CN108448054B - 一种高性能锂离子电池极片及其制作方法 - Google Patents

一种高性能锂离子电池极片及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高性能锂离子电池极片，包括：基础层和位于基础层两侧的第一涂布层、第二涂布层，其中：第一涂布层、第二涂布层均为多孔结构，第一涂布设有多个，各第一涂布层由靠近基础层的一侧向远离基础的一侧依次布置，且由靠近基础层的一侧向远离基础层的一侧，各第一涂布层的孔隙率依次递增；第二涂布层设有多个，各第二涂布层由靠近基础层的一侧向远离基础的一侧依次布置，且由靠近基础层的一侧向远离基础层的一侧，各第二涂布层的孔隙率依次递增。本发明可有效降低极片表面的极化，提高电池在大电流、低温条件下的性能。本还发明还公开了一种高性能锂离子电池极片的制作方法。

Description

一种高性能锂离子电池极片及其制作方法
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种高性能锂离子电池极片及其制作方法。
背景技术
锂离子电池极片是多孔结构，电解液在多孔中作为锂离子传输的载体，因此，孔隙率的大小对电解液的浸润、离子的传输具有重要的影响。
传统极片是一种表面孔隙率小、内部孔隙率大的结构，这与极片的获得过程有关：将浆料以挤出或转移等方式涂布在集流体上然后烘干，最后通过辊压过程将极片压实提高颗粒之间的接触性。由于辊压的过程中存在力的传递过程，并且产业化中辊压速度较快，力来不及传递，最终导致极片表面被压的较密实孔隙率低、内部孔隙率较大。这种极片结构不利于离子从表面向内部的转移，导致电化学反应困难、表面极化严重，最终导致大电流、低温下的性能大大衰减。
发明内容
基于上述背景技术存在的技术问题，本发明提出一种高性能锂离子电池极片及其制作方法。
本发明提出了一种高性能锂离子电池极片，包括：基础层和位于基础层两侧并分别与基础层固定的第一涂布层、第二涂布层，其中：
第一涂布层上设有若干通孔以形成多孔结构，第一涂布层设有多个，各第一涂布层由靠近基础层的一侧向远离基础的一侧依次布置，且由靠近基础层的一侧向远离基础层的一侧，各第一涂布层的孔隙率依次递增；
第二涂布层上设有若干通孔以形成多孔结构，第二涂布层设有多个，各第二涂布层由靠近基础层的一侧向远离基础的一侧依次布置，且由靠近基础层的一侧向远离基础层的一侧，各第二涂布层的孔隙率依次递增；
优选地，各第一涂布层之间孔隙率的递增率为2％。
优选地，各第一涂布层中，孔隙率最小的为20％。
优选地，第一涂布层设有10个。
优选地，各第二涂布层之间孔隙率的递增率为2％。
优选地，各第二涂布层中，孔隙率最小的为20％。
优选地，第二涂布层设有10个。
优选地，各第一涂布层的厚度均为10微米。
优选地，各第二涂布层的厚度均为10微米。
优选地，基础层为铝箔。
一种高性能锂离子电池极片的制作方法，具体包括以下步骤：
S1、配备电极浆料；
S2、将S1中配备的电极浆料以3D打印技术涂布到基础层的一侧以获得第一涂布层，并使该第一涂布层的孔隙率为20％；
S3、对S2中获得的第一涂布层进行烘干处理；
S4、将S1中配备的电极浆料以3D打印技术涂布到第一涂布层远离基础层的一侧以获得第二个第一涂布层，并使该第一涂布层的孔隙率为22％；
S5、对S4中获得的第一涂布层进行烘干处理；
S6、重复S4-S5直至完成所有第一涂布层的成型工作，并使任意相邻的两个第一涂布层之间的孔隙率递增量为2％；
S7、重复S2-S6以在基础层远离第一涂布层的一侧形成第二涂布层，以完成极片的制作工作。
优选地，在S3中，第一涂布层的干燥方式是：将该第一涂布层以15m/s的速度经过温度为140℃、风速为50HZ的烘箱进行干燥。
优选地，在S5中，第一涂布层的干燥方式是：将该第一涂布层以15m/s的速度经过温度为140℃、风速为50HZ的烘箱进行干燥。
优选地，在S1中，电极浆料为正极浆料或负极浆料。
优选地，正极浆料的配备包括以下步骤：
S11a、在合浆机中加入10L的NMP；
S11b、加入PVDF并打胶；
S11c、加入0.2kg的Supure-P、0.5kg的KS-6并搅拌；
S11d、加入6Kg磷酸铁锂：在加入磷酸铁锂的过程中，每加入2kg的磷酸铁锂搅拌20分钟直至加完所有磷酸铁锂；
