[发明专利]一种制备多孔厚电极的方法和应用

说明书

本发明提供一种制备多孔厚电极的方法和应用。所述方法包括以下步骤：(1)将粘接剂、造孔剂和非水溶剂依次进行一次混合、一次分散、一次刮缸、二次混合、二次分散、二次刮缸、三次混合和三次分散后，降温后进行四次混合和四次分散，得到胶液；(2)将步骤(1)得到的胶液、导电剂和非水溶剂依次进行一次混合和一次分散后，加入电极活性物质依次进行二次混合、二次分散和二次刮缸，再加入非水溶剂依次进行三次混合和三次分散，降温后进行四次混合和四次分散，得到浆料；(3)将步骤(2)中得到的浆料涂布在集流体表面，采用阶段式干燥法对浆料进行干燥，得到所述多孔厚电极。其制备方法简单，易于实现规模化生产。

技术领域

本发明属于电极材料技术领域，具体涉及一种制备多孔厚电极的方法和应用。

背景技术

近年来，随着新能源汽车和电子通讯设备的迅速发展，市场对兼具高容量、长寿命、高稳定性和高功率密度锂离子电池的需求日益增加。其中，电极材料是决定电池上述性能的关键因素，目前对于锂离子电池中电极的研究主要集中在电极材料改性、电极材料研发和电极结构设计等方面。

电极结构设计是提升电池性能的手段之一，在多孔电极材料中，电极的性能与固相导电颗粒组成电子导电网络，以及孔隙中的电解液构成的液相离子传输网络密切相关。电子导电网络与离子传输网络受到多孔电极结构参数的影响，例如孔隙率、孔径大小与分布、曲折度及电极组分分布等电极的微观结构参数。

其中，直接提高电池的电活性成分比例(如增加电极厚度)已成为提升电池能量密度的有效策略。但在当前电极迂曲的多孔结构下，离子传输动力学是设计高能量密度锂离子电池厚电极面临的主要挑战。由于厚电极中离子传输动力学较差，即锂离子的液相扩散性能较差，因此厚电极材料在长循环使用过程中，电化学性能会发生严重衰减，功率性能无法满足，导致其容量保持率逐渐降低。

因此，良好的孔隙结构能够有效地提高离子传输的动力学性能，较好解决厚电极材料倍率性能差和循环寿命短的问题。例如采用定向孔结构(具有垂直于电极平面的微通道)，能够为锂离子提供快速的传输路径，在保持高能量密度的同时最大化提高电极的倍率性能，因此被引起了极大的研究兴趣。目前，常用的定向孔电极制造方法是将某种牺牲相作为模板装配到电极基体中，随后再将其移除以获得垂直孔道结构，此方法在制备、装配和移除模板过程中存在较高难度和复杂性。

因此，有必要提供一种简便可行和易于规模化的多孔厚电极的制备方法，以便将其应用于高效化以及便捷化电极材料的制备生产领域。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种制备多孔厚电极的方法和应用。本发明提供了一种锂离子电池多孔厚电极的制备方法，并且其制备方法简单，易于实现规模化生产。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种制备多孔厚电极的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将粘接剂、造孔剂和非水溶剂依次进行一次混合、一次分散、一次刮缸、二次混合、二次分散、二次刮缸、三次混合和三次分散后，降温后进行四次混合和四次分散，得到胶液；

(2)将步骤(1)得到的胶液、导电剂和非水溶剂依次进行一次混合和一次分散后，加入电极活性物质依次进行二次混合、二次分散和二次刮缸，再加入非水溶剂依次进行三次混合和三次分散，降温后进行四次混合和四次分散，得到浆料；

(3)将步骤(2)中得到的浆料涂布在集流体表面，采用阶段式干燥法对浆料进行干燥，得到所述多孔厚电极。

本发明通过采用多次混合和多次分散的步骤，并加入造孔剂，增加了浆料的分散性和均匀性。同时，在涂布的过程中采用阶段式干燥法对浆料进行干燥，其具有制备得到的电极极片表面平整、无裂纹和孔隙均匀的优势。

优选地，步骤(1)中所述粘接剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或聚丙烯酸酯中的任意一种。