CN102054979A - 一种电池电极、其制备方法及电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池电极及其制备方法和电池，电池电极包括集电体及涂覆在集电体上的活性物质层，活性物质层表面附着有微纳米颗粒层。其中，活性物质层包括电极活性物质和电极粘结剂。微纳米颗粒层包括微纳米级干粉颗粒，微纳米级干粉颗粒包括微纳米级电极活性物质的干粉颗粒。降低了电极与电解液间的界面阻抗，提高了电池的倍率放电性能；微纳米活性材料减缓材料本身的严重体积效应；特别是本发明的微纳米颗粒层可以优选不含粘结剂，进一步提高了电池的大电流放电特性。本发明的方法简单，易实现，微纳米颗粒层与活性物质层具有很好的结合性，同时活性物质层表面没有上层物质的污染。

Description

一种电池电极、其制备方法及电池

技术领域

本发明涉及一种电池电极、其制备方法及电池。

背景技术

锂电池以其工作电压高、重量轻、比能量大、自放电率小、循环寿命长、无记忆效应、无环境污染等优点，作为高比能量化学电源已经广泛应用于移动通讯、笔记本电脑、摄像机、照相机、便携式仪器仪表等领域，也是各国大力研究的电动汽车、空间电源的首选配套电源，成为可替代能源的首选，应用前景十分广阔，同时对其性能的要求也不断提高。

特别是现有大量大型产品一般存在大功率输出和大容量供应，例如电动汽车，由于现有电池越来越微型化，对体积和重量的要求也不断提高，因此大功率输出和大容量供应也是现有技术对电池性能研究的热点和难点，现有比较成熟，能简单应用于实际生产的改进，一般集中在对电极的结构的改进，例如可以通过改变电极的表面结构，采用低压实密度，提高电极的孔隙率，或降低电极表面的活性物质层等，提高电解液在电极中的浸润性，提高电极中活性物质间的离子传导性，从而提高电池的倍率放电特性，但此种方法同时造成了容量损失，并不能符合现有技术的发展趋势。

现有技术也有通过活性物质层中电极活性材料采用小粒径材料，可以提高材料的比表面积、缩短电极中离子扩散路径、增强蠕动性及提高材料的塑性，从而减小了活性体的颗粒度，提高了材料的导电性，特别是减缓了材料本身的严重体积效应。但比表面积的增加，高的比表面能，使材料颗粒间易发生团聚，影响材料的性能；同时材料的比表面大，也会造成电池的首次不可逆容量大，从而阻碍了此种材料在电池中的应用。特别是为了保证活性物质和集电体及活性物质间的有效的粘接，防止脱料等不良反应的发生，将会增加粘接剂的用量，也会造成电池容量降低和电池内阻的增高。电池的大功率输出和大容量供应并不理想。

发明内容

本发明为了克服现有技术的电池的大功率输出和大容量供应并不理想的问题。提供了一种能提供大功率输出和大容量供应的电池电极，包括集电体及涂覆在集电体上的活性物质层，活性物质层表面附着有微纳米颗粒层。其中，活性物质层包括电极活性物质和电极粘结剂。微纳米颗粒层包括微纳米级干粉颗粒，微纳米级干粉颗粒包括微纳米级电极活性物质的干粉颗粒。

本发明的电池电极在常规的电池电极的表面附着微纳米颗粒层，微纳米颗粒层包括微纳米级电极活性物质的干粉颗粒，在不降低电池电极厚度及压实密度的同时，干粉颗粒间具有大的颗粒间距，使电极表面具有非连续性和丰富的孔隙结构，具有高的表面孔隙率和高的比表面能，不仅可以缩短电极中离子扩散路径，而且保证了电解液在活性物质颗粒之间的良好的渗透，加快了颗粒之间的离子传导性，降低了电极与电解液间的界面阻抗，降低了电池的内阻，提高了电池的倍率充放电性能；同时微纳米活性材料能增强蠕动性及提高材料的塑性，减缓材料本身的严重体积效应；同时本发明的微纳米颗粒层中微纳米颗粒为干粉颗粒，不仅增加了电解液的润湿性，而且防止了材料颗粒之间的团聚，阻止了电极内部微粒间电接触程度的迅速减弱，保证了电极容量和循环性能，使小粒径材料能得到很好的应用。同时本发明的微纳米颗粒层一般不含粘结剂，不仅提高了电池比容量，而且进一步提高了活性材料间的离子传导性，降低了电池电阻，提高了电池的快速放电性能，提高了电池的大电流放电特性；同时本发明的活性物质层和微纳米颗粒层间具有很好的相容性，防止了电池充放电过程中的脱料。

