CN105355847A - 一种电化学电池电极、含有该电极的电化学电池及其制备方法 - Google Patents

一种电化学电池电极、含有该电极的电化学电池及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105355847A
CN105355847A CN201510676226.8A CN201510676226A CN105355847A CN 105355847 A CN105355847 A CN 105355847A CN 201510676226 A CN201510676226 A CN 201510676226A CN 105355847 A CN105355847 A CN 105355847A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene
battery
current collector
mass
electrochemical cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510676226.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105355847B (zh
Inventor
杨玉洁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong Canrd New Energy Technology Co ltd
Original Assignee
Guangdong Canrd New Energy Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong Canrd New Energy Technology Co ltd filed Critical Guangdong Canrd New Energy Technology Co ltd
Priority to CN201510676226.8A priority Critical patent/CN105355847B/zh
Publication of CN105355847A publication Critical patent/CN105355847A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105355847B publication Critical patent/CN105355847B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明属于石墨烯制备领域，特别涉及一种电化学电池极片，包括集流体和活性物质层，所述集流体与所述活性物质层之间设置有缓冲层，所述缓冲层的厚度为5nm～20μm；所述缓冲层含有粘接剂和导电剂，所述导电剂包括石墨烯，所述石墨烯的片层平面与所述集流体的平面夹角为θ，且夹角θ≥45°的石墨烯的质量占石墨烯的总量的比例大于或等于50％。此时，石墨烯倾向于垂直于集流体排布，因此涂布层与集流体之间通过石墨烯片层平面导通，能够最大限度的发挥石墨烯导电性能优良的特点，从而降低电池阻抗，减少发热量，提高电池安全性能。

Description

一种电化学电池电极、含有该电极的电化学电池及其制备方法
技术领域
本发明属于电化学电池领域，特别涉及一种电化学电池电极、含有该电极的电化学电池及其制备方法。
背景技术
进入21世纪以后，各种电子器件产品如手机、笔记本、可穿戴设备等层出不穷，极大的丰富了广大用户的生活；同时，电动汽车及各类储能电站也如雨后春笋般迅速萌芽、发展、壮大。以上高科技产品，具有一个共同特征：需要高性能、低成本的电池充当储能部件。
现有的电池主要有一次电池和二次电池两大类；所谓一次电池，即无法反复充电的电池，主要包括碳锌电池、碱性电池、糊式锌锰电池、纸板锌锰电池、碱性锌锰电池、扣式电池(扣式锌银电池、扣式锂锰电池、扣式锌锰电池)、锌空气电池、一次锂锰电池等、水银电池；所谓二次电池，即可充电电池，主要包括二次碱性锌锰电池、镍镉充电电池、镍氢充电电池、锂充电电池、铅酸电池、太阳能电池。铅酸蓄电池可分为：开口式铅酸蓄电池、全密闭铅酸蓄电池。而从外包装角度分析，现有电池主要分为软包装电池及硬壳包装电池，由于软包装电池包装膜本身厚度小，可塑性大，被广泛的运用于各类高档一次电池和二次电池中。
