一种高面密度复合正极片及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高面密度复合正极片及其制备方法，涉及锂离子电池制备技术领域。所述高面密度复合正极片包括：设于中间的集流体；集流体设有上下两个表面；每个表面均由内至外依次涂布有内涂层和外涂层；其中，内涂层和外涂层的面密度不同，且外涂层中包括具有导电性的纳米金属颗粒。本发明专利技术所提供的高面密度复合正极片采用双层涂布技术，将不同的浆料涂覆在集流体上，通过在外涂层中加入高导电性的纳米银颗粒，增加极片敷料面密度的同时，避免极片的电阻率提升和正负极距离增加导致锂离子传输的难度增加，改善极片导电性能及电芯循环性能，并且其制作过程简单，电芯性能改善明显。显。显。

【技术实现步骤摘要】
一种高面密度复合正极片及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池制备
，更具体地说，涉及一种高面密度复合正极片及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li
+
在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li
+
从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。
[0003]锂离子电池优势显著，在储能领域、动力电池领域及便携式电子设备领域得到广泛的应用，已成为应用最普遍的化学储能器件之一。
[0004]随着锂离子电池的需求量增加，对锂离子的能量密度有了更高的要求，对于规模化储能，使用高能量密度锂离子电池能够降低成本；对于电动汽车，使用高能量密度锂离子电池能够增加续航。目前提升锂离子电池能量密度的途径主要有三种：
[0005](1)开发新型电池体系，提高比容量；
[0006](2)发展新型正极材料，提高正极电压；
[0007](3)提高极片面密度，减少极片长度，降低电芯质量。
[0008]相比于前两种途径，提高极片面密度在工业化生产过程中相对更加容易实现，以此发展提高极片面密度设计来提升电池能量密度受到广泛的关注。
[0009]但是单纯的提升极片的面密度会带来一系列的问题，主要在于由于极片面密度提升，导致涂层厚度增大，极片表层敷料和载流体之间的传输距离增大，电子传输的难度也增大，导致极片的电导率降低，电阻率上升；同时涂层厚度增大导致正负极距离增加导致锂离子传输距离增加，循环性能下降。
[0010]以下是本申请中所出现的英文名称和对应的中文含义：
[0011](1)Li
+
：是锂离子的简称，指的是一种离子化锂，常用于锂离子电池中作为电解质。在充放电过程中，Li
+
在正极和负极之间穿梭移动，从而实现电池的充放电。
[0012](2)NMP：N
‑
Methyl
‑2‑
pyrrolidone(N
‑
甲基吡咯烷酮)，是一种极性溶剂，在制备电池正极材料、导电浆料等方面得到广泛应用。
[0013](3)PVDF：Polyvinylidene fluoride(聚偏氟乙烯)，是一种高分子材料，常用于锂离子电池中作为隔膜材料或粘结剂。
[0014](4)C
‑
PVDF：Carbonized polyvinylidene fluoride(碳化聚偏氟乙烯)，是将PVDF在高温下加热转化为碳质材料的过程。C
‑
PVDF能够提高电极材料的导电性和机械强度。
[0015](5)PVA：Polyvinyl alcohol(聚乙烯醇)，是一种水溶性高分子化合物，可用于制备电解液、凝胶体等。
[0016](6)PEV：Polyethylene vinyl acetate(聚乙烯醋酸乙烯共聚物)，是一种聚合物，常用于制备锂离子电池中的正极材料。
[0017](7)PEG：Polyethylene glycol(聚乙二醇)，是一种水溶性聚合物，可用于制备电
解液、凝胶体等。
[0018](8)PMA：Poly(methyl acrylate)(聚甲基丙烯酸甲酯)，是一种聚合物，用于制备锂离子电池中的隔膜材料。
[0019](9)LFP：Lithium iron phosphate(磷酸铁锂)，是一种正极材料，具有高容量、低成本、安全性好等优点。
[0020](10)LCO：Lithium cobalt oxide(钴酸锂)，是一种正极材料，具有高能量密度、稳定性好等优点。但其价格较贵。
[0021](11)NCM：Nickel cobalt manganese(三元材料)，是一种多元材料，由镍、钴和锰组成，通常作为正极材料使用。
[0022](12)Super P：Super P Conductive Carbon Black，是一种导电碳黑粉末，用于制备电极材料中的导电浆料。
[0023](13)CNT：Carbon nanotube(碳纳米管)，是一种纳米级碳材料，具有高强度、导电性强等特点，用于制备电极材料中的导电浆料或增加材料的机械强度。
[0024](14)CarbonECP：Carbon enhanced current collector(碳增强型集流体)，是一种通过添加碳材料增强传导性能和电解液湿润性的电极集流体。
[0025](15)SEM：Scanning Electron Microscope(扫描电子显微镜)的缩写，是一种利用电子束对样品表面进行扫描成像的显微镜。它可以在高分辨率和大深度范围内观察样品表面形貌、微观结构等。
[0026](16)TEM：Transmission Electron Microscope(透射电子显微镜)的缩写，是一种利用电子束穿透样品进行成像的显微镜。TEM可以在高分辨率条件下观察材料的晶体结构、原子间距等细节。
[0027](17)PP：是Polypropylene(聚丙烯)的缩写，是一种热塑性聚合物，具有良好的化学稳定性、机械强度和耐高温性。