S11e、真空搅拌5小时，获得正极浆料。
优选地，负极浆料的配备包括以下步骤：
S12a、在合浆机中加入12Kg的去离子水、0.2kg的CMC，并真空搅拌5小时后静置消泡；
S12b、加入6Kg石墨：在加入石墨的过程中，每加入2kg的石墨搅拌20分钟直至加完所有石墨；
S12c、真空搅拌4小时后加入0.5kg的SBR；
S12d、搅拌1小时，获得负极浆料。
本发明中，极片结构的设置，使得各第一涂布层、第二涂布层的孔隙率由靠近基础层的一侧向远离基础层的一侧依次递增，从而获得一种变孔隙率结构的极片，该变孔孔隙率的极片可有效降低极片表面的极化，提高电池在大电流、低温条件下的性能。
附图说明
图1为本发明提出的一种高性能锂离子电池极片及其制作方法的结构示意图。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示，图1为本发明提出的一种高性能锂离子电池极片及其制作方法的结构示意图。
参照图1，本发明实施例提出的一种高性能锂离子电池极片，包括：基础层1和位于基础层1两侧并分别与基础层1固定的第一涂布层2、第二涂布层3，其中：基础层1为铝箔。
第一涂布层2上设有若干通孔以形成多孔结构，第一涂布层设有多个，各第一涂布层2由靠近基础层1的一侧向远离基础的一侧依次布置，且由靠近基础层1的一侧向远离基础层1的一侧，各第一涂布层2的孔隙率依次递增。第二涂布层3上设有若干通孔以形成多孔结构，第二涂布层3设有多个，各第二涂布层3由靠近基础层1的一侧向远离基础的一侧依次布置，且由靠近基础层1的一侧向远离基础层1的一侧，各第二涂布层3的孔隙率依次递增，且各第二涂布层3之间孔隙率的递增率为2％。
本发明通过对极片结构进行设置的设置，使得各第一涂布层2、第二涂布层3的孔隙率由靠近基础层1的一侧向远离基础层1的一侧依次递增，从而获得一种变孔隙率结构的极片，该变孔孔隙率的极片可有效降低极片表面的极化，提高电池在大电流、低温条件下的性能。
此外，本实施例中，第一涂布层2设有10个，且各第一涂布层2中，孔隙率最小的为20％，各第一涂布层2之间孔隙率的递增率为2％，即最靠近基础层1一侧的第一涂布层2的孔隙率为20％、其次为22％、再其次为24％，以此类推，最远离基础层一侧的第一涂布层2的孔隙率为42％。
本实施例中，第二涂布层3设有10个，且各第二涂布层3中，孔隙率最小的为20％，各第二涂布层3之间孔隙率的递增率为2％，即最靠近基础层1一侧的第二涂布层3的孔隙率为20％、其次为22％、再其次为24％，以此类推，最远离基础层一侧的第二涂布层3的孔隙率为42％。
本实施例中，各第一涂布层2以及各第二涂布层3的厚度均为10微米。
一种高性能锂离子电池极片的制作方法，具体包括以下步骤：
S1、配备电极浆料；
S2、将S1中配备的电极浆料以3D打印技术涂布到基础层1的一侧以获得第一涂布层2，并使该第一涂布层2的孔隙率为20％；
S3、对S2中获得的第一涂布层2进行烘干处理；
S4、将S1中配备的电极浆料以3D打印技术涂布到第一涂布层2远离基础层1的一侧以获得第二个第一涂布层2，并使该第一涂布层2的孔隙率为22％；
S5、对S4中获得的第一涂布层2进行烘干处理；
S6、重复S4-S5直至完成所有第一涂布层2的成型工作，并使任意相邻的两个第一涂布层2之间的孔隙率递增量为2％；
S7、重复S2-S6以在基础层1远离第一涂布层2的一侧形成第二涂布层3，以完成极片的制作工作。
本实施例中，在S3中，第一涂布层2的干燥方式是：将该第一涂布层2以15m/s的速度经过温度为140℃、风速为50HZ的烘箱进行干燥。
本实施例中，在S5中，第一涂布层2的干燥方式是：将该第一涂布层2以15m/s的速度经过温度为140℃、风速为50HZ的烘箱进行干燥。
本实施例中，在S1中，电极浆料为正极浆料或负极浆料，且正极浆料的配备包括以下步骤：
S11a、在合浆机中加入10L的NMP；
S11b、加入PVDF并打胶；
S11c、加入0.2kg的Supure-P、0.5kg的KS-6并搅拌；
S11d、加入6Kg磷酸铁锂：在加入磷酸铁锂的过程中，每加入2kg的磷酸铁锂搅拌20分钟直至加完所有磷酸铁锂；
S11e、真空搅拌5小时，获得正极浆料。
负极浆料的配备包括以下步骤：