然而随着生活品味的提高，人们对移动用电器提出了更高的体验需求：更轻、更薄、更小、更持久、更安全便是这些体验具有代表性的几个方面，而更安全、更持久又是其中最重要的体验之一，这就对储电器(电池)提出了更高的安全及能量密度需求；使用阻抗更低的电极片、能量密度更高的电极材料是解决电芯安全性能、提高电芯能量密度的有效方法。
对于现有电极材料而言，往往是能量密度越高，其充放电体积膨胀率越大，因此充放电过程中导致成品电芯电极涂层脱落的概率越高，从而导致电池循环性能变差。
对于现有的导电材料，石墨烯(Graphene)由于其特殊的二维片层结构，赋予了其具有已知材料中最优的导电性能；但是石墨烯的导电性能，主要体现在其在片层平面内；而在垂直于片层的面上的电阻较大。
有鉴于此，确有必要开发一种新的电化学电池电极，其不仅电阻率低，而且能够改善电池的循环性能。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供的一种电化学电池极片，包括集流体和活性物质层，所述集流体与所述活性物质层之间设置有缓冲层，所述缓冲层的厚度为5nm～20μm；所述缓冲层含有粘接剂和导电剂，所述导电剂包括石墨烯，所述石墨烯的片层平面与所述集流体的平面夹角为θ，且夹角θ≥45°的石墨烯的质量占石墨烯的总量的比例大于或等于50％。此时，石墨烯倾向于垂直于集流体排布，因此涂布层与集流体之间通过石墨烯片层平面导通，能够最大限度的发挥石墨烯导电性能优良的特点，从而降低电池阻抗，减少发热量，提高电池安全性能。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电化学电池极片，包括集流体和活性物质层，所述集流体与所述活性物质层之间设置有缓冲层，所述缓冲层的厚度为5nm～20μm；所述缓冲层含有粘接剂和导电剂，所述导电剂包括石墨烯，所述石墨烯的片层平面与所述集流体的平面夹角为θ，且夹角θ≥45°的石墨烯的质量占石墨烯的总量的比例大于或等于50％。
作为本发明电化学电池极片的一种改进，所述缓冲层的厚度为10nm～10μm；所述粘接剂的质量占所述缓冲层的质量的比例为0.5％～10％，所述导电剂的质量占所述缓冲层的质量的比例为90％～99.5％。
作为本发明电化学电池极片的一种改进，所述粘接剂为聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纤维素钠(CMC)和丁苯橡胶(SBR)中的至少一种；所述导电剂还包括导电炭黑、超级导电碳、碳纳米管、导电炭纤维和科琴黑中的至少一种；所述石墨烯的质量占所述导电剂的总质量的10％～100％。
作为本发明电化学电池极片的一种改进，所述石墨烯的厚度为0.3nm～300nm，所述石墨烯的片层的平面尺寸(即石墨烯片层平面的等效直径，“等效直径”即为与平面面积相等的圆的直径)小于或等于30μm，石墨烯片层尺寸较大时，很难实现石墨烯的垂直排布，因为此时石墨烯片层的势能较大，稳定性较差，因此平面尺寸小的石墨更有利于垂直排布；所述石墨烯为氧化石墨烯、石墨烯和改性石墨烯(为了增加石墨烯片层对磁场的响应，改性石墨烯可以为在石墨烯片层上复合/接枝有易磁化元素，如铁、钢、钴、镍等元素)中的至少一种。
作为本发明电化学电池极片的一种改进，夹角θ≥60°的石墨烯的质量占石墨烯的总量的比例大于或等于50％，或/和夹角θ≥45°的石墨烯的质量占石墨烯的总量的比例大于或等于70％；θ越大、比例越高，说明缓冲层中的石墨烯片层越倾向于垂直集流体排布，就会有更多的石墨烯片层面连接集流体与涂敷层，能够更大限度的体现出石墨烯优良的导电性能。
作为本发明电化学电池极片的一种改进，所述电化学电池包括镍氢电池、镍镉电池、铅酸电池、锂离子电池、电容器、锌离子电池、锂硫电池或钠离子电池；所述极片包括正极片或/和负极片。
本发明还包括一种电化学电池，包括正极片、负极片、隔离膜、电解质和外包装，所述正极片或/和所述负极片选自本发明所述的电极片。
本发明还包括一种电化学电池的制备方法，主要包括如下步骤：
