CN109786654B - 多孔电极锂离子电池及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种多孔电极锂离子电池的制备方法，通过将初粘正极浆料涂覆在正极集流体上，干燥冷压后形成正极浆料筑底层，然后将初粘正极浆料进行第i次增粘操作得到第i增粘正极浆料，涂覆烘干后形成i层正极浆料中固造孔层，得到正极片；将初粘负极浆料涂覆在负极集流体上形成负极浆料筑底层，并对初粘负极浆料进行第k次增粘操作，得到第k增粘负极浆料，涂覆烘干后形成k层负极浆料中固造孔层，得到负极片，再将正极片、隔膜和负极片进行卷绕得到电芯，注液封装后得到多孔电极锂离子电池。制备得到的电极片在保证电极片高涂覆量、高厚度的基础上具有多孔结构，使得锂离子电池在高能量密度的情况下能够快速充电，同时具有高倍率放电及低温放电的性能。

Description

多孔电极锂离子电池及其制备方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种多孔电极锂离子电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电池，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、循环寿命长、自放电低、无记忆效应、安全性能好等优点，已广泛应用于移动电话、计算机、摄像机、照相机等的电源，并且在电动汽车技术、大型发电厂的储能电池、UPS电源、医疗仪器电源等领域具有重要作用。随着电子消费品的日益繁荣，市场对锂离子电池的需求增长迅猛，同时对锂离子电池的性能要求越来越高，

不仅需要高能量密度，而且需要快速充电、高倍率放电能力以及低温放电能力。现实情况是高能量密度与快速充电、高倍率放电以及低温放电的要求没有办法同时满足，其主要原因在于高能量密度的锂电池，电极设计上需要往高涂覆量、高压实密度以及很大的厚度才能满足。但是高涂布量、高压实密度以及高厚度的电极往往在造孔方面存在巨大缺陷，导致锂离子电池的低温放电、高倍率放电以及快速充电非常困难。

现有锂离子电极均采用先用溶剂加活性物质、导电剂、粘结剂等进行混料、然后将制备得到的电极浆料一次性涂覆在集流体上，后组装成锂离子电池。完成注液后的电池，内部主要存在两种界面，一种是有活性物质组成的固相，一种是由电解液组成的液相；同时电极可以看作是众多固相电池串联在一起(优势在于电子传导)、电解液则看作是众多液相电池串联在一起(优势在于离子传导)。低温放电、快速充电以及高倍率放电的缺陷在于电极的空隙分布以及大小，其机理在于锂离子的液相传导要远远快于固相传导，而与液相界面越近的区域锂离子传导能力越强；而与液相界面越远区域锂离子传导能力越弱。主要原因是，电极孔无法满足锂离子在整个电极纵深方向上流动的一致性。因此在大倍率放电或者快速充电时，电极表面附着锂离子的数量永远比接近集流体方向要多，而且大电流的充电和放电尤为严重，这就会造成锂离子电池的正极过充电或者负极电极表面析锂。

如此，目前锂离子电池还难以同时满足高能量密度与快速充电、高倍率放电以及低温放电的要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种能够提高电极片的孔隙分布和孔隙尺寸大小，在保持锂电池厚度工艺的前提下，大大提升锂离子电池快速充放电的能力，减少了锂离子电池正极过充和负极析锂的多孔电极锂离子电池及其制备方法

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种多孔电极锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：

提供初粘正极浆料；

将所述初粘正极浆料涂覆在正极集流体上，并进行干燥操作，冷压后，在所述正极集流体上形成正极浆料筑底层；

对所述初粘正极浆料进行第i次增粘操作，得到第i增粘正极浆料，在所述正极浆料筑底层上进行第i涂覆操作，并在所述正极浆料筑底层上进行第i烘干操作，在所述正极浆料筑底层上形成i层正极浆料中固造孔层，得到正极片，其中，i＝1、2、3…n；

提供初粘负极浆料；

将所述初粘负极浆料涂覆在负极集流体上，并进行干燥操作，冷压后，在所述负极集流体上形成负极浆料筑底层；

对所述初粘负极浆料进行第k次增粘操作，得到第k增粘负极浆料，在所述负极浆料筑底层上进行第k涂覆操作，并在所述负极浆料筑底层上进行第k烘干操作，在所述负极浆料筑底层上形成k层负极浆料中固造孔层，得到负极片，其中，k＝1、2、3…n；

将所述正极片、隔膜和所述负极片进行卷绕操作，得到电芯；

向所述电芯进行注液封装操作后，得到多孔电极锂离子电池。

在其中一个实施例中，当i＝3时：

对所述初粘正极浆料进行第一增粘操作，得到第一增粘正极浆料，在所述正极浆料筑底层上进行第一涂覆操作，并在所述正极浆料筑底层上进行第一烘干操作，以在所述正极浆料筑底层上形成第一正极浆料中固造孔层；

对所述第一增粘正极浆料进行第二增粘操作，得到第二增粘正极浆料，在所述第一正极浆料中固造孔层上进行第二涂覆操作，并在所述第一正极浆料中固造孔层上进行第二烘干操作，以在所述第一正极浆料中固造孔层上形成第二正极浆料中固造孔层；

