覆第二层
活性物质层后经过烘干步骤，形成第一面第二层活性物质层；步骤S32、第二面二层涂覆烘干：在所述第二面第一层活性物质层的表面涂覆第二层活性物质层后经过烘干步骤，形成第二面第二层活性物质层；步骤S33、二涂后两面模压：对所述步骤S31形成的所述第一面第二层活性物质层及所述步骤S32形成的所述第二面第二层活性物质层的表面进行模压，所述模压过程包括通过表面具有微结构的模具分别或同时对所述第一面第二层活性物质层及所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晶日，
申请(专利权)人：江西万泰新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：