[发明专利]一种厚电极的造孔方法及其产品和用途

说明书

本发明提供了一种厚电极的造孔方法及其产品和用途，所述造孔方法包括以下步骤：(1)将水溶胶和分散剂溶液混合得到胶液；(2)将步骤(1)制得的胶液、活性物质、导电剂和粘结剂混合制成浆料；(3)将步骤(2)制得浆料涂布在集流体表面，烘干得到所述厚电极，本发明利用特定水凝胶的溶胀度随温度、pH的变化，体积会发生收缩与溶胀特性，制备出具有不同孔结构的厚电极，且水溶胶与分散剂形成的互穿网状结构，为Li离子提供稳定的传输通道。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种厚电极的造孔方法及其产品和用途。

背景技术

随着锂离子电池的发展，长续航问题成为人们越来越关注的焦点，提高能量密度成为首选方法。，备超厚极片，可极大提高活性物质的比重，在较低倍率下，电池能量比得到较大提升。然而，厚电极在充放电过程中，体积膨胀率更大，严重影响了电池的安全性能。同时，SEI膜的破坏还会引起锂离子消耗量增大，降低电池的容量。

目前厚电极的制备方法主要有：(1)控制电极组分的分布；(2)制备孔隙梯度分布、导电剂或活性剂垂直分布的多孔结构的厚电极。

CN112151743A公开了一种厚电极的造孔方法及其产品和用途，所述造孔方法包括将粘度为6000mPa·s～9000mPa·s的浆料涂布在表面粗糙度Ra≥1μm的集流体的表面，烘干，得到所述厚电极。

CN113991064A公开一种厚电极结构及其制作方法，该制作方法包括以下步骤：步骤1)、涂布好预定厚度的电极片并对其进行辊压；步骤2)、辊压完成之后，对电极片表面进行微造孔；步骤3)、将电极片表面的颗粒进行去除；步骤4)、形成一个多孔结构的厚电极片。

上述方案所述厚电极存在有造孔效果差、制备方法复杂或气孔分布不均匀的问题，导致锂离子消耗量增大，进而降低电池容量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种厚电极的造孔方法及其产品和用途，本发明利用特定水凝胶的溶胀度随温度、pH的变化，体积会发生收缩与溶胀特性，制备出具有不同孔结构的厚电极，且水溶胶与分散剂形成的互穿网状结构，为Li离子提供稳定的传输通道。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种厚电极的造孔方法，所述造孔方法包括以下步骤：

(1)将水溶胶和分散剂溶液混合得到胶液；

(2)将步骤(1)制得的胶液、活性物质、导电剂和粘结剂混合制成浆料；

(3)将步骤(2)制得浆料涂布在集流体表面，烘干得到所述厚电极；

其中，步骤(1)所述水溶胶包括聚丙交酯乙交酯共聚物-双硫键-聚乙二醇-聚乳酸、磷脂-聚乙二醇-双硫键-羧基或聚丙交酯乙交酯共聚物-双硫键-聚乙二醇-羧基中的任意一种或至少两种的组合。

本发明利用PLGA-SS-PEG-Biotin(聚丙交酯乙交酯共聚物-双硫键-聚乙二醇-聚乳酸)、DSPE-PEG-SS-COOH(磷脂-聚乙二醇-双硫键-羧基)或PLGA-SS-PEG-COOH(聚丙交酯乙交酯共聚物-双硫键-聚乙二醇-羧基)型水溶胶，在不引入磁性物质的前提下，开发出了一种新型造孔技术，一方面避免了分层涂布造成的加工工艺复杂的问题，且分层涂布在充放电过程中不同界面的膨胀系数有差异，会导致阻抗增大等问题，另一方面，避免了传统造孔剂挥发产生气孔会导致气孔分布不均，且磁性物质的引入会导致隔膜被刺穿，电池安全性降低的风险。

优选地，步骤(1)所述分散剂溶液包括羧甲基纤维素钠的水溶液。

优选地，所述水溶胶和分散剂溶液中溶质的质量比为1:(1.5～3)，例如：1:1.5、1:1.8、1:2、1:2.5或1:3等。

优选地，步骤(1)所述混合的过程中进行搅拌。