对所述第二增粘正极浆料进行第三增粘操作，得到第三增粘正极浆料，在所述第二正极浆料中固造孔层上进行第三涂覆操作，并在所述第二正极浆料中固造孔层上进行第三烘干操作，以在所述第二正极浆料中固造孔层上形成第三正极浆料中固造孔层，得到正极片。

在其中一个实施例中，当i＝3时：

对所述初粘负极浆料进行第一增粘操作，得到第一增粘负极浆料，在所述负极浆料筑底层上进行第一涂覆操作，并在所述负极浆料筑底层上进行第一烘干操作，以在所述负极浆料筑底层上形成第一负极浆料中固造孔层；

对所述第一增粘负极浆料进行第二增粘操作，得到第二增粘负极浆料，在所述第一负极浆料中固造孔层上进行第二涂覆操作，并在所述第一负极浆料中固造孔层上进行第二烘干操作，以在所述第一负极浆料中固造孔层上形成第二负极浆料中固造孔层；

对所述第二增粘负极浆料进行第三增粘操作，得到第三增粘负极浆料，在所述第二负极浆料中固造孔层上进行第三涂覆操作，并在所述第二负极浆料中固造孔层上进行第三烘干操作，以在所述第二负极浆料中固造孔层上形成第三负极浆料中固造孔层，得到负极片。

在其中一个实施例中，所述初粘正极浆料的粘度为2500mPa·s～3500mPa·s。

在其中一个实施例中，所述将所述初粘正极浆料涂覆在正极集流体上，所述初粘正极浆料涂覆面密度为150g/m²～230g/m²。

在其中一个实施例中，所述将所述初粘正极浆料涂覆在正极集流体上，并进行干燥操作，冷压操作中,所述初粘正极浆料的压实密度为3.0g/cm³～4.5g/cm³。

在其中一个实施例中，所述对所述初粘正极浆料进行第i次增粘操作中，每次对所述初粘正极浆料增加的粘度为1000mPa·s～2000mPa·s。

在其中一个实施例中，在所述i层正极浆料中固造孔层中，由靠近所述正极浆料筑底层的正极浆料中固造孔层向远离所述正极浆料筑底层的正极浆料中固造孔层的面密度逐渐减少，且每次递减的面密度为30g/m²～50g/m²。

在其中一个实施例中，所述初粘负极浆料的粘度为1200mPa·s～1800mPa·s。

一种多孔电极锂离子电池，采用如上任一实施例的多孔电极锂离子电池的制备方法制备得到。

上述多孔电极锂离子电池的制备方法，通过将初粘正极浆料涂覆在正极集流体上，干燥冷压后形成正极浆料筑底层，然后将初粘正极浆料进行第i次增粘操作得到第i增粘正极浆料，涂覆烘干后形成i层正极浆料中固造孔层，得到正极片；将初粘负极浆料涂覆在负极集流体上形成负极浆料筑底层，并对初粘负极浆料进行第k次增粘操作，得到第k增粘负极浆料，涂覆烘干后形成k层负极浆料中固造孔层，得到负极片，再将正极片、隔膜和负极片进行卷绕得到电芯，注液封装后得到多孔电极锂离子电池。制备得到的电极片在保证电极片高涂覆量、高厚度的基础上具有多孔结构，使得锂离子电池在高能量密度的情况下能够快速充电，同时具有高倍率放电及低温放电的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一实施例的多孔电极锂离子电池制备方法的步骤流程图；

图2为本发明一实施例的正极固相区的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，一实施方式中，一种多孔电极锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：

S110、提供初粘正极浆料。

可以理解，通过将正极浆料涂覆在正极集流体上，干燥冷压后能够制备得到正极片，现有的工艺通常将正极浆料一次性涂覆在集流体上，然而采用较高粘度的正极浆料，由于溶剂含量较低，干燥冷压后正极浆料质地会较为致密，孔隙较少，尤其是靠近集流体的正极浆料由于离电解液的距离较远，传导锂离子的能力较弱，在需要大倍率放电或者快速充电时，电极片表层附着的锂离子的数量永远比接近集流体方向的锂离子多，容易导致锂离子电池正极过充电，而负极的表层还会析出锂离子，大大影响了锂离子电池的性能。如此，通过提供粘度较低的初粘正极浆料，由于其含溶剂的量较多，在后续干燥过程中能够挥发造成更多尺寸较大的孔隙，这些孔隙能够很好的通过锂离子，大大提高了锂离子电池内部的离子传导效率，使得锂离子电池不仅具有高能量密度，还能够快速充电，并同时具有高倍率放电及低温放电的性能。

在其中一个实施例中，所述初粘正极浆料的粘度为2500mPa·s～3500mPa·s。如此，相比于一次性涂覆，采用较低粘度的正极浆料更利于所述初粘正极浆料在干燥过程中，挥发产生尺寸和密度更大的孔洞，利于传导锂离子。进一步地，所述初粘正极浆料的粘度为3000mPa·s，如此，能够进一步提高所述初粘正极浆料的挥发度，进而能够提高后续制备得到的正极片的孔隙密度。

S120、将所述初粘正极浆料涂覆在正极集流体上，并进行干燥操作，冷压后，在所述正极集流体上形成正极浆料筑底层。

通过将所述初粘正极浆料涂覆在正极集流体上，并进行干燥操作，能够将所述初粘正极浆料附着在正极集流体上，形成正极浆料筑底层，接着再进行冷压操作，使得所述初粘正极浆料与正极集流体粘接的更加紧密，同时使得在所述正极集流体上形成的正极浆料筑底层的稳定性更高，进而利于后续进一步涂覆操作。

