[发明专利]双极性极片及制备方法、锂离子电池及制备方法

说明书

本发明公开了双极性极片及制备方法、锂离子电池及制备方法。该方法包括：在集流体的一个表面上设置正极材料形成正极材料层粗坯，对正极材料层粗坯进行第一辊压处理；在集流体的另一个表面上设置负极材料形成负极材料层粗坯，对负极材料层粗坯和经第一辊压处理后的正极材料层粗坯，同时进行第二辊压处理，以获得压实密度为3.40‑3.70g/cm³的正极材料层和压实密度为1.40‑1.70g/cm³的负极材料层，以获得双极性极片，正极材料包括三元正极材料，负极材料包括石墨。由此，利用该方法获得的正极材料层和负极材料层能够同时满足各自所需的压实密度。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体地，涉及双极性极片及制备方法、锂离子电池及制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种高电压、高能量密度和长循环寿命的储能器件，广泛应用于数码产品、电动工具、新能源汽车及储能等领域。近年来随着新能源汽车的普及推广，作为其最重要的零部件，锂离子动力电池的技术也进入快速发展阶段，在高能量密度、快速充电、高安全应用等研究方向和领域取得了较多的研究成果。为适用电动汽车需求，需要将多个锂离子动力电池串联起来确保输出功率，然而，串联对电池的一致性要求非常高，按照目前的电池制造技术，串联应用的电池一致性难以保障。并且，目前常规锂离子动力电池之间通常是采用结构件进行连接，以组成模组或者电池包，然而，结构件的连接阻抗会导致整体模组的内阻增加和功率输出的降低，同时结构件的使用会增加整体模组的重量和降低其能量密度，影响锂离子电池的使用。

双极性电池是将双极性极片串联叠加在一起构成的储能装置，其中，双极性极片的正极和负极共用一个集流体，即集流体的一侧涂覆正极材料，另一侧涂覆负极材料，双极性电池可改善常规锂离子电池串联存在的一致性难以保障、能量密度降低等问题，同时可实现单体电池输出较高的工作电压。

然而，目前的双极性极片及制备方法、锂离子电池及制备方法仍有待改进。

发明内容

本发明是基于发明人对于以下事实和问题的发现和认识作出的：

发明人发现，目前的双极性极片的正极材料层和负极材料层难以同时满足各自所需的压实密度，导致应用双极性极片的锂离子电池使用性能较差或者难以获得较高的能量密度。具体的，由于正极材料层和负极材料层共用一个集流体，且正极材料和负极材料的压实密度具有一定的差距，通常在正极材料层达到其所需的压实密度时，负极材料层的压实密度会超过其所需的压实密度，导致负极材料层易出现破裂、掉粉的现象，影响极片的使用，在负极材料层达到其所需的压实密度时，正极材料层往往无法达到其所需的压实密度，从而影响整个电池的能量密度。

本发明旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中至少一个。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备双极性极片的方法。该方法包括：在集流体的一个表面上设置正极材料形成正极材料层粗坯，对所述正极材料层粗坯进行第一辊压处理；在所述集流体的另一个表面上设置负极材料形成负极材料层粗坯，对所述负极材料层粗坯和经所述第一辊压处理后的正极材料层粗坯，同时进行第二辊压处理，以获得压实密度为3.40-3.70g/cm³的正极材料层和压实密度为1.40-1.70g/cm³的负极材料层，以获得所述双极性极片，其中，所述正极材料包括三元正极材料，所述负极材料包括石墨。由此，利用该方法获得的双极性极片的正极材料层和负极材料层能够同时满足各自所需的压实密度，使得应用该双极性极片的锂离子电池具有较高的能量密度，并且可有效避免材料层出现破裂、掉粉等不良现象，使得双极性极片具有良好的使用性能。

根据本发明的实施例，所述第一辊压处理的辊压间隙随所述集流体和所述正极材料层粗坯的厚度的增加而增加，所述第二辊压处理的辊压间隙随所述集流体、所述正极材料层粗坯和所述负极材料层粗坯的厚度的增加而增加，且所述第二辊压处理的辊压间隙大于所述第一辊压处理的辊压间隙。由此，有利于双极性极片的正极材料层和负极材料层能够同时满足各自所需的压实密度。