一种锂离子电池极片制造技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，尤其是一种能够锂离子电池极片，包括集流体和设置在集流体表面的底层膜片，以及设置在底层膜片表面的顶层膜片，底层膜片的粘接剂的质量百分比含量大于顶层膜片的粘接剂的质量百分比含量，底层膜片的粘接剂的质量百分比含量为1.5-8wt%，底层膜片的厚度小于顶层膜片的厚度。相对于现有技术，本发明专利技术采用具有双层结构的极片突破了传统单层结构极片的极限，双层结构获得的粘接剂含量降低省下来的空间，将全部由活性物质来填充替代，从而使单位体积活性物增多，电芯的能量密度将提高；而且粘接剂含量降低，电芯的动力学性能将提高，活性物质克容量能得到充分发挥，对电芯能量密度的提高起到积极的促进作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池
，尤其是一种能够提高锂离子电池能量密度的极片。
技术介绍
锂离子电池大規模商用化以来，凭借其高能量密度、高功率密度的优点，在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。然而随着消费类电子产品的不断更新，电子产品上集成的功能也越来越多，其对电池的能量密度提出的要求也越来越高。 如业界人士所知，要提高电池的能量密度，主要从以下两个方面考虑一是寻找新的具有更高的単位体积能量的活性材料；ニ是在活性物质材料一定的情况下，通过エ艺能力的进步来提高单位体积电芯的能量发挥。就第一方面而言，任何ー种新的真正有用的活性材料的开发都需要很长的时间。而且新的活性材料一旦商业化，对电池制造厂商的竞争カ提高并没有多大帮助，因为大家都有机会从市场上买到新材料并用到电池中来。另ー方面，新材料价格比传统材料要高，因此反倒提高了电池的制造成本，并最终转移到广大电池消费者身上。因此，相比较而言，通过新的エ艺来提高电芯能量密度的商业价值和社会效益则更大。首先，エ艺能力是各电池制造厂商的隐性资产，一般情况下不会商业化出售。在这种情况下，通过エ艺能力的进步对电芯能量密度的提高则会成为电池制造厂商的核心竞争力。而且エ艺能力的提高往往成本低廉，对电池的制造成本影响较小，在为广大用户提高更高能量密度电芯的同时并不会增加大家的购买成本。在众多能够提高电芯能量密度的エ艺改进方面，有的是通过降低包装铝箔、隔离膜或集流体的厚度来获得更多的活性物质空间来提高电芯的能量密度，有的是通过优化电芯、优化封装尺寸来获得更多活性物质空间来提高电芯能量密度，有的是通过配方优化来増加膜片中活性物质的比例以及通过改善电芯的动力学性能来提高电芯的能量密度。随着大家在这些エ艺改进方面的努力，所有エ艺改进都基本上做到了极致，要想通过エ艺改进来进ー步提高电芯能量密度变得越来越困难。以优化配方来提高活性物质含量为例，在现在的极片条件下就很难再提高配方中活性物质含量。如果要强行提高配方中的活性物质含量，那么配方中的导电剂和粘接剂含量就要減少；导电剂減少会使膜片中的电子电导降低影响容量发挥，而粘接剂含量減少则会导致膜片和集流体之间的粘结不够而产生脱膜坏品O基于目前状况，如果能够通过ー些新的结构突破目前エ艺能力的极限使电芯能量密度得到进ー步的提高，不论是从电芯エ艺进步的角度还是对电芯能量密度提高的贡献的角度来说，都是非常有意义的。有鉴于此，确有必要提供一种能进一歩提高锂离子电池能量密度的锂离子电池极片。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种锂离子电池极片，以进ー步提高锂离子电池的能量密度，从而克服现有技术中能量密度很难进一步提高的不足。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案ー种锂离子电池极片，包括集流体和设置在所述集流体表面的底层膜片，以及设置在所述底层膜片表面的顶层膜片(即底层膜片设置在顶层膜片和集流体之间)，所述底层膜片和所述顶层膜片均包括活性物质、粘接剂和导电剂，所述底层膜片的粘接剂的质量百分比含量大于所述顶层膜片的粘接剂的质量 百分比含量，所述底层膜片的粘接剂的质量百分比含量为I. 5-8wt%，所述底层膜片的厚度小于所述顶层膜片的厚度。对于传统的单层结构的极片而言，膜片中粘接剂含量不能太低，否则膜片和集流体之间的粘结强度不够。如果膜片和集流体的粘结强度不够，那么就会因为无法抵抗在加エ组装过程中所经常需面对的挤压、冲击和弯曲等受カ情况而直接被淘汰出来。即使膜片能够顺利加工组装成电芯，还必须要面对在使用过程中的反复充放电在膜片和集流体界面之间所产生的切应カ；在充放电过程中，负极在平行于集流体的平面方向会产生膨胀和收缩趋势，而集流体本身在此过程中的延展和收缩非常微小，所以充放电会在膜片和集流体界面之间产生切应力。