步骤1：电极片的制备：将含有石墨烯的导电剂、粘接剂以及溶剂混合，配制成固含量大于或等于4％的浆料，之后涂敷在集流体上，并施加外力，使得石墨烯的片层平面与集流体的平面的夹角θ≥45°，干燥后即得到含有底层处理层的集流体；之后将含有活性物质的浆料布置于底层处理层的表面，烘干后即得到电极片待用；浆料固含量高时，同等胶量下，粘度较大，虽然不利于石墨烯片层的移动，但是一旦石墨烯片层移动到固定位置后，保持固定位置的效果会更佳；因为片状的石墨烯垂直于集流体上时势能较高，本身的稳定性较差，高粘度浆料容易使得石墨烯片层保持垂直于集流体的状态；
步骤2：成品电化学电池制备：将步骤1得到的极片冷压、分条、焊接后，与对电极、隔离膜组装得到裸电芯，之后入壳/入袋、干燥、注液、化成、整形得到成品电化学电池。
作为本发明电化学电池制备方法的一种改进，步骤1所述浆料的固含量大于或等于8％(固含量较高时，浆料粘度较大，石墨烯片层定向排布后，容易保持排布结构)。
作为本发明电化学电池制备方法的一种改进，步骤1施加的外力为施加与集流体夹角小于或等于45°的磁场，施加时间为浆料干燥前；所述干燥为冷冻干燥或加热干燥(当采用加热干燥时，需尽量降低干燥速度，防止溶剂挥发产生较大的作用力破坏石墨烯的定向排布)。
本发明的有益效果在于：
首先，石墨烯本身具有优良的导电性能，作为导电缓冲层导电剂能够显著降低电池阻抗；
其次，石墨烯倾向于垂直于集流体排布，因此涂布层与集流体之间通过石墨烯片层平面导通，能够最大限度的发挥石墨烯导电性能优良的特点，从而降低电池阻抗，减少发热量，提高电池安全性能；
最后，制备过程中，浆料固含量高时，同等胶量下，粘度较大，虽然不利于石墨烯片层的移动，但是一旦石墨烯片层移动到固定位置后，保持固定位置的效果会更佳；因为片状的石墨烯垂直于集流体上时势能较高，本身的稳定性较差，高粘度浆料容易使得石墨烯片层保持垂直于集流体的状态。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明及其有益效果进行详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
比较例，负极集流体缓冲层制备：选择导电炭黑为导电剂，PVDFPVDF为粘接剂(质量比为95:5),配制得到固含量为40％的浆料，之后涂敷于铜集流体上，得到含有厚度为3μm缓冲层的集流体；
负极片制备：选择质量比为1:9的硅、石墨混合材料作为活性物质，配制得到负极浆料，之后涂敷于上述集流体表面，得到负极电极片待用；
成品电化学电池制备：将上述负极冷压、分条、焊接后，与正极、隔离膜卷绕得到裸电芯，之后选择铝塑膜为包装袋，进行顶封、侧封、干燥、注液、化成、整形得到成品电化学电池。
实施例1，与比较例不同的是，本实施例包括如下步骤：
负极集流体缓冲层制备：选择片层厚度为2nm、平面尺寸为1μm的石墨烯作为导电剂，PVDF为粘接剂(质量比为95:5),配制得到固含量为7％的浆料，之后涂敷于铜集流体上，待浆料涂敷于集流体上后，施加磁场直至膜片上的浆料固化为止，控制磁场角度、强弱及涂敷时的走带速度，使得约80％的石墨烯片层与集流体的夹角为60°左右，从而得到含有厚度为0.6μm缓冲层的集流体；
其余与比较例相同，这里不在赘述。
实施例2，与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
负极集流体缓冲层制备：选择片层厚度为2nm、平面尺寸为3μm、的石墨烯作为导电剂，PVDF为粘接剂(质量比为95:5),配制得到固含量为7％的浆料，之后涂敷于铜集流体上，待浆料涂敷于集流体上后，施加磁场直至膜片上浆料固化为止，控制磁场角度、强弱及涂敷时的走带速度，使得约50％的石墨烯片层与集流体的夹角为45°左右，从而得到含有厚度为2μm缓冲层的集流体；
其余与实施例1相同，这里不在赘述。
实施例3，与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
负极集流体缓冲层制备：选择片层厚度为2nm、平面尺寸为10μm、的石墨烯作为导电剂，PVDF为粘接剂(质量比为95:5),配制得到固含量为7％的浆料，之后涂敷于铜集流体上，待浆料涂敷于集流体上后，施加磁场直至膜片上浆料固化为止，控制磁场角度、强弱及涂敷时的走带速度，使得约70％的石墨烯片层与集流体的夹角为70°左右，从而得到含有厚度为7μm缓冲层的集流体；
其余与实施例1相同，这里不在赘述。
实施例4，与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