在其中一个实施例中，所述将所述初粘正极浆料涂覆在正极集流体上，所述初粘正极浆料涂覆面密度为150g/m²～230g/m²。

可以理解，锂离子电池正极浆料常规涂覆面密度为27g/m2～43.2g/m2，提供的锂离子数量，通过提高所述初粘正极浆料的涂覆面密度，例如，在其中一个实施例中，所述将所述初粘正极浆料涂覆在正极集流体上，所述初粘正极浆料涂覆面密度为150g/m²～230g/m²。如此，能够在保证相同容量的情况下，减少了正极集流体的使用量，如此，能够减少正极片的重量，从而降低了锂离子电池的重量，进而提高了锂离子电池的能量密度；另外，通过所述初粘正极浆料的涂覆面密度还能够提供更多的正极活性物质，提供充足的锂离子，这是因为锂离子电池在首次充放电过程中，负极会消耗一部分来自正极的锂离子以形成SEI膜(固体电解质界面膜)，SEI膜的形成对电极材料的性能会产生至关重要的影响，SEI膜的形成消耗了部分锂离子，而且这部分锂离子再也无法从负极那里返回到正极，使得首次充放电不可逆容量增加，降低电极材料的充放电效率。如此，所述初粘正极浆料涂覆面密度为150g/m²～230g/m²，能够提高锂离子电池中的可逆容量，进而提高首次充放电效率。

在其中一个实施例中，所述将所述初粘正极浆料涂覆在正极集流体上，并进行干燥操作，冷压操作中，所述初粘正极浆料的压实密度为3.0g/cm³～4.5g/cm³。

可以理解，在正极集流体上完成涂覆及干燥操作后，所述初粘正极浆料在所述正极集流体上还较为蓬松，稳固性没那么好，通过进行冷压操作，能够使得所述初粘正极浆料与正极集流体被压实，提高稳定性。可以理解，冷压操作后所述初粘正极浆料的质地会较为致密，孔隙较少，尤其是越靠近正极集流体的所述初粘正极浆料，由于离电解液的距离较远，传导锂离子的能力较弱，在需要大倍率放电或者快速充电时，电极片表层附着的锂离子的数量永远比接近集流体方向的锂离子多，容易导致锂离子电池正极过充电，大大影响了锂离子电池的性能。例如，所述初粘正极浆料的压实密度为3.0g/cm³～4.5g/cm³，进一步地，所述初粘正极浆料的压实密度为3.55g/cm³，如此，通过控制一定的压实密度，能够保证所述初粘正极浆料在正极集流体上的稳固性，又能够保证所述初粘正极浆料内还具有较好的孔隙度，利于后续进行传导锂离子，进而能够在保证电极片高涂覆量、高厚度的基础上具有多孔结构，使得锂离子电池在高能量密度的情况下能够快速充电，同时具有高倍率放电及低温放电的性能。

S130、对所述初粘正极浆料进行第i次增粘操作，得到第i增粘正极浆料，在所述正极浆料筑底层上进行第i涂覆操作，并在所述正极浆料筑底层上进行第i烘干操作，在所述正极浆料筑底层上形成i层正极浆料中固造孔层，得到正极片，其中，i＝1、2、3…n。

请参阅图2，本发明一实施例的正极固相区的结构示意图。通过对所述初粘正极浆料进行第i次增粘操作，能够不断对所述初粘正极浆料的粘度进行提高，得到第i增粘正极浆料，接着在所述正极浆料筑底层上进行第i涂覆和烘干操作，能够在所述正极浆料筑底层上形成i层正极浆料中固造孔层，得到正极片，其中，i＝1、2、3…n。如此，通过在所述正极浆料筑底层上进行涂覆多层粘度更大的正极浆料，能够在所述正极浆料筑底层上涂覆形成更多正极浆料，提高锂离子电池的密度，同时，通过不断增加粘度，使得所述正极浆料筑底层上的i层正极浆料中固造孔层能够粘接的更加紧密，尤其需要说明的是，由于越靠近正极集流体上的正极浆料的粘度越低，含有的溶剂越多，使得在后续干燥和冷压过程中具有更好的挥发度，形成尺寸和密度更大的孔隙，能够更好的吸附和传导锂离子，使得锂离子电池更能够满足高倍率充放电和低温放电的需求。尤其需要说明的是，在进行第i烘干操作之前，每次进行冷压的压实密度还不断减小，在进行第i烘干操作后，不进行冷压操作，如此，能够使得正极浆料内部保持高密度的孔隙和大尺寸的孔洞，以电解液越近的正极浆料中固造孔层的尺寸和密度要远大于前一次涂覆和冷压形成的正极浆料中固造孔层。尤其是越靠近电解液的正极浆料，具有的孔隙尺寸越大，如此，能够保证锂离子能够从正极片的表层更加畅顺的通过多层正极浆料中固造孔层，更加利于锂离子传播，进而能够使得锂离子能够更加快速的充放电。

