[发明专利]一种提高干法电极孔隙率的方法

说明书

本发明公开了一种提高干法电极孔隙率的方法。在活性物质、导电剂、粘结剂干粉混合时加入造孔剂，在极片热压过程中去除造孔剂或者成形后，高温煅烧去除造孔剂。本发明的主要优势为：兼顾极片剥离强度的同时，提高电极的孔隙率，进而改善电芯的倍率性能。

技术领域

本发明属于电池领域，具体涉及一种提高干法电极孔隙率的方法。

背景技术

目前，商用锂离子电池的电极极片是通过在集电极上涂敷湿涂层来生产的。浆料中一般包含有活性物质、导电剂和溶解于有机溶剂或水中的粘结剂，具体材料种类和配比取决于粘结剂的体系。对于电极制备常用体系来说，电极干燥过程是锂离子电池生产过程中最耗能的环节。并且，在干燥过程中，需要处理NMP废气等有害物质。上述过程均增加了锂电池的制造成本。由于干法电极无需涂覆、烘烤等工序，制备工艺简单，制备成本低，环境友好等特点，越来越受到业界的关注。为了保证干法电极极片的剥离强度和成形效果，粉料与集流体压合会采用热压的方式，但上述过程会造成极片过压，极片中孔隙减少，影响极片中电解液的浸润和分布，从而影响电芯的倍率性能。

发明内容

针对干法电极极片孔隙率低，倍率性能差的不足的问题，本发明提供一种提高干法电极孔隙率的方法，通过造孔剂高温热分解为气体脱出，在极片中原位形成孔隙，增加极片的孔隙率，进而改善电极的倍率性能。

本发明更具体的技术方案如下：

一种提高干法电极孔隙率的方法，在活性物质、导电剂、粘结剂干粉混合时加入造孔剂；极片热压过程中去除造孔剂或者成形后，高温煅烧去除造孔剂。

若造孔剂的热分解温度小于或者等于粘结剂的熔化或者熔融温度，则采用热压过程中去除造孔剂的方式；若造孔剂的热分解温度大于粘结剂的熔化或者熔融温度，则采用高温煅烧后去除造孔剂的方式。

所述热压过程的温度或者高温煅烧的温度应大于粘结剂的熔化或者熔融温度，小于或者等于造孔剂的热分解温度。

所述造孔剂及分解产物不与活性物质、导电剂、粘结剂、集流体物质反应，且热压过程或者高温煅烧时能完全分解为气体脱出。

所述造孔剂为碳酸铵、石蜡微球、精萘、草酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、聚乙烯醇、尿素、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氧化乙烯中的一种或者多种。

造孔剂含量占粘结剂干粉总质量的1％～10％。

造孔剂粒径D_max不大于100um，D₅₀不大于50um。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

通过造孔剂高温热分解为气体脱出，在极片中原位形成孔隙，增加极片的孔隙率，进而改善电极的倍率性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1

采用聚甲基丙烯酸甲酯作为造孔剂。经热重测试得出，聚甲基丙烯酸甲酯热分解温度为300℃，PVDF热分解温度为410℃。将NCM523、SP、PVDF、聚甲基丙烯酸甲酯(D₅₀＝5um)按照7：1：1：1的质量比混合均匀，再以500r/min球磨混合2h，得到上述混合粉料。裁取直径为12mm、厚度为15um的铝箔，称取40mg混合粉料，依次放入直径为12mm的模具中，以170℃、2MPa压力热压15秒，得到直径为12mm、厚度为120um的干法电极极片。再将干法电极极片放入350℃的马弗炉中煅烧1h，去除极片中的聚甲基丙烯酸甲酯造孔剂。

实施例2