负极集流体缓冲层制备：选择片层厚度为2nm、平面尺寸为10μm、的石墨烯作为导电剂，PVDF为粘接剂(质量比为95:5),配制得到固含量为7％的浆料，之后涂敷于铜集流体上，待浆料涂敷于集流体上后，施加磁场直至膜片上浆料固化为止，控制磁场角度、强弱及涂敷时的走带速度，使得约90％的石墨烯片层与集流体的夹角为80°左右，从而得到含有厚度为8μm缓冲层的集流体；
其余与实施例1相同，这里不在赘述。
实施例5，与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
负极集流体缓冲层制备：选择片层厚度为2nm、平面尺寸为10μm、的石墨烯作为导电剂，PVDF为粘接剂(质量比为95:5),配制得到固含量为3％的浆料，之后涂敷于铜集流体上，待浆料涂敷于集流体上后，施加磁场直至膜片上浆料固化为止，控制磁场角度、强弱及涂敷时的走带速度，使得约90％的石墨烯片层与集流体的夹角为85°左右，从而得到含有厚度为9μm缓冲层的集流体；
其余与实施例1相同，这里不在赘述。
实施例6，与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
负极集流体缓冲层制备：选择片层厚度为2nm、平面尺寸为10μm、的石墨烯作为导电剂，PVDF为粘接剂(质量比为95:5),配制得到固含量为3％的浆料，之后涂敷于铜集流体上，待浆料涂敷于集流体上后，施加磁场直至膜片上浆料固化为止，控制磁场角度、强弱及涂敷时的走带速度，使得约95％的石墨烯片层与集流体的夹角为90°左右，从而得到含有厚度为10μm缓冲层的集流体；
其余与实施例1相同，这里不在赘述。
实施例7，与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
负极集流体缓冲层制备：选择片层厚度为100nm、平面尺寸为30μm、的石墨烯和导电炭黑(粒径为1μm)(质量比为1:9)作为导电剂，PVDF为粘接剂(质量比为99.5:0.5),配制得到固含量为40％的浆料，之后涂敷于铜集流体上，待浆料涂敷于集流体上后，施加磁场直至膜片上浆料固化为止，控制磁场角度、强弱及涂敷时的走带速度，使得约90％的石墨烯片层与集流体的夹角为45°左右，从而得到含有厚度为20μm缓冲层的集流体；
其余与实施例1相同，这里不在赘述。
实施例8，与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
负极集流体缓冲层制备：选择片层厚度为0.3nm、平面尺寸为10μm、的石墨烯和导电炭黑(粒径为1μm)(质量比为5:5)作为导电剂，PVDF为粘接剂(质量比为97:3),配制得到固含量为15％的浆料，之后涂敷于铜集流体上，待浆料涂敷于集流体上后，施加磁场直至膜片上浆料固化为止，控制磁场角度、强弱及涂敷时的走带速度，使得约90％的石墨烯片层与集流体的夹角为80°左右，从而得到含有厚度为8μm缓冲层的集流体；
其余与实施例1相同，这里不在赘述。
实施例9，与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
负极集流体缓冲层制备：选择片层厚度为2nm、平面尺寸为10nm的改性石墨烯(该改性石墨烯上接枝有镍元素，含量为0.5％)作为导电剂，PVDF为粘接剂(质量比为90:10),配制得到固含量为6％的浆料，之后涂敷于铜集流体上，待浆料涂敷于集流体上后，施加磁场直至膜片上浆料固化为止，控制磁场角度、强弱及涂敷时的走带速度，使得约90％的石墨烯片层与集流体的夹角为90°左右，从而得到含有厚度为10nm缓冲层的集流体；
其余与实施例1相同，这里不在赘述。
实施例10，与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
负极集流体缓冲层制备：选择片层厚度为0.3nm、平面尺寸为5nm的改性石墨烯(该改性石墨烯上接枝有钴元素，含量为0.5％)作为导电剂，PVDF为粘接剂(质量比为90:10),配制得到固含量为4％的浆料，之后涂敷于铜集流体上，待浆料涂敷于集流体上后，施加磁场直至膜片上浆料固化为止，控制磁场角度、强弱及涂敷时的走带速度，使得约90％的石墨烯片层与集流体的夹角为90°左右，从而得到含有厚度为5nm缓冲层的集流体；
其余与实施例1相同，这里不在赘述。
实施例11，与4不同的是，本实施例包括如下步骤：