在其中一个实施例中，所述对所述初粘正极浆料进行第i次增粘操作中，每次对所述初粘正极浆料增加的粘度为1000mPa·s～2000mPa·s。

通过对每次对所述初粘正极浆料增加粘度，在保证正极浆料的整体稳固性的同时，还能够形成更多孔隙或孔洞，例如，所述对所述初粘正极浆料进行第i次增粘操作中，每次对所述初粘正极浆料增加的粘度为1000mPa·s～2000mPa·s，如此，能够在所述初粘正极浆料的基础上，不断提高粘度，再涂覆到正极集流体上，形成i层正极浆料中固造孔层。

在其中一个实施例中，当i＝3时：

对所述初粘正极浆料进行第一增粘操作，得到第一增粘正极浆料，在所述正极浆料筑底层上进行第一涂覆操作，并在所述正极浆料筑底层上进行第一烘干操作，以在所述正极浆料筑底层上形成第一正极浆料中固造孔层；

对所述第一增粘正极浆料进行第二增粘操作，得到第二增粘正极浆料，在所述第一正极浆料中固造孔层上进行第二涂覆操作，并在所述第一正极浆料中固造孔层上进行第二烘干操作，以在所述第一正极浆料中固造孔层上形成第二正极浆料中固造孔层；

对所述第二增粘正极浆料进行第三增粘操作，得到第三增粘正极浆料，在所述第二正极浆料中固造孔层上进行第三涂覆操作，并在所述第二正极浆料中固造孔层上进行第三烘干操作，以在所述第二正极浆料中固造孔层上形成第三正极浆料中固造孔层，得到正极片。

如此，通过对所述初粘正极浆料进行第一增粘、第一涂覆和第一烘干操作，能够在所述正极浆料筑底层上形成第一正极浆料中固造孔层，接着又对所述第二增粘正极浆料进行第二增粘、第二涂覆和第二烘干操作，能够在所述第一正极浆料中固造孔层上形成第二正极浆料中固造孔层，然后又对所述第二增粘正极浆料进行第三增粘、第三涂覆和第三烘干操作，能够在所述第二正极浆料中固造孔层上形成第三正极浆料中固造孔层，如此重复操作，能够在所述正极浆料筑底层上形成多层粘度越来越大的正极浆料中固造孔层，通过控制正极浆料的粘度，并进行多次涂覆操作，能够在正极集流体上形成更厚的正极浆料层，但同时又使得正极片上具有更多的孔洞，如此，在保证电极片高涂覆量、高厚度的基础上具有多孔结构，使得锂离子电池在高能量密度的情况下能够快速充电，同时具有高倍率放电及低温放电的性能。

在其中一个实施例中，在所述i层正极浆料中固造孔层中，由靠近所述正极浆料筑底层的正极浆料中固造孔层向远离所述正极浆料筑底层的正极浆料中固造孔层的面密度逐渐减少，且每次递减的面密度为30g/m²～50g/m²。

需要说明的是，在所述正极浆料筑底层上进行第i涂覆操作，在不断增加粘度的同时，还不断减小面密度，即由靠近所述正极浆料筑底层的正极浆料中固造孔层向远离所述正极浆料筑底层的正极浆料中固造孔层的面密度逐渐减少，如此，能够利于正极浆料中固造孔层更加快速的挥发和干燥，形成更多孔洞，更加利于锂离子传导，例如，每次递减的面密度为30g/m²～50g/m²，如此，通过不断“薄涂”正极浆料，能够使得所述正极浆料筑底层上形成多层正极浆料中固造孔层，形成孔隙度更好以及离子传导能力更强的正极片。

S140、提供初粘负极浆料。

可以理解，电极浆料的性能对锂离子电池的性能有着重要的影响，电极浆料中各组分分散越均匀，电极片便具有越好的加工性能，且电极片各处的阻抗分布越均匀，同时在充放电时活性物质的作用能够发挥的越大，从而使得锂离子电池的性能更加优良。例如，本实施例中，所述初粘负极浆料包括如下质量份的各组分：人造石墨45份～55份、天然石墨30份～40份、二氧化硅5份～9份、造孔剂1份～4份、导电剂1份～2份、粘接剂3份～5份和溶剂25份～40份，如此，通过能够大大提高后续制备得到的负极片的加工性能在充放电时的作用，进而大大提高了锂离子电池的性能。尤其需要说明的是，为了提高锂离子电池的容量，还加入了二氧化硅，可以理解，硅具有4200mAh/g的超高理论容量，是目前已知的具有最高理论克比容量的负极材料，同时硅储量丰富，价格低廉，因而被视为最具开发价值的新型负极材料，硅做负极时，从工作原理看，充电时锂离子从正极材料脱出，嵌入硅晶体内部晶格间时，造成体积膨胀，而放电时锂离子从晶格间脱出，形成间隙，另外，硅在充放电过程中体积膨胀较大，但是石墨类负极材料在充放电过程中体积变化较小，具有较好的循环稳定性，而且石墨类负极材料本身是离子与电子的混合导体，另外，硅与碳的化学性质相近，二者能够紧密结合，如此，在所述初粘负极浆料中加入了二氧化硅，能够在硅颗粒表面包覆一层碳层，硅作为高活性物质提供储锂容量，碳材料作为分散体系，在充放电过程中能够缓冲硅的体积变化，又能够改善硅的导电性，还能后避免硅颗粒在充放电循环中发生团聚，进而能够改善锂离子电池的循环性能，同时能够提高锂离子电池的能量密度。