技术实现思路

[0028]为解决上述缺陷，本专利技术提供一种高面密度复合正极片，包括：
[0029]设于中间的集流体；
[0030]所述集流体设有上下两个表面；每个表面均由内至外依次涂布有内涂层和外涂层；
[0031]其中，所述外涂层中包括具有导电性的纳米金属颗粒。
[0032]优选地，所述纳米金属颗粒包括纳米金颗粒、纳米银颗粒、纳米铜颗粒、纳米铝颗粒、纳米钴颗粒、纳米镍颗粒、纳米锡颗粒和纳米铁颗粒中的一种或多种组合。
[0033]优选地，所述纳米金属颗粒为纳米金颗粒、纳米银颗粒和纳米银颗粒中的一种；
[0034]优选地，所述纳米金属颗粒占所述外涂层中各组分总质量百分数为0.5％
‑
2％。
[0035]优选地，所述纳米金属颗粒的粒径分布为5nm
‑
30nm；平均粒径为17nm。
[0036]优选地，所述内涂层包括内层正极活性材料、内层导电剂、内层粘结剂和内层溶剂；
[0037]所述外涂层包括外层正极活性材料、外层导电剂、所述纳米金属颗粒、外层粘结剂和外层溶剂。
[0038]此外，为解决上述问题，本专利技术还提供一种如上述所述高面密度复合正极片的制备方法，包括：
[0039]分别制备内涂层浆料和外涂层浆料；
[0040]将所述内涂层浆料和所述外涂层浆料依次涂覆在集流体的上下两个表面上，经过辊压、烘干和裁切，即得到所述高面密度复合正极片。
[0041]优选地，所述制备内涂层浆料，包括：
[0042]将内层溶剂置于反应容器中，加入内层粘结剂搅拌混合；
[0043本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高面密度复合正极片，其特征在于，包括：设于中间的集流体；所述集流体设有上下两个表面；每个表面均由内至外依次涂布有内涂层和外涂层；其中，所述外涂层中包括具有导电性的纳米金属颗粒。2.如权利要求1所述高面密度复合正极片，其特征在于，所述纳米金属颗粒包括纳米金颗粒、纳米银颗粒、纳米铜颗粒、纳米铝颗粒、纳米钴颗粒、纳米镍颗粒、纳米锡颗粒和纳米铁颗粒中的一种或多种组合；优选地，所述纳米金属颗粒为纳米金颗粒、纳米银颗粒和纳米银颗粒中的一种；优选地，所述纳米金属颗粒占所述外涂层中各组分总质量百分数为0.5％
‑
2％；优选地，所述纳米金属颗粒的粒径分布为5nm
‑
30nm；平均粒径为17nm。3.如权利要求1所述高面密度复合正极片，其特征在于，所述内涂层包括内层正极活性材料、内层导电剂、内层粘结剂和内层溶剂；所述外涂层包括外层正极活性材料、外层导电剂、所述纳米金属颗粒、外层粘结剂和外层溶剂。4.一种如权利要求3所述高面密度复合正极片的制备方法，其特征在于，包括：分别制备内涂层浆料和外涂层浆料；将所述内涂层浆料和所述外涂层浆料依次涂覆在集流体的上下两个表面上，经过辊压、烘干和裁切，即得到所述高面密度复合正极片。5.如权利要求4所述高面密度复合正极片的制备方法，其特征在于，所述制备内涂层浆料，包括：将内层溶剂置于反应容器中，加入内层粘结剂搅拌混合；搅拌混合3小时后，向所述反应容器中加入内层粘结剂，分散2小时
‑
3小时；向所述反应容器中加入内层活性物质，再加入所述内层溶剂调整流动性，即得到所述内涂层浆料。6.如权利要求5所述高面密度复合正极片的制备方法，其特征在于，所述内层溶剂包括NMP和/或水；所述内层粘结剂包括PVDF、C
‑
PVDF、PVA、PEV、PEG和PMA中的一种或多种；所述内层活性物质包括LFP粉末、LCO粉末和NCM粉末中的一种或多种；所述内层导电剂包括Super P、CNT和C...

【专利技术属性】
技术研发人员：董玉斌，刘克伟，闫筱炎，蔡子建，李纾黎，夏信德，
申请(专利权)人：广州鹏辉能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：