正极集流体缓冲层制备：选择片层厚度为2nm、平面尺寸为10μm、的石墨烯作为导电剂，PVDF为粘接剂(质量比为95:5),配制得到固含量为7％的浆料，之后涂敷于铝集流体上，待浆料涂敷于集流体上后，施加磁场直至膜片上浆料固化为止，控制磁场角度、强弱及涂敷时的走带速度，使得约90％的石墨烯片层与集流体的夹角为80°左右，从而得到含有厚度为8μm缓冲层的集流体；
正极片制备：选择钴酸锂为活性物质，配制得到正极浆料，之后涂敷于上述集流体表面，得到正极电极片待用；
成品电化学电池制备：将上述正极冷压、分条、焊接后，与负极、隔离膜卷绕得到裸电芯，之后选择铝塑膜为包装袋，进行顶封、侧封、干燥、注液、化成、整形得到成品电化学电池。
其余与实施例4相同，这里不在赘述。
表征及测试：
500周循环测试：在25℃环境中按如下流程对各实施例和比较例的电芯进行循环测试：静置3min；0.5C恒流充电至4.2V，恒压充电至0.05C；静置3min；0.5C恒流放电至3.0V得到首次放电容量D0；静置3min；之后重复上述测试499周，得到容量D499，则电芯500周循环后容量保持率为D499/D0，结果见表1；
直流阻抗(IMP)测试:在25℃环境中按如下流程对各实施例和比较例的电芯进行直流阻抗(IMP)测试：静置3min；0.5C恒流充电至3.85V，恒压充电至0.05C；静置3min；之后采用电化学工作站进行直流阻抗测试，得到电芯的直流内阻，见表1；
由表1可得，本发明能够显著提高电池的循环性能，同时降低电池的内阻，因此能够降低电池充放电时的放热量，提高电池的安全性能；同时，本发明的缓冲层厚度非常小，即电极中非活性物质组分的厚度非常小，因此得到的电池具有更高的能量密度。
由实施例1～实施例6可得，随着石墨烯片层与集流体的夹角的增加，电芯阻抗逐渐降低，这是由于垂直于集流体的石墨烯具有更好的导电效果(其为石墨烯片层间的传导)；随着缓冲层厚度的增加，电芯的循环性能不断提高，这是由于较厚的缓冲层具有更加优良的缓冲效果。
由实施例7～实施例11可得，本发明具有普适性。
表1，比较例与实施例的电化学储能器件的电性能表
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种电化学电池极片，包括集流体和活性物质层，其特征在于：所述集流体与所述活性物质层之间设置有缓冲层，所述缓冲层的厚度为5nm～20μm；所述缓冲层含有粘接剂和导电剂，所述导电剂包括石墨烯，所述石墨烯的片层平面与所述集流体的长和宽所在平面之间的夹角为θ，且夹角θ≥45°的石墨烯的质量占石墨烯的总量的比例大于或等于50％。
2.一种权利要求1所述的电化学电池极片，其特征在于：所述缓冲层的厚度为10nm～10μm；所述粘接剂的质量占所述缓冲层的质量的比例为0.5％～10％，所述导电剂的质量占所述缓冲层的质量的比例为90％～99.5％。
3.一种权利要求1所述的电化学电池极片，其特征在于：所述粘接剂为聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纤维素钠(CMC)和丁苯橡胶(SBR)中的至少一种；所述导电剂还包括导电炭黑、超级导电碳、碳纳米管、导电碳纤维和科琴黑中的至少一种；所述石墨烯的质量占所述导电剂的总质量的10％～100％。
4.一种权利要求1所述的电化学电池极片，其特征在于：所述石墨烯的厚度为0.3nm～300nm，所述石墨烯的片层平面的尺寸小于或等于30μm，所述石墨烯为氧化石墨烯、未改性石墨烯和改性石墨烯中的至少一种。
5.一种权利要求1所述的电化学电池极片，其特征在于：夹角θ≥60°的石墨烯的质量占石墨烯的总量的比例大于或等于50％，或/和夹角θ≥45°的石墨烯的质量占石墨烯的总量的比例大于或等于70％。
6.一种权利要求1所述的电化学电池极片，其特征在于：所述电化学电池包括镍氢电池、镍镉电池、铅酸电池、锂离子电池、电容器、锌离子电池、锂硫电池或钠离子电池；所述极片包括正极片或/和负极片。
7.一种电化学电池，包括正极片、负极片、隔离膜、电解质和外包装，其特征在于，所述正极片或/和所述负极片为权利要求1所述的电极片。
8.一种权利要求7所述电化学电池的制备方法，其特征在于，主要包括如下步骤：
步骤1：电极片的制备：将含有石墨烯的导电剂、粘接剂以及溶剂混合，配制成固含量大于或等于4％的浆料，之后涂敷在集流体上，并施加外力，使得石墨烯的片层平面与集流体的长和宽所在平面的夹角θ≥45°，干燥后即得到含有底层处理层的集流体；之后将含有活性物质的浆料布置于底层处理层的表面，烘干后即得到电极片待用；
