[发明专利]一种多层复合电极及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多层复合电极及其制备方法；该复合电极可应用于超级电容器、锂离子电容器、锂离子电池等电化学储能器件。该复合电极可采用湿法工艺和干法工艺制备，主要发明内容为采用多层活性物质涂敷或多层活性物质贴合的方式制备电极，根据每层活性物质导电距离的不同控制每层活性物质的配比，从而实现电极的能量密度、功率密度的提升，减少储能器件的发热量。

技术领域

本发明涉及多层复合电极技术领域，具体为一种多层复合电极及其制备方法。

背景技术

电化学储能技术具有能量密度大，便携性好，循环次数长等优势在众多储能技术中脱颖而出，占据民用消费领域以及工业领域的大部分市场。其中最典型的电化学储能期间是锂离子电池和超级电容器。锂离子电池具有能量密度大的优势，在消费电子、电动汽车、电动玩具等领域具有广泛应用。超级电容器具有功率密度大，循环寿命长的优点，在风力发电、动能回收、势能回收等领域具有广泛应用。锂离子电容器是介于锂电池和超级电容器之间的储能器件，兼具高能量密度和高功率密度的优点，在部分交通工具领域具有应用前景。

无论是超级电容器还是锂离子电池、锂离子电容器，电极技术一直作为电化学储能器件的核心技术，电极性能决定储能器件80％以上的性能。因此国内外都在不遗余力的开发储能器件的电极制造技术。目前而言主要存在湿法涂覆方式和干法热覆合方式两种主要的技术路线。

涂覆方式是目前使用范围最为广泛的方式，其工艺简单方便，成本低廉，是中小企业的优先解决方案。其工艺方式通常为，将活性物质、导电剂及粘结剂(一般为水溶液的乳液或者溶液)通过混浆的方式制成水性或油性浆料，利用刮刀式(comma-roll)或者挤压式(slot-die)涂覆设备将浆料均匀的涂覆在集流体的表面，然后通过干燥去除浆料中的溶剂得到干燥的电极，通常为了得到高密度的电极，干燥后还需要进行辊压工艺来提高电极的活性物质密度。

国内外的企业还采取另外一种工艺方式-干法热覆合方式。其主要方法是将粘结剂与活性物质及导电材料进行混合后，通过压延成膜做成自支撑膜，然后通过热覆合与集流体粘结在一起。

目前常见的两种电极制造技术均为单层活性物质制造工艺，一般情况为通过加厚极片的活性物质层来提高器件的能量密度，通过减薄极片的活性物质层来提高器件的功率密度，而二者之间是互相矛盾的，无法兼容能量密度和功率密度的需求。而厚电极的高能量密度类型产品是市场的主流追求，如何降低厚电极的电阻，提高器件的功率密度成为市场的迫切需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多层复合电极及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明公开了一种多层复合电极及其制备方法，本发明公开的电极具有以下特点：通过多层活性物质组成的厚电极，具备高能量密度特点，多层活性物质的导电剂添加量不同，根据每层活性物质导电距离的不同控制每层活性物质的导电剂的配比，实现降低厚电极的电阻，提高了器件的功率密度。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种多层复合电极的制备方法，通过湿法在金属集流体的两面对称涂覆多层的活性物质混料的方式制备多层复合电极；或通过干法在金属集流体的两面对称贴合多层的活性物质混料的方式制备多层复合电极。

进一步的，所述金属集流体单面活性物质混合料的层数为2～6层；所述活性物质混合料包括活性物质、导电剂、粘结剂。

进一步的，所述金属集流体表面每层活性物质混合料中导电剂的含量随着活性物质混合料与金属集流体的距离增大依次递增；，其中，第一层导电剂含量为1％-3％，最末一层导电剂含量为8％-10％，中间层含量按照等比原则依次增加。

进一步的，所述活性物质包括活性炭、镍钴锰三元材料、磷酸铁锂、锰酸锂、石墨、中间相碳微球、硬碳、软碳、硅中任意一种或多种；所述金属集流体包括铝箔、铜箔、多孔铝箔、多孔铜箔、铝网、铜网、泡沫铝、泡沫铜中任意一种。