在其中一个实施例中，所述初粘负极浆料的粘度为1200mPa·s～1800mPa·s。如此，采用粘度较低的所述初粘负极浆料，具有更多的溶剂，在干燥过程中，能够具有更好的挥发度，在负极片内产生更多的孔洞，更加利于传导锂离子。进一步地，所述初粘负极浆料的粘度为1500mPa·s。如此，能够进一步提高所述初粘负极浆料的挥发度，进而能够提高后续制备得到的负极片的孔隙密度，提高锂离子电池的离子迁移率，进而提高锂离子电池的能量密度，以及快速充放电和低温放电的性能。

S150、将所述初粘负极浆料涂覆在负极集流体上，并进行干燥操作，冷压后，在所述负极集流体上形成负极浆料筑底层。

通过将所述初粘负极浆料涂覆在负极集流体上，并进行干燥操作，能够将所述初粘负极浆料附着在负极集流体上，形成负极浆料筑底层，接着再进行冷压操作，使得所述初粘负极浆料与负极集流体粘接的更加紧密，同时使得在所述负极集流体上形成的负极浆料筑底层的稳定性更高，进而利于后续进一步涂覆操作。

S160、对所述初粘负极浆料进行第k次增粘操作，得到第k增粘负极浆料，在所述负极浆料筑底层上进行第k涂覆操作，并在所述负极浆料筑底层上进行第k烘干操作，在所述负极浆料筑底层上形成k层负极浆料中固造孔层，得到负极片，其中，k＝1、2、3…n。

通过对所述初粘负极浆料进行第k次增粘操作，能够不断对所述初粘负极浆料的粘度进行提高，得到第k增粘负极浆料，接着在所述负极浆料筑底层上进行第k涂覆操作，并在所述负极浆料筑底层上进行第k烘干操作，能够在所述负极浆料筑底层上形成k层负极浆料中固造孔层，得到负极片，其中，k＝1、2、3…n。如此，通过在所述负极浆料筑底层上进行涂覆多层粘度更大的负极浆料，能够在所述负极浆料筑底层上涂覆形成更多负极浆料，提高锂离子电池的密度，同时，通过不断增加粘度，使得所述负极浆料筑底层上的k层负极浆料中固造孔层能够粘接的更加紧密，尤其需要说明的是，由于越靠近负极集流体上的负极浆料的粘度越低，含有的溶剂越多，使得在后续干燥和冷压过程中具有更好的挥发度，形成尺寸和密度更大的孔隙，能够更好的吸附和传导锂离子，使得锂离子电池更能够满足高倍率充放电和低温放电的需求。尤其需要说明的是，在进行第k烘干操作之前，每次进行冷压的压实密度还不断减小，在进行第k烘干操作后，不进行冷压操作，如此，能够使得负极浆料内部保持高密度的孔隙和大尺寸的孔洞，以电解液越近的负极浆料中固造孔层的尺寸和密度要远大于前一次涂覆和冷压形成的负极浆料中固造孔层。尤其是越靠近电解液的负极浆料，具有的孔隙尺寸越大，如此，能够保证锂离子能够从负极片的表层更加畅顺的通过多层负极浆料中固造孔层，更加利于锂离子传播，进而能够使得锂离子能够更加快速的充放电。

为了提高负极片的稳定性，例如，在其中一个实施例中，所述对所述初粘负极浆料进行第k次增粘操作中，每次对所述初粘负极浆料增加的粘度为800mPa·s～1200mPa·s。如此，通过对所述初粘负极浆料不断进行增粘操作，能够在所述初粘负极浆料的基础上，涂覆粘度不断增加的负极浆料，k层负极浆料中固造孔层，得到负极片。

在其中一个实施例中，当i＝3时：

对所述初粘负极浆料进行第一增粘操作，得到第一增粘负极浆料，在所述负极浆料筑底层上进行第一涂覆操作，并在所述负极浆料筑底层上进行第一烘干操作，以在所述负极浆料筑底层上形成第一负极浆料中固造孔层；

对所述第一增粘负极浆料进行第二增粘操作，得到第二增粘负极浆料，在所述第一负极浆料中固造孔层上进行第二涂覆操作，并在所述第一负极浆料中固造孔层上进行第二烘干操作，以在所述第一负极浆料中固造孔层上形成第二负极浆料中固造孔层；

对所述第二增粘负极浆料进行第三增粘操作，得到第三增粘负极浆料，在所述第二负极浆料中固造孔层上进行第三涂覆操作，并在所述第二负极浆料中固造孔层上进行第三烘干操作，以在所述第二负极浆料中固造孔层上形成第三负极浆料中固造孔层，得到负极片。

通过对所述初粘负极浆料进行三次增粘操作，并依次涂覆到所述正极浆料筑底层上，并依次形成第一负极浆料中固造孔层，第二负极浆料中固造孔层和第三负极浆料中固造孔层，同时，在这个过程中，越靠近电解液的第三负极浆料中固造孔层相比于越靠近负极集流体的第一负极浆料中固造孔层具有更大尺寸的孔洞，并且孔隙密度越大。如此，能够负极片内形成一个具有尺寸密度更大且数量更多的孔洞，更加利于吸附电解液，从而更利于锂离子电池内部进行锂离子传播，进而能够在保证电极片高涂覆量、高厚度的基础上具有多孔结构，使得锂离子电池在高能量密度的情况下能够快速充电，同时具有高倍率放电及低温放电的性能。