本发明同时提供了制备上述电池电极的制备方法，步骤包括

a，将含有电极活性物质、电极粘接剂和溶剂的浆料涂覆于集电体上，干燥，在集电体上涂覆活性物质层；

b，将含有微纳米级电极活性物质的干粉颗粒的微纳米级干粉颗粒附着在活性物质层表面制得电池电极。

本发明的方法简单，易实现，特别是能很好的将性能优良的小粒径活性材料应用于电池，提高电池的性能；同时克服了层与层之间的相容性的问题，解决了现有技术制备多层物质层时，由于底层物质层干燥，又涂覆湿性浆料层，不仅存在两层相容性和结合性的问题，同时上层的干燥也会造成底层的变形或碎裂，加剧电极材料的脱料，本发明的微纳米颗粒层采用微纳米干粉颗粒附着，由于微米级干粉颗粒具有高的比表面能，能与活性物质层具有很好的结合性，同时活性物质层表面没有上层物质的污染，又保证了层与层之间的独立性，特别是防止粘结剂、溶剂等渗入，造成活性物质层表面孔隙率降低，降低了对电池性能的影响。

本发明的另一个目的是提供一种含有上述电池电极的电池，包括电池壳体及位于电池壳体内的极芯和电解液；极芯包括正电极、负电极及处于正负电极间的隔膜，其中，正电极和/或负电极为上述电池电极。

本发明制备的电池容量大，具有大电流充放电特性。

附图说明

图1是对比例1制备的电池正电极的表面SEM(扫描电镜)图；

图2是实施例1制备的电池正电极的表面SEM(扫描电镜)图；

图3是实施例1制备的电池负电极的表面SEM(扫描电镜)图。

具体实施方式

本发明提供了一种能提供大功率输出和大容量供应的电池电极，包括集电体及涂覆在集电体上的活性物质层，活性物质层表面附着有微纳米颗粒层。其中，活性物质层包括电极活性物质和电极粘结剂。微纳米颗粒层包括微纳米级干粉颗粒，微纳米级干粉颗粒包括微纳米级电极活性物质的干粉颗粒。本发明的电池电极为对常规的电池电极的表面进行了处理，增加了电解液的润湿性，降低了电池的内阻，提高了电池的倍率放电性能、大电流放电特性和电池容量。

本发明优选相邻微纳米级干粉颗粒间的间距为0.1-10微米。

本发明优选微纳米级电极活性物质的干粉颗粒的平均粒径为0.05-20微米，进一步优选为0.1-10微米，提高干粉颗粒的附着力，同时进一步提高电极表面的孔隙结构和电化学活性。

其中，微纳米颗粒层还可以包括微纳米级导电剂的干粉颗粒，例如当电池电极为正极时一般优选含有微纳米级导电剂的干粉颗粒，当电池电极为负极时，可含有也可以不含有微纳米级导电剂的干粉颗粒，本发明为提高电池电极的导电性，优选含有微纳米级导电剂的干粉颗粒，进一步提高电极的电子电导率，减少两层之间的接触电阻。本发明优选微纳米级导电剂的干粉颗粒的平均粒径为0.01-5微米，进一步优选为0.05-1微米，进一步优选材料的附着力和表面结构，进一步提高电极的性能。

其中，本发明的活性物质层也可含有导电剂或不含有导电剂，当电池电极为正极时，优选含有导电剂。

本发明优选在微纳米颗粒层中，以微纳米级干粉颗粒的总量为基准，所述微纳米级电极活性物质的干粉颗粒的量为80-99.5wt％；微纳米级导电剂的干粉颗粒的量为0.5-20wt％。

本发明优选电池电极的厚度为10-250微米，优选活性物质层的厚度为10-200微米，微纳米颗粒层的厚度为0.1-50微米，进一步优化电池的比容量和电极的表面结构。