在使用过程中，一旦膜片的和集流体之间的粘结不能抵抗充放电在界面产生的切应力，那么同样会产生膜片和集流体之间的脱膜，进而影响到膜片的接触电阻并导致电芯的容量快速衰减。所以，对于传统的单层结构的极片而言，膜片中粘接剂含量不能太低，存在的极限值。而本专利技术所提出的双层结构的极片能够突破单层极片的极限，使极片中的粘接剂含量进ー步降低309Γ50%。这个双层结构的一个关键在干与集流体直接相连接的底层膜片，这个底层膜片的粘接剂含量相比传统单层结构而言，极片中的粘接剂含量并没有減少，以确保和集流体之间的牢靠粘结；而且这ー层一定要薄，以尽可能少占用整个极片的空间，其厚度的最小值由活性物质颗粒直径决定(即底层膜片的厚度不应小于活性物质颗粒直径)。这个双层结构的第二个关键在干与底层膜片相连接的顶层膜片，这个顶层膜片的粘接剂含量可以比传统单层结构的最小粘接剂含量进ー步降低309Γ50% ;顶层膜片的厚度在整个极片中所占的比重要尽可能大，以最大限度的提高电池的能量密度。需要说明的是，本专利技术中，之所以能够进一歩降低顶层膜片中的粘接剂含量而不必担心脱膜问题，是因为对于顶层膜片膜片而言不存在和集流体之间的粘结；顶层膜片是直接和底层膜片相连接的，此时只需要考虑活性物质颗粒间接的粘结情况。对于锂离子电池极片而言，活性物质之间的粘结情况要好于膜片和集流体之间的粘结情況。作为本专利技术锂离子电池极片的ー种改进，所述顶层膜片的粘接剂的质量百分比含量为O. 75-4wt%，并且所述底层膜片的粘接剂的质量百分比含量与所述顶层膜片的粘接剂的质量百分比含量的比值为1.2-3。底层膜片中粘接剂含量能够保证底层膜片和集流体之间的牢固粘结。顶层膜片中的粘接剂含量能够保证活性物质颗粒之间的牢固粘结。由于底层膜片的粘接剂含量对于单层结构来说已经是最小极限值，如果进ー步减小底层膜片的粘接剂的含量，那么底层膜片和集流体之间会因为粘结力不够发生脱落，因此，底层膜片的粘接剂的质量百分比含量不应小于I. 5。作为本专利技术锂离子电池极片的ー种改进，所述底层膜片的粘接剂的质量百分比含量为2-6wt%，所述顶层膜片的粘接剂的质量百分比含量为l_3wt%，并且所述底层膜片的粘接剂的质量百分比含量与所述顶层膜片的粘接剂的质量百分比含量的比值为I. 2-3。作为本专利技术锂离子电池极片的ー种改进，所述底层膜片的粘接剂的质量百分比含量为4wt%，所述顶层膜片的粘接剂的质量百分比含量为2wt%。作为本专利技术锂离子电池极片的ー种改进，所述底层膜片的厚度为3-25 μ m，所述顶层膜片的厚度为40-150 μ m。作为本专利技术锂离子电池极片的ー种改进，所述底层膜片的厚度为5-18 μ m，所述顶层膜片的厚度为55-130 μ m。作为本专利技术锂离子电池极片的ー种改进，所述底层膜片的厚度为15 μ m，所述顶层膜片的厚度为60 μ m。 作为本专利技术锂离子电池极片的ー种改进，所述粘接剂为聚偏氟こ烯(PVDF)、羧甲基纤维素钠(CMC)和丁苯橡胶(SBR)中的至少ー种。作为本专利技术锂离子电池极片的ー种改进，所述活性物质为石墨、钛酸锂、硅合金、锡合金、钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂中的至少ー种。作为本专利技术锂离子电池极片的ー种改进，所述导电剂为导电碳黑、气相碳纤维和碳纳米管中的至少ー种。需要说明的是，本专利技术中的锂离子电池极片包括正极片和负极片。相对于现有技术，本专利技术采用双层结构的极片突破了传统单层结构极片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种锂离子电池极片，包括集流体和设置在所述集流体表面的底层膜片，以及设置在所述底层膜片表面的顶层膜片，所述底层膜片和所述顶层膜片均包括活性物质、粘接剂和导电剂，其特征在于所述底层膜片的粘接剂的质量百分比含量大于所述顶层膜片的粘接剂的质量百分比含量，所述底层膜片的粘接剂的质量百分比含量为I. 5-8wt%，所述底层膜片的厚度小于所述顶层膜片的厚度。2.根据权利要求I所述的锂离子电池极片，其特征在于所述顶层膜片的粘接剂的质量百分比含量为O. 75-4wt%，并且所述底层膜片的粘接剂的质量百分比含量与所述顶层膜片的粘接剂的质量百分比含量的比值为I. 2-2. 2。3.根据权利要求2所述的锂离子电池极片，其特征在于所述底层膜片的粘接剂的质量百分比含量为2-6wt%，所述顶层膜片的粘接剂的质量百分比含量为l_3wt%，并且所述底层膜片的粘接剂的质量百分比含量与所述顶层膜片的粘接剂的质量百分比含量的比值为 I.3_2. 2。4.根据权利要求3所述的锂离子电池极片，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李白清，张盛武，游从辉，宋学文，张柏清，
申请(专利权)人：东莞新能源科技有限公司，宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：