步骤2：成品电化学电池制备：将步骤1得到的极片冷压、分条、焊接后，与对电极、隔离膜组装得到裸电芯，之后入壳/入袋、干燥、注液、化成、整形得到成品电化学电池。
9.一种权利要求8所述电化学电池的制备方法，其特征在于，步骤1所述浆料的固含量大于或等于6％。
10.一种权利要求8所述电化学电池的制备方法，其特征在于，步骤1施加的外力为施加磁感线与集流体之间的夹角小于或等于45°的磁场，施加时间为浆料干燥前；所述干燥为冷冻干燥或加热干燥。
CN201510676226.8A 2015-10-16 2015-10-16 一种电化学电池电极、含有该电极的电化学电池及其制备方法 Active CN105355847B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510676226.8A CN105355847B (zh) 2015-10-16 2015-10-16 一种电化学电池电极、含有该电极的电化学电池及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510676226.8A CN105355847B (zh) 2015-10-16 2015-10-16 一种电化学电池电极、含有该电极的电化学电池及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105355847A true CN105355847A (zh) 2016-02-24
CN105355847B CN105355847B (zh) 2018-08-03

Family

ID=55331767

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510676226.8A Active CN105355847B (zh) 2015-10-16 2015-10-16 一种电化学电池电极、含有该电极的电化学电池及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105355847B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018177175A1 (zh) * 2017-03-25 2018-10-04 华为技术有限公司 一种电池电极及其制备方法和电池
CN109001638A (zh) * 2018-06-22 2018-12-14 格林美（无锡）能源材料有限公司 一种快速评价正极材料包覆前后dcr的方法
CN109192930A (zh) * 2018-09-10 2019-01-11 深圳技术大学（筹） 石墨烯复合物电极的制备方法
CN114695889A (zh) * 2020-12-14 2022-07-01 丰田自动车株式会社 全固体电池

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003197189A (ja) * 2001-12-21 2003-07-11 Samsung Sdi Co Ltd 黒鉛含有組成物の製造方法並びにリチウム二次電池用の負極の製造方法及びリチウム二次電池の製造方法
CN102208598A (zh) * 2011-05-12 2011-10-05 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 石墨烯涂层改性的锂二次电池的电极极片及其制作方法
CN103219166A (zh) * 2013-04-25 2013-07-24 浙江大学 一种垂直取向石墨烯表面修饰的集流体及其制备方法
CN103733390A (zh) * 2011-07-29 2014-04-16 丰田自动车株式会社 锂离子二次电池

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003197189A (ja) * 2001-12-21 2003-07-11 Samsung Sdi Co Ltd 黒鉛含有組成物の製造方法並びにリチウム二次電池用の負極の製造方法及びリチウム二次電池の製造方法