本发明的电池电极可以是正电极也可以是负电极，本发明没有特别限制，电极活性材料、粘结剂和导电剂本发明也没有特别限制，可以为本领域技术人员公知的各种电极活性材料、粘结剂和导电剂。其中，电极活性物质层中的电极活性材料、导电剂与微纳米颗粒层的电极活性材料、导电剂物质可以相同也可以不同，本发明可以优选物质相同，即选用相同的物质，经过不同的处理，得所需不同粒径等不同条件的材料；颗粒粒径等本发明优选不同，活性物质层采用常规使用的电极活性材料、导电剂，以防止小颗粒的团聚，影响电极的性能等。

特别是本发明优选微纳米颗粒层可以不含有粘结剂，由于小粒径材料本身具备很高的表面活性，例如含有强的静电作用、范德华力、氢键、量子隧道效应、表面官能团作用力、毛细管吸附力等作用力导致了颗粒表面原子缺少近邻配位的表面原子，从而具有强烈的与其它原子结合的能量，使小粒径材料处于高能状态，具有较高的表面能和表面结合能，为了保持平衡，颗粒表面总是处于施加弹性应力的状态，吸附作用强，特别是活性物质层中的粘结剂表面存在丰富的锚固基团，极易附着微纳米颗粒。

本发明同时提供了制备上述电池电极的制备方法，步骤包括

a，将含有电极活性物质、电极粘接剂和溶剂的浆料涂覆于集电体上，干燥，在集电体上涂覆活性物质层；

b，将含有微纳米级电极活性物质的干粉颗粒的微纳米级干粉颗粒附着在活性物质层表面制得电池电极。本发明的方法简单，易实现，克服了层与层之间的相容性的问题，降低了对活性物质层的影响。

其中，配制含有电极活性物质、电极粘接剂和溶剂的浆料采用本领域技术人员公知的各种技术，例如当电池电极为电池正极时，电极活性物质为本领域常规的可脱嵌吸收锂的正极活性物质，可采用本领域常见的活性物质，例如锂钴氧LiCoO₂、锂镍氧LiNiO₂、锂锰氧LiMnO₂等氧化物，锂镍钴氧Li(Ni_0.8Co_0.2)O₂、锂镍钴锰氧LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O2等复合氧化物，LiFePO₄、Li_xV₂(PO4)₃、LiMnPO₄、Li₂FeSiO₄、Li₂MnSiO₄等聚阴离子体系，Li_xVO₂、Li_xV₂O₄、Li_1+xV₃O₈等锂钒化合物。电极粘结剂为正极常用粘结剂，例如含氟树脂和聚烯烃化合物如聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)和丁苯橡胶(SBR)中的一种或几种。正极一般优选含有导电剂，导电剂为正电极常用导电剂，例如乙炔黑、碳纳米管、HV、碳黑等。将正极活性物质，导电剂，粘结剂按一定比例在溶剂中搅拌混合均匀得到所需正极浆料。其中，根据所用粘合剂种类的不同，以正极活性物质的重量为基准，粘合剂的含量为0.01-10重量％，优选为0.02-5重量％；导电剂的含量为0.1-20重量％，优选为1-10重量％；溶剂可选自N-甲基吡咯烷酮(NMP)、水、乙醇、丙酮中的一种或几种，溶剂的用量一般为50-400％。当电池电极为负极，电极活性物质为负极活性物质，负极活性物质本发明可以使用本领域常规的可嵌入释出锂的负极活性物质，例如碳材料，可以为非石墨化炭、石墨或由多炔类高分子材料通过高温氧化得到的炭或热解炭、焦炭、有机高分子烧结物、活性炭中的一种或几种，或锡合金、硅合金等。粘结剂为本领域技术人员所公知负极粘合剂，例如含聚噻吩、聚吡咯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酰胺、乙烯-丙烯-二烯共聚树脂、苯乙烯丁二烯橡胶、聚丁二烯、氟橡胶、聚环氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚酯树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚乙烯醇、羧丙基纤维素、乙基纤维素等中的一种或几种。导电剂为本领域常规的负极导电剂，例如碳黑、镍粉、铜粉中的一种或几种。将负极活性物质，导电剂，粘结剂按一定比例在溶剂中搅拌混合均匀得到所需负极浆料。其中，根据所用粘合剂种类的不同，以负极活性物质的重量为基准，负极粘合剂的含量为0.01-10重量％，优选为0.02-5重量％；导电剂的含量为0-12重量％，优选为2-10重量％；溶剂一般为N-甲基吡咯烷酮(NMP)、水、乙醇、丙酮等，溶剂的用量为50-400％。

