[发明专利]一种锂离子电池极片及其制备方法和锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及到一种锂离子电池极片及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

随着消费类电子产品的更新换代以及动力交通工具的快速发展，储能设备正在朝着更高能量密度、更长的使用寿命、更高的安全性方向发展。在所有二次电池中，锂离子电池具备比能量高、高比功率、长循环寿命和高温性能好等特点，已经在各种领域得到了广泛应用。

二次锂离子电池经过了近25年的发展，能量密度已经可以做到700Wh/L甚至更高，但是收到材料本身性质以及工艺方法的限制。当锂离子电池能量密度提高后，它的倍率新能、循环寿命、高温性能以及安全性等性能受到了不同程度的抑制。就目前技术来说，钴酸锂是公认的能量密度最高的正极材料，电压可以做到4.45V，无论是材料还是工艺技术都已经接近极限。因此提高锂离子电池能量密度主要采取的手段有提高负极活性物质的比能量、采用更薄的隔膜、采用更极限的结构设计等。无论是以上的那种途径，都是以牺牲锂离子电池某一方面性能来实现的，因此研发新型材料、新的制造加工工艺的工作势在必行。

而现有提高锂离子电池能量密度的技术主要来自以下两个方面：(1)高能量密度材料的开发应用。(2)对有限空间的挖掘和应用(如对电极厚涂布，大压实)；在锂离子电池充放电过程中，在极片的z向(垂直于集流体的方向)，靠近就流体一侧电极材料所承受的电子密度最大，易发生电子极化；在远离集流体一侧的电极材料所承受的离子电荷密度最大，易发生离子极化。随着电池能量密度的提高，各大电池制造厂家和科研机构都已关注到了以上存在的极化问题，但大家目前的做法是在集流体上涂敷导电材料来改善极片的电子极化问题，而对于极片外侧由高压光密度造成的电荷离子极化却无人问津。

在极片受辊压后，压光的极片外表面具有更高的压实密度，在最外测的压实密度是极片内部压实的1.5～3倍，而最外侧恰恰是电荷交换最集中的区域，因此在大电流放电时极易发生离子极化造成析锂问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处而提供一种能够解决高压实极片高光状态下的极化问题的锂离子电池极片及其制备方法和锂离子电池。

本发明是通过如下方式实现的：

一种锂离子电池极片，其特征在于：包括集流体11，所述集流体11的上下两面分别涂覆有电极活性物质层12；所述电极活性物质层12的外表面在经过辊压后形成有一层微孔结构13。

所述电极活性物质层12经过造孔处理，得到了电极活性物质层12内部具有多通道微孔的结构；微孔结构13的孔隙率不低于电极活性物质层12内部多通道微孔的结构的孔隙率。

一种锂离子电池极片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

a.称取质量份数为1～60的碳酰胺，加入到质量份数为40～99的去离子水中，配制成浓度为1％～60％的碳酰胺水溶液，备用；

b.称取质量份数为0.6～1.0的增稠剂CMC与质量份数为25～35的去离子水加入双行星搅拌罐中，以公转30转/分钟，搅拌10小时；然后将质量份数为38的人造石墨与质量份数为0.2～0.6的导电剂Super-P加入其中，以公转30转/分钟，分散转子为800转/分钟，搅拌30分钟，制备得到预混浆料；然后向其中加入质量份数为24～32的去离子水，以公转40转/分钟，分散转子为1500转/分钟，搅拌120分钟，然后向其中加入质量份数为1～3的固含量40％的SBR粘结剂乳液，关闭搅拌罐分散转子，公转30转/分钟，搅拌30分钟，得到电极浆料，备用；

c.使用挤压涂布机将步骤b中制备得到的电极浆料均匀涂敷在集流体11的铜箔上，然后使用喷雾器将步骤a中制备得到的碳酰胺水溶液均匀喷洒在上述电极浆料的表面，喷涂量为0.2～2.0g/平方米；将以上湿润的电极极片一起通过烤箱进行烘烤，烤箱温度90～110℃；重复以上步骤，得到双面的原始极片；

d.将步骤c中制备得到的原始极片使用辊压机压实，辊压机压力范围200～400吨，辊压速度10～30米/分钟，压实后的体积密度为1.40～1.90g/cm³，得到压实的半成品极片；

e.将以上压实后的半成品极片放入真空烤箱中烘烤，烘烤温度180～200℃，真空度≤-0.095Mpa，烘烤时间4～8小时，即可得到表面多孔极片。

一种锂离子电池，包括正极片、负极片、隔离膜和电解液，其特征在于：正极片或负极片采用所述的锂离子电池极片制成。