CN102208598A (zh) * 2011-05-12 2011-10-05 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 石墨烯涂层改性的锂二次电池的电极极片及其制作方法
CN103733390A (zh) * 2011-07-29 2014-04-16 丰田自动车株式会社 锂离子二次电池
CN103219166A (zh) * 2013-04-25 2013-07-24 浙江大学 一种垂直取向石墨烯表面修饰的集流体及其制备方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018177175A1 (zh) * 2017-03-25 2018-10-04 华为技术有限公司 一种电池电极及其制备方法和电池
CN108630945A (zh) * 2017-03-25 2018-10-09 华为技术有限公司 一种电池电极及其制备方法和电池
CN108630945B (zh) * 2017-03-25 2020-12-08 华为技术有限公司 一种电池电极及其制备方法和电池
US11349163B2 (en) 2017-03-25 2022-05-31 Huawei Technologies Co., Ltd. Battery electrode, method for producing battery electrode, and battery
CN109001638A (zh) * 2018-06-22 2018-12-14 格林美（无锡）能源材料有限公司 一种快速评价正极材料包覆前后dcr的方法
CN109192930A (zh) * 2018-09-10 2019-01-11 深圳技术大学（筹） 石墨烯复合物电极的制备方法
CN114695889A (zh) * 2020-12-14 2022-07-01 丰田自动车株式会社 全固体电池

Also Published As

Publication number Publication date
CN105355847B (zh) 2018-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113299876B (zh) 极片和锂离子电池
CN111916668B (zh) 一种负极片及其制备方法和包含该负极片的锂离子电池
CN109494349B (zh) 负极极片及二次电池
CN111969214A (zh) 一种异型结构的正极片及包括该正极片的锂离子电池
CN111540880B (zh) 一种负极片、制备方法及包含其的锂离子电池
CN105322178B (zh) 一种电化学电池电极、含有该电极的电化学电池及其制备方法
WO2022143889A1 (zh) 一种极片和锂离子电池
WO2022143859A1 (zh) 一种极片和锂离子电池
CN105355847B (zh) 一种电化学电池电极、含有该电极的电化学电池及其制备方法
CN104795559A (zh) 一种高能量密度的锂离子动力电池
CN113140696B (zh) 负极片、锂离子电池及负极片的制备方法
CN111129428A (zh) 一种多层正极片电极结构及其制备方法、正负极电池结构
CN113140697B (zh) 正极片、锂离子电池及正极片的制备方法
CN113066962B (zh) 含硅负极片和高能量密度电池
WO2023138109A1 (zh) 一种锂离子电池及用电装置
CN113540416A (zh) 一种固体电解质包覆石墨复合材料及其制备方法和应用、锂离子电池
WO2018233327A1 (zh) 一种具有高倍率性能锂离子电池及其制备方法
CN112290080A (zh) 一种可低温充电的锂离子电池
CN114597335A (zh) 一种负极片及包括该负极片的电池
CN114242932B (zh) 一种锂离子电池
CN111029549A (zh) 一种高性能锂离子电池负极结构及其制备方法
CN113270579B (zh) 一种锂离子电池负极片、电池及其制备方法
CN114050233A (zh) 一种负极极片及电池
CN102122725B (zh) 一种锂-二硫化铁电池
CN113130907A (zh) 一种电池电芯及其制备方法和快充锂离子电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant