[发明专利]锂离子电池的电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，特别是涉及一种锂离子电池的电极及其制备方法。

背景技术

传统的锂离子电池的电极的制作工艺是：通过粘合剂将电极材料涂覆在金属箔片上并成形获得。该工艺的缺点是：(1)由于在涂覆工艺中使用较多的粘合剂，造成部分电极材料不能充分利用，无法获得高面密度的电极复合材料；(2)电极活性材料和集流体之间的结合力相对较差，容易产生电极剥落现象，致使其机械可靠性的降低，同时使电极复合材料的弯曲率受到限制。相应的体现在电池产品的性能上，会造成电池产品的电容量降低、内阻增大、使用寿命变短、加工工艺复杂及成本增加，限制了锂电池的广泛应用。

通常，正/负电极活性物质由金属箔如不锈钢、铝、铜等作为集流体，在循环过程中，电极材料随着锂离子的嵌入及脱嵌，存在体积的膨胀与收缩，如SiO2的体积变化高达400％，由此产生的机械应力使电极材料在循环过程中逐渐变化，引起电极与集流体的开裂与剥落，活性物质之间电接触丧失，内阻增大，表现出较差的充放电循环性能。而为了避免这个技术问题，传统的电极复合材料需要制作的相对较薄，使电极材料的面密度较小。

然而，后续的电池组装加工中为了得到相应的容量及能量密度，则需要采用较厚的涂层及大量的多片层叠形式，当涂层厚度较大时，电极的加工性能变差，这种多层的累积在性能上相应的也会造成电池内阻增大和循环稳定性能下降。同时，制作成本也很高。传统技术不同阶段工艺要求的相互制约，造成了传统技术中的电池的内阻、寿命以及能量密度和容量等参数无法得到实质的改善。另外，传统技术直接涂覆于集流体箔片上的复合电极材料的机械性能也受到了限制。由于较厚涂层的存在使电极活性材料出现折断现象，致使其与集流体相互分离。即使采用传统技术中较薄的电极复合材料，在实际的加工和制造工序中也无法实现较小的曲率变化。因此电池产品的结构和外形也受到了限制，特别是对于卷曲型电池。

发明内容

基于此，有必要提供一种锂离子电池的电极，能提高电极材料的利用率。

一种锂离子电池的电极，其包括：

集流体，具有多渗孔的可电传导的立体网状结构；

电极材料，填充在所述集流体的多渗孔内；及

多孔性离子导电聚合物胶层，包覆在所述含电极材料的集流体上。

在其中一个实施例中，所述电极材料为锂离子化合物，所述锂离子化合物选自以下物质中的至少一种：Li₃V₂(PO₄)₃、LiFeMPO₄、LiMnO₂及LiFePO₄，其中LiFeMPO₄中，M＝Ni、Co、Mn、Mg、Ca、Cr、V或Sr。

在其中一个实施例中，所述电极材料选自碳、硅、SiO₂、氮化物、SnO₂、Sb₂O₃及Li₄Ti₅O₁₂中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述集流体为多渗孔的孔隙率为20％～95％的多渗孔金属泡沫。

在其中一个实施例中，所述电极材料上包裹有碳化介质。

在其中一个实施例中，所述多孔性离子导电聚合物胶为聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯，聚氧乙烯、聚丙烯酸甲酯或以丙烯酸酯为基础的胶状聚合物。

另外还提供了一种锂离子电池的电极的制备方法，包括以下步骤：

使用有机粘合剂将混合有导电添加剂的锂离子电池的电极材料浆料制作成电极浆料；

提供作集流体的具有多渗孔的可电传导的立体网状结构；

将电极浆料填充入上述集流体之内；

干燥上述含电极浆料的集流体，并去除其溶剂；

在含所述电极材料的集流体上浸涂一层多孔性离子导电聚合物胶并在干燥环境下除其溶剂，使所述含电极材料的集流体上包覆有一层多孔性离子导电聚合物胶，得到含所述电极材料、集流体和多孔性离子导电聚合物胶的电极复合材料。

在其中一个实施例中，还包括以下步骤：

压制干燥后的含电极浆料的集流体至一定厚度。

在其中一个实施例中，在集流体上浸涂一层多孔性离子导电聚合物胶之前进行以下步骤：

在惰性气体或氮气的气氛下煅烧填充在所述集流体内的电极材料，以获得包裹所述电极材料的碳化介质。