需要说明的是，负极固相区的结构与图2所示的一实施例的正极固相区的结构示意图相同。

S170、将所述正极片、隔膜和所述负极片进行卷绕操作，得到电芯。

通过将所述正极片、隔膜和所述负极片进行层叠合成小电芯单体，然后将小电芯单体进行叠放并联起来形成大电芯单体，再将大电芯单体进行卷绕，能够得到锂离子电池的电芯，并且能够提高电芯的生产效率，使得后续制备得到的锂离子电池的阻抗较小，散热性能更好，进而提高了锂离子电池的能量密度，同时具有高倍率放电及低温放电的性能。

S180、向所述电芯进行注液封装操作后，得到多孔电极锂离子电池。

通过向所述电芯进行注液封装操作后，能够得到多孔电极锂离子电池。例如，所述电解液为电解质锂盐、有机溶剂和添加剂混合制得，又如，所述电解质锂盐为LiBF4和LiAsF6中的至少一种；又如，所述有机溶剂为碳酸二乙酯，碳酸甲丙酯，四氢呋喃，γ-丁内酯和乙酸甲酯中的至少一种，再如，所述添加剂为碳酸亚乙烯酯和酸乙烯亚乙烯酯中的至少一种。

通过采用如上任一实施例的多孔电极锂离子电池的制备方法能够制备得到多孔电极锂离子电池。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

通过多次增粘操作，不断提高电极浆料的粘度，并分别涂覆到集流体上，干燥后进行冷压操作，其中，压实密度由靠近集流体方向的电极浆料向远离集流体方向的不断减小，且最靠近电解液的浆料中固造孔层不做冷压操作，使得电极片上具有更多尺寸较大以及孔隙密度较大的孔洞，从而更加利于锂离子电池内的锂离子进行传导，进而在保证电极片高涂覆量、高厚度的基础上具有多孔结构，使得锂离子电池在高能量密度的情况下能够快速充电，同时具有高倍率放电及低温放电的性能。

下面是具体实施例。

实施例1

提供粘度为2500mPa·s的初粘正极浆料；

采用150g/m²的涂覆面密度，将所述初粘正极浆料涂覆在正极集流体上，并进行干燥操作，采用压实密度为3.0g/cm³进行冷压后，在所述正极集流体上形成正极浆料筑底层；

对所述初粘正极浆料进行第一增粘操作，得到粘度为3500mPa·s的第一增粘正极浆料，在所述正极浆料筑底层上进行第一涂覆操作，并在所述正极浆料筑底层上进行第一烘干操作，以在所述正极浆料筑底层上形成第一正极浆料中固造孔层；

对所述第一增粘正极浆料进行第二增粘操作，得到粘度为4500mPa·s的第二增粘正极浆料，在所述第一正极浆料中固造孔层上进行第二涂覆操作，并在所述第一正极浆料中固造孔层上进行第二烘干操作，以在所述第一正极浆料中固造孔层上形成第二正极浆料中固造孔层，得到正极片；

提供粘度为1200mPa·s的初粘负极浆料；

采用90g/m²的涂覆面密度，将所述初粘负极浆料涂覆在负极集流体上，并进行干燥操作，冷压后，在所述负极集流体上形成负极浆料筑底层；

对所述初粘负极浆料进行第一增粘操作，得到粘度为2000mPa·s的第一增粘负极浆料，在所述负极浆料筑底层上进行第一涂覆操作，并在所述负极浆料筑底层上进行第一烘干操作，以在所述负极浆料筑底层上形成第一负极浆料中固造孔层；

对所述第一增粘负极浆料进行第二增粘操作，得到粘度为2800mPa·s的第二增粘负极浆料，在所述第一负极浆料中固造孔层上进行第二涂覆操作，并在所述第一负极浆料中固造孔层上进行第二烘干操作，以在所述第一负极浆料中固造孔层上形成第二负极浆料中固造孔层，得到负极片；

将所述正极片、隔膜和所述负极片进行卷绕操作，得到电芯；

向所述电芯进行注液封装操作后，得到实施例1的多孔电极锂离子电池。

实施例2

提供粘度为3000mPa·s的初粘正极浆料；

采用200g/m²的涂覆面密度，将所述初粘正极浆料涂覆在正极集流体上，并进行干燥操作，采用压实密度为4.0g/cm³进行冷压后，在所述正极集流体上形成正极浆料筑底层；

对所述初粘正极浆料进行第一增粘操作，得到粘度为4500mPa·s的第一增粘正极浆料，在所述正极浆料筑底层上进行第一涂覆操作，并在所述正极浆料筑底层上进行第一烘干操作，以在所述正极浆料筑底层上形成第一正极浆料中固造孔层；

对所述第一增粘正极浆料进行第二增粘操作，得到粘度为6000mPa·s的第二增粘正极浆料，在所述第一正极浆料中固造孔层上进行第二涂覆操作，并在所述第一正极浆料中固造孔层上进行第二烘干操作，以在所述第一正极浆料中固造孔层上形成第二正极浆料中固造孔层；

对所述第二增粘正极浆料进行第三增粘操作，得到粘度为7500mPa·s的第三增粘正极浆料，在所述第二正极浆料中固造孔层上进行第三涂覆操作，并在所述第二正极浆料中固造孔层上进行第三烘干操作，以在所述第二正极浆料中固造孔层上形成第三正极浆料中固造孔层，得到正极片；