S12a、在合浆机中加入12Kg的去离子水、0.2kg的CMC，并真空搅拌5小时后静置消泡；
S12b、加入6Kg石墨：在加入石墨的过程中，每加入2kg的石墨搅拌20分钟直至加完所有石墨；
S12c、真空搅拌4小时后加入0.5kg的SBR；
S12d、搅拌1小时，获得负极浆料。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高性能锂离子电池极片的制作方法，具体包括以下步骤：
S1、配备电极浆料；
S2、将S1中配备的电极浆料以3D打印技术涂布到基础层(1)的一侧以获得第一涂布层(2)，并使该第一涂布层(2)的孔隙率为20％；
S3、对S2中获得的第一涂布层(2)进行烘干处理；
S4、将S1中配备的电极浆料以3D打印技术涂布到第一涂布层(2)远离基础层(1)的一侧以获得第二个第一涂布层(2)，并使该第一涂布层(2)的孔隙率为22％；
S5、对S4中获得的第一涂布层(2)进行烘干处理；
S6、重复S4-S5直至完成所有第一涂布层(2)的成型工作，并使任意相邻的两个第一涂布层(2)之间的孔隙率递增量为2％；
S7、重复S2-S6以在基础层(1)远离第一涂布层(2)的一侧形成第二涂布层(3)，以完成极片的制作工作；
基于所述高性能锂离子电池极片的制作方法形成的高性能锂离子电池极片，包括：基础层(1)和位于基础层(1)两侧并分别与基础层(1)固定的第一涂布层(2)、第二涂布层(3)，其中：
第一涂布层(2)上设有若干通孔以形成多孔结构，第一涂布层设有多个，各第一涂布层(2)由靠近基础层(1)的一侧向远离基础的一侧依次布置，且由靠近基础层(1)的一侧向远离基础层(1)的一侧，各第一涂布层(2)的孔隙率依次递增；
第二涂布层(3)上设有若干通孔以形成多孔结构，第二涂布层(3)设有多个，各第二涂布层(3)由靠近基础层(1)的一侧向远离基础的一侧依次布置，且由靠近基础层(1)的一侧向远离基础层(1)的一侧，各第二涂布层(3)的孔隙率依次递增。
2.根据权利要求1所述的高性能锂离子电池极片的制作方法，其特征在于，各第一涂布层(2)之间孔隙率的递增率为2％；各第一涂布层(2)中，孔隙率最小的为20％；第一涂布层(2)设有10个；各第一涂布层(2)的厚度均为10微米。
3.根据权利要求1所述的高性能锂离子电池极片的制作方法，其特征在于，各第二涂布层(3)之间孔隙率的递增率为2％；各第二涂布层(3)中，孔隙率最小的为20％；第二涂布层(3)设有10个；各第二涂布层(3)的厚度均为10微米。
4.根据权利要求1所述的高性能锂离子电池极片的制作方法，其特征在于，基础层(1)为铝箔。
5.根据权利要求1所述的高性能锂离子电池极片的制作方法，其特征在于，在S3中，第一涂布层(2)的干燥方式是：将该第一涂布层(2)以15m/s的速度经过温度为140℃、风速为50HZ的烘箱进行干燥。
6.根据权利要求1所述的高性能锂离子电池极片的制作方法，其特征在于，在S5中，第一涂布层(2)的干燥方式是：将该第一涂布层(2)以15m/s的速度经过温度为140℃、风速为50HZ的烘箱进行干燥。
7.根据权利要求1所述的高性能锂离子电池极片的制作方法，其特征在于，在S1中，电极浆料为正极浆料或负极浆料。
8.根据权利要求7所述的高性能锂离子电池极片的制作方法，其特征在于，正极浆料的配备包括以下步骤：
S11a、在合浆机中加入10L的NMP；
S11b、加入PVDF并打胶；
S11c、加入0.2kg的Supure-P、0.5kg的KS-6并搅拌；
S11d、加入6Kg磷酸铁锂：在加入磷酸铁锂的过程中，每加入2kg的磷酸铁锂搅拌20分钟直至加完所有磷酸铁锂；
S11e、真空搅拌5小时，获得正极浆料。
9.根据权利要求7所述的高性能锂离子电池极片的制作方法，其特征在于，负极浆料的配备包括以下步骤：
S12a、在合浆机中加入12kg的去离子水、0.2kg的CMC，并真空搅拌5小时后静置消泡；
S12b、加入6Kg石墨：在加入石墨的过程中，每加入2kg的石墨搅拌20分钟直至加完所有石墨；
S12c、真空搅拌4小时后加入0.5kg的SBR；
S12d、搅拌1小时，获得负极浆料。
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