【技术实现步骤摘要】
本申请属于锂离子电池，具体涉及低迂曲度电极、其制备方法、锂离子电池和电化学装置。
技术介绍
1、目前，随着科学技术的不断发展，锂离子电池的应用领域由便携式的电子产品扩展到了电动汽车、储能电源、航空领域等。尤其电动汽车、储能等大型电动设备，在保证安全性的前提下对锂离子电池的倍率和循环寿命的要求越来越高。
2、极片的迂曲度是影响电解液浸润和li+传导的重要指标，较低的迂曲度有利于电解液的浸润，锂离子在电极中的空隙传导受到的阻碍降低，形成较好的导电网络可以有效的提高锂离子电池倍率性能和循环寿命。
技术实现思路
1、针对现有技术中的不足，本申请提供了电极、其制备方法、超高倍率锂离子电池和电化学装置，主要解决目前锂离子电池倍率和循环寿命差等问题。本申请通过低温冷冻干燥正负极电极浆料，得到具有多个与集流体界面垂直颗粒簇，所述颗粒簇之间形成有通道的低迂曲度的电极。低迂曲度的电极有利于电解液的渗透和li+的传导，使得锂离子电池表现出超高倍率性能和优良的循环寿命，从而满足锂离子电池的高性能要求。
2、本申请的第一个方面提供了一种电极，所述电极包括活性材料层和集流体，所述活性材料层具有多个与集流体界面垂直颗粒簇，所述颗粒簇之间形成通道，所述通道的长度为20-8000μm，所述通道的孔径为0.05-50μm；所述活性材料层的孔隙率为10-80％；所述电极的迂曲度t的范围值为1-40。
3、孔径在本申请所述范围内有利于li+的传输和传导，电池的倍率、循环、高低温等电化学
4、孔隙率低于10％时，则电解液的量少，不利于li+的传导和循环性能，因为在循环过程中，电解液会分解，如果电解液少，循环后期，会因为电解液干枯而导致循环跳水。
5、迂曲度越低，说明li+传输的距离越短，越有利于电性能的发挥。
6、作为优选方案，所述通道的长度为100-1200μm，所述通道的孔径为0.5-20μm，所述活性材料层的孔隙率为30-50％，所述迂曲度t的范围值为2-8；作为优选，所述迂曲度t的范围值为2-4。
7、通道长度是指li+电极中，从靠近集流体一侧，传输到极片表面的距离。极片活性材料层单层厚度优选为50-150μm，迂曲度优选为2-8，所以通道长度优选为100-1200μm。
8、极片孔径是根据粉体颗粒大小决定，导电剂粒径最小，d50为40-50nm左右，最大是活性材料，d50为2-16μm，由这些大小球组成的孔径大小优选为0.5-20μm。
9、本申请的第二个方面提供了所述电极的制备方法，所述电极为正极或负极，所述方法包括以下步骤：
10、s1，制备包括正极或负极活性材料、导电剂、粘结剂和溶剂的浆料；
11、s2，将浆料涂敷在集流体上；
12、s3，将涂敷浆料的集流体立即水平置于冷冻干燥机中进行冷冻干燥，使溶剂直接从固体升华为气体，形成多个与集流体界面垂直颗粒簇，且所述颗粒簇之间形成有通道的电极。
13、作为优选方案，所述溶剂包括水和/或二甲基吡咯烷酮(nmp)。
14、作为优选方案，所述电极的活性材料层的单层厚度为20-200μm，优选为50-150μm。
15、作为优选方案，所述浆料中固含量为20-90％，优选浆料中固含量为40-85％。
16、作为优选方案，在冷冻干燥机中冷冻干燥时，参数如下：-60℃～0℃，-0.85mpa～-0.1mpa，冷冻干燥4-40h。
17、冷冻干燥的参数主要是根据溶剂挥发的性能特点决定的，nmp冷冻温度会比较低，在-40℃左右，而水的冷冻温度在0℃以下即可；而真空度低冷冻干燥时间长有利于溶剂的挥发。
18、作为进一步优选方案，在冷冻干燥机中冷冻干燥时，参数如下：-45℃～-10℃，-0.85mpa～-0.1mpa，冷冻干燥8-16h。
19、本申请的第三个方面提供了一种锂离子电池，其包括上述的电极。
20、本申请的第四个方面提供了一种电化学装置，其包括上述的锂离子电池。
21、本申请将冷冻干燥应用于锂离子电池电极的干燥中，在锂离子电池的制造过程中，将浆料涂在集流体上之后，由原来的高温干燥，变为现在的冷冻干燥。冷冻干燥就是首先将带有溶剂的电极浆料冷冻成固体，然后直接将溶剂从固体变为气体挥发，从而达到干燥的目的。溶剂在从固体挥发成气体的过程中，可以使电极形成具有多个与集流体界面垂直颗粒簇，所述颗粒簇之间形成通道，这些形成的颗粒簇和与集流体界面垂直的通道有利于电解液的渗透和li+的传导。整个电极形成较好的导电网络，降低电极的浓度极化，从而提高锂离子的倍率和循环寿命。
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1.一种电极，所述电极包括活性材料层和集流体，所述活性材料层具有多个与集流体界面垂直颗粒簇，所述颗粒簇之间形成通道，所述通道的长度为20-8000μm，所述通道的孔径为0.05-50μm；所述活性材料层的孔隙率为10-80％；所述电极的迂曲度T的范围值为1-40。
2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于：所述通道的长度为100-1200μm，所述通道的孔径为0.5-20μm，所述活性材料层的孔隙率为30-50％，所述迂曲度T的范围值为2-8；作为优选，所述迂曲度T的范围值为2-4。
3.一种权利要求1或2所述的电极的制备方法，所述电极为正极或负极，所述方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的电极的制备方法，其特征在于：所述溶剂包括水和/或二甲基吡咯烷酮。
5.根据权利要求3所述的电极的制备方法，其特征在于：所述电极的活性材料层的单层厚度为20-200μm，优选为50-150μm。
6.根据权利要求3所述的电极的制备方法，其特征在于：所述浆料中固含量为20-90％，优选浆料中固含量为40-85％。
7.根
8.根据权利要求7所述的低迂曲度电极的制备方法，其特征在于：在冷冻干燥机中冷冻干燥时，参数如下：-45～-10℃，-0.85～-0.1MPa，冷冻干燥8-16h。
9.一种锂离子电池，其包括权利要求1或2所述的电极。
10.一种电化学装置，其包括权利要求9所述的锂离子电池。
...【技术特征摘要】
1.一种电极，所述电极包括活性材料层和集流体，所述活性材料层具有多个与集流体界面垂直颗粒簇，所述颗粒簇之间形成通道，所述通道的长度为20-8000μm，所述通道的孔径为0.05-50μm；所述活性材料层的孔隙率为10-80％；所述电极的迂曲度t的范围值为1-40。
2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于：所述通道的长度为100-1200μm，所述通道的孔径为0.5-20μm，所述活性材料层的孔隙率为30-50％，所述迂曲度t的范围值为2-8；作为优选，所述迂曲度t的范围值为2-4。
3.一种权利要求1或2所述的电极的制备方法，所述电极为正极或负极，所述方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的电极的制备方法，其特征在于：所述溶剂包括水和/或二甲基吡咯烷酮。
5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾士哲，
申请(专利权)人：蔚来汽车科技安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：
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