将浆料涂覆于集电体上，干燥采用本领域技术人员公知的各种技术。本发明的集电体没有特别限制，可采用本领域技术人员公知的各种集电体，例如，当电池电极为电池正电极时，可以采用铝箔，用来涂覆正电极活性物质。当电池电极为电池负电极时，可以采用铜箔，用来涂覆负电极活性物质。

其中，将微纳米级电极活性物质的干粉颗粒附着在活性物质层表面的方法可以采用本领域技术人员公知的各种附着干粉的方法，例如静电喷涂、热喷涂、喷粉印刷、辊印、滚筒印刷，流化床浸涂、静电流化床涂装等，本发明优选电喷涂或喷粉印刷，实现微纳米级干粉颗粒在活性物质层表面的均匀、牢固附着，进一步提高电池的倍率、低温性能。

其中，本发明还优选步骤b还包括对电池电极进行热压，热压的温度为40-180℃，进一步优选为60-120℃，压力为0.5-8MPa，增加干粉颗粒与活性物质层的结合力，增加电极的体积密度，进一步提高电池的比容量、倍率、低温、循环性能等。

本发明还可以包括对电极表面进行清粉处理，以清除电极表面浮粉，进一步优化电极性能，提高电极使用的安全性能等。

其中，本发明的微纳米级干粉颗粒的配制，可以采用干粉混合，例如将一定比例的所选微纳米级电极活性物质的干粉颗粒和所选微纳米级导电剂的干粉颗粒等通过研磨、搅拌或球磨等混合，也可以采用湿法混合，例如将一定比例的所选微纳米级电极活性物质的干粉颗粒和所选微纳米级导电剂的干粉颗粒等，加入到过量的溶剂中进行研磨、球磨、超声波分散等处理，控制干燥和造粒条件制成微纳米级干粉颗粒。其中，所选微纳米级电极活性物质的干粉颗粒的平均粒径为0.05-20微米，进一步优选为0.1-10微米；所选微纳米级导电剂的干粉颗粒的平均粒径为0.01-5微米，进一步优选为0.05-1微米。微纳米级干粉颗粒中微纳米级电极活性物质的干粉颗粒的量为80-99.5wt％；微纳米级导电剂的干粉颗粒的量为0.5-20wt％。

本发明同时提供了含有上述电池电极的电池，包括电池壳体及位于电池壳体内的极芯和电解液；极芯包括正电极、负电极及处于正负电极间的隔膜，其中，正电极和/或负电极为上述电池电极。本发明制备的电池容量大，具有大电流放电特性。

本发明的电池壳体、电解液和隔膜均采用本领域技术人员公知的各种电池壳体、电解液和隔膜，本发明没有特别限制。

下面结合具体实施例对本发明做进一步详述。

实施例1

(1)正极的制作：

将940克正极活性物质LiCoO2(94％)、30克粘接剂PVDF(3％)、30克导电剂乙炔黑(3％)加入到600克溶剂NMP(氮甲基吡咯烷酮)中，然后在真空搅拌机中搅拌，形成稳定均一的正极浆料。将该浆料均匀地间歇涂布在铝箔(铝箔尺寸为：宽度160毫米，厚度16微米)的两面上，然后120℃烘干，制备具有0.120-0.130mm厚的活性物质层的电池正电极。

将50克(5％)平均粒径为0.08μm的乙炔黑、950克(95％)的平均粒径为5μm的LiCoO2通过搅拌形成均匀的粉状混合物，将粉状混合物放入粉末喷涂系统中的供粉装置内，调节静电发生器电压为5.5万伏，对上述烘干后的电极进行喷涂处理，控制流速压力0.15MPa、喷涂距离200mm、出粉量100g/min、雾化压力0.3MPa和喷涂速度3.0m/min，在上述电极上喷涂厚度25μm的微纳米颗粒层。然后120℃，1.5MPa的条件下热碾压，后进行表面清粉处理，制得压实体密度为3.4-3.5g/cm3正电极，剪裁为尺寸为485(长)*44(宽)的电池正电极，从SEM图(图2)得微米级颗粒平均间距大约为3微米。

(2)负极的制作：

将940克负极活性物质人造石墨(94％)、30克粘接剂CMC(3％)和30克粘接剂SBR(3％)加入到1200克去离子水中，然后在真空搅拌机中搅拌，形成稳定均一的负极浆料。将该浆料均匀地间歇涂布在铜箔(铝箔尺寸为：宽度160毫米，厚度16微米)的两面上，然后120℃烘干，制备具有0.110-0.120mm厚的活性物质层的电池负电极。

将30克(3％)平均尺寸为d-11nm、l-10μm的碳纳米管、950克(97％)的平均粒径为5μm的人造石墨通过搅拌形成均匀的粉状混合物，将粉状混合物放入粉末喷涂系统中的供粉装置内，调节静电发生器电压为5.0万伏对上述烘干后的电极进行喷涂处理，控制流速压力0.15MPa、喷涂距离200mm，出粉量80g/min、雾化压力0.3MPa和喷涂速度2.0m/min，在上述电极上喷涂厚度15μm的微纳米颗粒层。然后120℃，1.5MPa的条件下热碾压，后进行表面清粉处理，制得压实体密度为1.5-1.6g/cm³负电极，剪裁为尺寸为480(长)*45(宽)的电池负电极，从SEM图(图3)得微米级颗粒平均间距大约为5微米。

(3)电池的制作

在上述制备的正极、负极之间设置PP/PE/PP隔膜后经卷绕、套壳、注液、封口、化成等制得电池。

实施例2

采用与实施例1相同的方法制备正极、负极和电池，不同的是活性物质层的厚度增加10μm在电池的正极、负极制备中调节静电发生器电压为5.5万伏对上述烘干后的电极进行喷涂处理，控制流速压力0.15MPa、喷涂距离200mm，出粉量80g/min、雾化压力0.3MPa和喷涂速度4.0m/min，在上述电极上喷涂厚度5μm的微纳米颗粒层，从SEM图得正电极的微米级颗粒平均间距大约为8微米，负电极的微米级颗粒平均间距大约为6微米。

实施例3

采用与实施例1相同的方法制备正极、负极和电池，不同的是活性物质层的厚度降低30μm，在电池的正极、负极制备中调节静电发生器电压为6.0万伏对上述烘干后的电极进行喷涂处理，控制流速压力0.15MPa、喷涂距离200mm，出粉量120g/min、雾化压力0.3MPa和喷涂速度3.0m/min，在上述电极上喷涂厚度45μm的微纳米颗粒层，从SEM图得正电极的微米级颗粒平均间距大约为2微米，负电极的微米级颗粒平均间距大约为1微米。

实施例4

采用与实施例1相同的方法制备正极、负极和电池，不同的是活性物质层的厚度降低45μm，在电池的正极、负极制备中调节静电发生器电压为6.0万伏对上述烘干后的电极进行喷涂处理，控制流速压力0.15MPa、喷涂距离200mm，出粉量150g/min、雾化压力0.3MPa和喷涂速度2.0m/min，在上述电极上喷涂厚度60μm的微纳米颗粒层。从SEM图得正电极的微米级颗粒平均间距大约为1微米，负电极的微米级颗粒平均间距大约为0.5微米。

实施例5

采用与实施例1相同的方法制备正极、负极和电池，不同的是在电池的正极制备中加入乙炔黑的平均粒径为0.05μm、LiCoO2的平均粒径为0.2μm；在电池的负极制备中人造石墨的平均粒径为10μm。从SEM图得正电极的微米级颗粒平均间距大约为0.5微米，负电极的微米级颗粒平均间距大约为8微米。

实施例6

采用与实施例1相同的方法制备正极、负极和电池，不同的是在电池的正极制备中，表面喷涂层的活性物质采用LiFePO₄，加入乙炔黑的平均粒径为0.02μm、LiFePO₄的平均粒径为0.08μm；在电池的负极制备中表面喷涂层的活性物质采用硬碳、导电剂采用炭黑类导电剂SP，加入SP平均粒径为0.04μm、硬碳的平均粒径为5μm。从SEM图得正电极的微米级颗粒平均间距大约为0.2微米，负电极的微米级颗粒平均间距大约为5微米。

实施例7

采用与实施例1相同的方法制备正极、负极和电池，不同的是热碾压的温度为120℃，压力为3MPa。从SEM图得正电极的微米级颗粒平均间距大约为1微米，负电极的微米级颗粒平均间距大约为1.5微米。

实施例8

采用与实施例1相同的方法制备正极、负极和电池，不同的是热碾压的温度为70℃，压力为1.5MPa。从SEM图得正电极的微米级颗粒平均间距大约为4微米，负电极的微米级颗粒平均间距大约为5微米。

对比例1

(1)正极的制作：

将940克正极活性物质LiCoO2(94％)、30克粘接剂PVDF(3％)、30克导电剂乙炔黑(3％)加入到600克溶剂NMP(氮甲基吡咯烷酮)中，然后在真空搅拌机中搅拌，形成稳定均一的正极浆料。将该浆料均匀地间歇涂布在铝箔(铝箔尺寸为：宽度160毫米，厚度16微米)的两面上，然后120℃烘干，制备具有0.140-0.150微米厚的活性物质层的电池正电极。然后，2.0MPa的条件下碾压，制得压实体密度为3.4-3.5g/cm3正电极，剪裁为尺寸为485(长)*44(宽)的电池正电极。

(2)负极的制作：

将940克负极活性物质人造石墨(94％)、30克粘接剂CMC(3％)和30克粘接剂SBR(3％)加入到1200克去离子水中，然后在真空搅拌机中搅拌，形成稳定均一的负极浆料。将该浆料均匀地间歇涂布在铜箔(铝箔尺寸为：宽度160毫米，厚度16微米)的两面上，然后120℃烘干，制备具有0.12-0.13微米厚的活性物质层的电池负电极。然后，1MPa的条件下碾压，制得压实体密度为1.5-1.6g/cm3负电极，剪裁为尺寸为480(长)*45(宽)的电池负电极。

(3)电池的制作

在上述制备的正极、负极之间设置PP/PE/PP隔膜后经卷绕、套壳、注液、封口、化成等制得电池。

对比例2

(1)正极的制作：

将940克平均粒径为5μm的正极活性物质LiCoO2(94％)、30克粘接剂PVDF(3％)、30克平均粒径为0.08μm的导电剂乙炔黑(3％)加入到600克溶剂NMP(氮甲基吡咯烷酮)中，然后在真空搅拌机中搅拌，形成稳定均一的正极浆料。将该浆料均匀地间歇涂布在铝箔(铝箔尺寸为：宽度160毫米，厚度16微米)的两面上，然后120℃烘干，制备具有0.140-0.150微米厚的活性物质层的电池正电极。然后，2.0MPa的条件下碾压，制得压实体密度为3.2-3.3g/cm3正电极，剪裁为尺寸为485(长)*44(宽)的电池正电极。

(2)负极的制作：

将30克(3％)平均尺寸为d-11nm、l-10μm的碳纳米管、平均粒径为5μm的910克人造石墨(91％)、30克粘结剂CMC(3％)和30克粘结剂SBR(3％)加入到1200克去离子水中，然后在真空搅拌机中搅拌，形成稳定均一的负极浆料。将该浆料均匀地间歇涂布在铜箔(铝箔尺寸为：宽度160毫米，厚度16微米)的两面上，然后120℃烘干，制备具有0.12-0.13微米厚的活性物质层的电池负电极。然后，1MPa的条件下碾压，制得压实体密度为1.3-1.4g/cm3负电极，剪裁为尺寸为480(长)*45(宽)的电池负电极。

(3)电池的制作

在上述制备的正极、负极之间设置PP/PE/PP隔膜后经卷绕、套壳、注液、封口、化成等制得电池。

性能测试

扫描电镜测试：对实施例1的正、负极片及对比例1的正极用日本产JSM-5610LV型扫描电子显微镜放大2000-13000倍，进行扫面电镜(SEM)测试，测试结构如图1-3。

极片孔隙率测试：对实施例1-8及对比例1制备的正、负极片用美国micromeritics instrument corporation制造型号为autoperIV9500的压汞仪，进汞压力范围为10.00-60000.00psia进行孔隙率测试，其中所涉及的公式有：

$P_{\mathrm{pc}}=\frac{V_{\mathrm{tot}}}{V_b}*100\%$

$A_i=A_{i_i}+A_{i_{i-1}}+...+A_{i_1}$

$A_{i_i}=\frac{4*I_{i_i}}{D_{\mathrm{mi}}}$

$I_{i_i}=I_i-I_{i-1}$

$D_{\mathrm{mi}}=\frac{D_i+D_{i-1}}{2}$

$I_i=\frac{V_i}{W_s}$

式中：P_pc为样品的孔隙率；

V_tot为样品材料测试过程中总进汞体积；

V_b为样品的松装体积；

A_i为测试过程中压力达到i点时累计比表面积；

A_ii为测试过程中压力达到i点时新增比表面积；

I_ii为单位重量样品在压力为i点时新增的进汞体积；

D_mi测试过程中压力为i点时对应的孔径大小；

I_i为单位重量样品在压力为i点时的累计进汞体积；

V_i为测试过程压力达到i点时的累计进汞体积；

W_s为样品质量。

测试结果如表1。

倍率充电性能测试：将实施例1-8及对比例1-2制备的电池化成、分容后，在25±5℃下分别以0.2C、0.5C、1C、2C、3C、5C、10C、20C和30C恒流充电至4.2V，然后恒压充电至电流降至0.1A。记录不同倍率充电容量，测试结果如表2。

倍率放电性能：将实施例1-8及对比例1-2制备的电池化成、分容后，在擎天BS-9300二次电池性能检测装置上，23±2℃条件下，将电池均以1C充电至4.2V/0.05C截止；分别0.2C、0.5C、1C、2C、3C、5C、10C、20C和30C放电至3.0V，记录不同倍率放电容量。测试结果如表3。

表1

表2

表3

从上测试结果可以看出，本发明制备的电池电极具有高的孔隙率和高的比表面，具有高的电化学性能。特别实在电池使用中，保证电池大容量的同时，提高电池的大电流充放电特性，能进行快速充放电和提供瞬间大电流等，满足现有大型电器设备例如汽车的电流需求，满足现有电池的发展要求。

Claims (12)

1.一种电池电极，其特征在于，包括集电体及涂覆在集电体上的活性物质层，所述活性物质层表面附着有微纳米颗粒层；

所述活性物质层包括电极活性物质和电极粘结剂；

所述微纳米颗粒层包括微纳米级干粉颗粒，所述微纳米级干粉颗粒包括微纳米级电极活性物质的干粉颗粒。

2.根据权利要求1所述的电池电极，其特征在于，相邻微纳米级干粉颗粒间的间距为0.1-10微米。

3.根据权利要求1所述的电池电极，其特征在于，所述微纳米级电极活性物质的干粉颗粒的平均粒径为0.05-20微米。

4.根据权利要求3所述的电池电极，其特征在于，所述微纳米级电极活性物质的干粉颗粒的平均粒径为0.1-10微米。

5.根据权利要求1所述的电池电极，其特征在于，所述微纳米级干粉颗粒还包括微纳米级导电剂的干粉颗粒，所述微纳米级导电剂的干粉颗粒的平均粒径为0.01-5微米。

6.根据权利要求5所述的电池电极，其特征在于，在微纳米颗粒层中，以微纳米级干粉颗粒的总量为基准，所述微纳米级电极活性物质的干粉颗粒的量为80-99.5wt％；微纳米级导电剂的干粉颗粒的量为0.5-20wt％。

7.根据权利要求1所述的电池电极，其特征在于，所述活性物质层的厚度为10-200微米，所述微纳米颗粒层的厚度为0.1-50微米。

8.一种如权利要求1所述的电池电极的制备方法，其特征在于，步骤包括

a，将含有电极活性物质、电极粘接剂和溶剂的电极浆料涂覆于集电体上，干燥，在集电体上制备活性物质层；

b，将含有微纳米级电极活性物质的干粉颗粒的微纳米级干粉颗粒附着在活性物质层表面制得电池电极。

9.根据权利要求8所述的电池电极的制备方法，其特征在于，所述微纳米级干粉颗粒附着在活性物质层表面的方法包括静电喷涂、喷粉印刷。

10.根据权利要求8所述的电池电极的制备方法，其特征在于，所述步骤b还包括对电池电极进行热压，所述热压的温度为40-180℃，压力为0.5-8MPa。

11.根据权利要求8所述的电池电极的制备方法，其特征在于，所述微纳米级电极活性物质的干粉颗粒的平均粒径为0.05-20微米。

12.一种电池，包括电池壳体及位于电池壳体内的极芯和电解液；所述极芯包括正电极、负电极及处于正负电极间的隔膜，其特征在于，所述正电极和/或负电极为权利要求1-7任意一项所述的电池电极。

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