[发明专利]锂离子电池阴极极片及其制备方法

说明书

技术领域

 本发明涉及锂离子电池，尤其是一种能改善电池快充性能和低温性能的锂离子电池阴极极片及其制备方法。

背景技术

 随着现代电子信息技术的不断发展，锂离子电池以其能量密度高、循环寿命长等优点，成为现代电子信息产品不可缺少的化学电源。但是，现有的锂离子电池快速充电和低温环境下充电的能力不足，越来越难以满足客户对电子产品的使用要求。

如业界人士所知，多孔电极在工作时，其内表面往往并不能均匀地被用来实现电化学反应，电极内部各处“电极/电解质相”界面上极化不均匀。电极的全部内表面不能同等有效地发挥作用，电极表面附近液层溶剂中离子浓度不够大，热运动的干扰致使溶液中的剩余电荷不可能全部集中排列在分散层的最内侧，在这种情况下，溶液中剩余电荷的分布就具有一定的分散性。

锂离子电池在使用过程中，往往由于电解液难以完全渗透到膜片内部，电解质粒子在电极内部会出现浓度变化，导致出现浓度极化现象。电极与电解质粒子的交换反应步骤受限，尤其是对能量密度要求较高的电池来说，受限作用更为明显，这是因为膜片越厚，电解液渗透能力越差，使电极在快速充电过程中极化增加，在一定时间内Li⁺ 快速迁移将变得更为困难，因此在一定程度上限制了电池的快速充电性能。另一方面，电芯内的电解液能对电解质粒子的消耗起到补偿作用，但是现有电芯内的电解液保有量较低，导致电池的低温循环性能不佳。

有鉴于此，确有必要提供一种能改善电池快充性能和低温性能的锂离子电池阴极极片。

发明内容

 本发明的目的在于：提供一种能改善电池快充性能和低温性能的锂离子电池阴极极片，以制备出具有较佳快充性能和低温性能的锂离子电池，克服现有锂离子电池的不足。

在化学电池中，当液相中存在足够量的电解质的情况下，液相中的传质速度主要由电极表面附近液层中的扩散传质速度所决定，液相传质步骤通常是反应速度的限制性步骤，若提高这一步骤的进行速度，就可以提高化学电池的反应能力。据此，发明人提出通过在阴极膜片形成微孔或凹槽的方式，来提高离子的扩散传质速度和电池内部电解液的保有量，从而提高电池的快速充电性能和低温循环性能。

根据上述思路，本发明提供了一种锂离子电池阴极极片，其包括阴极集流体和附着于阴极集流体上的阴极膜片，其中，阴极膜片上具有多个微孔或凹槽，微孔或凹槽的深度小于其所在阴极膜片的厚度。

作为本发明锂离子电池阴极极片的一种改进，相邻所述微孔或凹槽之间的距离不超过10mm。

作为本发明锂离子电池阴极极片的一种改进，所述微孔或凹槽的最大直径或宽度不超过200μm。

作为本发明锂离子电池阴极极片的一种改进，所述凹槽为横向凹槽、纵向凹槽或网格状凹槽。

作为本发明锂离子电池阴极极片的一种改进，所述阴极膜片附着于阴极集流体的单面或双面，所述微孔或凹槽分布于阴极膜片的全部面积上。

此外，本发明还提供了一种制备上述段落所述阴极极片的方法，其步骤为：将阴极膜片涂覆于阴极集流体上，对阴极膜片进行冷压处理，之后再对阴极膜片进行微孔或凹槽处理。

与现有技术相比，本发明锂离子电池阴极极片上的微孔或凹槽有利于增加电解液在阴极膜片内部的渗透，有利于增加阴极膜片内的颗粒与电解液接触的机率，在充电时提高了Li⁺ 快速迁移能力，从而有效减少了充电时间；同时，阴极极片上的微孔或凹槽能够为阴极存储更多的电解液提供载体，电解液本身是一种自由流体，电极表面上储存的电解液将会通过流动的方式提供给电芯内其他部分，保证了电芯的电解液保有量足够其在低温循环时使用。

附图说明

 下面结合附图和具体实施方式，对本发明锂离子电池阴极极片及其有益技术效果进行详细说明。

图1和图2为本发明锂离子电池阴极极片的两种不同结构的示意图。

图3为本发明实施例1制得的锂离子电池和常规锂离子电池的电芯快充时间比较图。

图4为本发明实施例1制得的锂离子电池和常规锂离子电池的电芯低温充电循环性能比较图。

具体实施方式

 请参阅图1和图2所示，本发明锂离子电池阴极极片包括阴极集流体20和涂覆于阴极集流体20上的阴极膜片22，为了提高离子的扩散传质速度以及电池内部电解液的保有量，本发明对冷压后的阴极膜片22进行微孔处理，使其上具有微孔24。微孔24的形状可为图1所示的倒锥台形或如图2所示的圆柱形，也可以为其他各种形状，如正方体形、长方体形或锥形。