提供粘度为1500mPa·s的初粘负极浆料；

采用100g/m²的涂覆面密度，将所述初粘负极浆料涂覆在负极集流体上，并进行干燥操作，冷压后，在所述负极集流体上形成负极浆料筑底层；

对所述初粘负极浆料进行第一增粘操作，得到粘度为2500mPa·s的第一增粘负极浆料，在所述负极浆料筑底层上进行第一涂覆操作，并在所述负极浆料筑底层上进行第一烘干操作，以在所述负极浆料筑底层上形成第一负极浆料中固造孔层；

对所述第一增粘负极浆料进行第二增粘操作，得到粘度为3500mPa·s的第二增粘负极浆料，在所述第一负极浆料中固造孔层上进行第二涂覆操作，并在所述第一负极浆料中固造孔层上进行第二烘干操作，以在所述第一负极浆料中固造孔层上形成第二负极浆料中固造孔层；

对所述第二增粘负极浆料进行第三增粘操作，得到粘度为4500mPa·s的第三增粘负极浆料，在所述第二负极浆料中固造孔层上进行第三涂覆操作，并在所述第二负极浆料中固造孔层上进行第三烘干操作，以在所述第二负极浆料中固造孔层上形成第三负极浆料中固造孔层，得到负极片；

将所述正极片、隔膜和所述负极片进行卷绕操作，得到电芯；

向所述电芯进行注液封装操作后，得到实施例2的多孔电极锂离子电池。

实施例3

提供粘度为3500mPa·s的初粘正极浆料；

采用230g/m²的涂覆面密度，将所述初粘正极浆料涂覆在正极集流体上，并进行干燥操作，采用压实密度为4.5g/cm³进行冷压后，冷压后，在所述正极集流体上形成正极浆料筑底层；

对所述初粘正极浆料进行第一增粘操作，得到粘度为4600mPa·s的第一增粘正极浆料，在所述正极浆料筑底层上进行第一涂覆操作，并在所述正极浆料筑底层上进行第一烘干操作，以在所述正极浆料筑底层上形成第一正极浆料中固造孔层；

对所述第一增粘正极浆料进行第二增粘操作，得到粘度为5700mPa·s的第二增粘正极浆料，在所述第一正极浆料中固造孔层上进行第二涂覆操作，并在所述第一正极浆料中固造孔层上进行第二烘干操作，以在所述第一正极浆料中固造孔层上形成第二正极浆料中固造孔层；

对所述第二增粘正极浆料进行第三增粘操作，得到粘度为6800mPa·s的第三增粘正极浆料，在所述第二正极浆料中固造孔层上进行第三涂覆操作，并在所述第二正极浆料中固造孔层上进行第三烘干操作，以在所述第二正极浆料中固造孔层上形成第三正极浆料中固造孔层；

对所述第三增粘正极浆料进行第四增粘操作，得到粘度为7900mPa·s的第四增粘正极浆料，在所述第三正极浆料中固造孔层上进行第四涂覆操作，并在所述第三正极浆料中固造孔层上进行第四烘干操作，以在所述第三正极浆料中固造孔层上形成第四正极浆料中固造孔层，得到正极片；

提供粘度为1800mPa·s的初粘负极浆料；

采用110g/m²的涂覆面密度，将所述初粘负极浆料涂覆在负极集流体上，并进行干燥操作，冷压后，在所述负极集流体上形成负极浆料筑底层；

对所述初粘负极浆料进行第一增粘操作，得到粘度为3000mPa·s的第一增粘负极浆料，在所述负极浆料筑底层上进行第一涂覆操作，并在所述负极浆料筑底层上进行第一烘干操作，以在所述负极浆料筑底层上形成第一负极浆料中固造孔层；

对所述第一增粘负极浆料进行第二增粘操作，得到粘度为4200mPa·s的第二增粘负极浆料，在所述第一负极浆料中固造孔层上进行第二涂覆操作，并在所述第一负极浆料中固造孔层上进行第二烘干操作，以在所述第一负极浆料中固造孔层上形成第二负极浆料中固造孔层；

对所述第二增粘负极浆料进行第三增粘操作，得到粘度为5400mPa·s的第三增粘负极浆料，在所述第二负极浆料中固造孔层上进行第三涂覆操作，并在所述第二负极浆料中固造孔层上进行第三烘干操作，以在所述第二负极浆料中固造孔层上形成第三负极浆料中固造孔层；

对所述第三增粘负极浆料进行第四增粘操作，得到粘度为6600mPa·s的第四增粘负极浆料，在所述第三负极浆料中固造孔层上进行第四涂覆操作，并在所述第三负极浆料中固造孔层上进行第四烘干操作，以在所述第三负极浆料中固造孔层上形成第四负极浆料中固造孔层，得到负极片；

将所述正极片、隔膜和所述负极片进行卷绕操作，得到电芯；

向所述电芯进行注液封装操作后，得到实施例3的多孔电极锂离子电池。

实施例1-实施例3制备得到的正极片和负极片在保证高涂覆量、高厚度的基础上具有多孔结构，使得制备得到的实施例1-实施例3的锂离子电池在高能量密度的情况下能够快速充电，同时具有高倍率放电及低温放电的性能。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种多孔电极锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供初粘正极浆料；

将所述初粘正极浆料涂覆在正极集流体上，并进行干燥操作，冷压后，在所述正极集流体上形成正极浆料筑底层；

对所述初粘正极浆料进行第i次增粘操作，得到第i增粘正极浆料，在所述正极浆料筑底层上进行第i涂覆操作，并在所述正极浆料筑底层上进行第i烘干操作，在所述正极浆料筑底层上形成i层正极浆料中固造孔层，得到正极片，其中，i＝1、2、3…n；

提供初粘负极浆料；

将所述初粘负极浆料涂覆在负极集流体上，并进行干燥操作，冷压后，在所述负极集流体上形成负极浆料筑底层；

对所述初粘负极浆料进行第k次增粘操作，得到第k增粘负极浆料，在所述负极浆料筑底层上进行第k涂覆操作，并在所述负极浆料筑底层上进行第k烘干操作，在所述负极浆料筑底层上形成k层负极浆料中固造孔层，得到负极片，其中，k＝1、2、3…n；

将所述正极片、隔膜和所述负极片进行卷绕操作，得到电芯；

向所述电芯进行注液封装操作后，得到多孔电极锂离子电池；

其中，所述对所述初粘正极浆料进行第i次增粘操作中，每次对所述初粘正极浆料增加的粘度为1000mPa·s～2000mPa·s；

所述对所述初粘负极浆料进行第k次增粘操作中，每次对所述初粘负极浆料增加的粘度为800mPa·s～1200mPa·s；

在进行第i烘干操作之前，每次进行冷压的压实密度还不断减小，在进行第i烘干操作后，不进行冷压操作；

在进行第k烘干操作之前，每次进行冷压的压实密度还不断减小，在进行第k烘干操作后，不进行冷压操作；

所述初粘负极浆料包括如下质量份的各组分：人造石墨45份～55份、天然石墨30份～40份、二氧化硅5份～9份、造孔剂1份～4份、导电剂1份～2份、粘接剂3份～5份和溶剂25份～40份。

2.根据权利要求1所述的多孔电极锂离子电池的制备方法，其特征在于，当i＝3时：

对所述初粘正极浆料进行第一增粘操作，得到第一增粘正极浆料，在所述正极浆料筑底层上进行第一涂覆操作，并在所述正极浆料筑底层上进行第一烘干操作，以在所述正极浆料筑底层上形成第一正极浆料中固造孔层；

对所述第一增粘正极浆料进行第二增粘操作，得到第二增粘正极浆料，在所述第一正极浆料中固造孔层上进行第二涂覆操作，并在所述第一正极浆料中固造孔层上进行第二烘干操作，以在所述第一正极浆料中固造孔层上形成第二正极浆料中固造孔层；

对所述第二增粘正极浆料进行第三增粘操作，得到第三增粘正极浆料，在所述第二正极浆料中固造孔层上进行第三涂覆操作，并在所述第二正极浆料中固造孔层上进行第三烘干操作，以在所述第二正极浆料中固造孔层上形成第三正极浆料中固造孔层，得到正极片。

3.根据权利要求2所述的多孔电极锂离子电池的制备方法，其特征在于，当i＝3时：

对所述初粘负极浆料进行第一增粘操作，得到第一增粘负极浆料，在所述负极浆料筑底层上进行第一涂覆操作，并在所述负极浆料筑底层上进行第一烘干操作，以在所述负极浆料筑底层上形成第一负极浆料中固造孔层；

对所述第一增粘负极浆料进行第二增粘操作，得到第二增粘负极浆料，在所述第一负极浆料中固造孔层上进行第二涂覆操作，并在所述第一负极浆料中固造孔层上进行第二烘干操作，以在所述第一负极浆料中固造孔层上形成第二负极浆料中固造孔层；

对所述第二增粘负极浆料进行第三增粘操作，得到第三增粘负极浆料，在所述第二负极浆料中固造孔层上进行第三涂覆操作，并在所述第二负极浆料中固造孔层上进行第三烘干操作，以在所述第二负极浆料中固造孔层上形成第三负极浆料中固造孔层，得到负极片。

4.根据权利要求1所述的多孔电极锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述初粘正极浆料的粘度为2500mPa·s～3500mPa·s。

5.根据权利要求1所述的多孔电极锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述将所述初粘正极浆料涂覆在正极集流体上，所述初粘正极浆料涂覆面密度为150g/m²～230g/m²。

6.根据权利要求1所述的多孔电极锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述将所述初粘正极浆料涂覆在正极集流体上，并进行干燥操作，冷压操作中,所述初粘正极浆料的压实密度为3.0g/cm³～4.5g/cm³。

7.根据权利要求1所述的多孔电极锂离子电池的制备方法，其特征在于，

在所述i层正极浆料中固造孔层中，由靠近所述正极浆料筑底层的正极浆料中固造孔层向远离所述正极浆料筑底层的正极浆料中固造孔层的面密度逐渐减少，且每次递减的面密度为30g/m²～50g/m²。

8.根据权利要求1所述的多孔电极锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述初粘负极浆料的粘度为1200mPa·s～1800mPa·s。

9.一种多孔电极锂离子电池，其特征在于，采用如权利要求1-8中任一项所述的多孔电极锂离子电池的制备方法制备得到。

Images