CN112038580A - 一种特殊结构的锂离子电池极片的制备方法 - Google Patents

一种特殊结构的锂离子电池极片的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种特殊结构的锂离子电池极片的制备方法，其包括步骤：第一步，为所需要制备的电池极片，配置活性物质浆料，该活性物质浆料由溶剂、活性物质、导电剂和粘结剂充分搅拌后获得；第二步，将所配置的活性物质浆料，在电池极片箔材的上下两侧分别涂布预设多层活性物质层，获得具有多层活性物质层的电池极片，其中，多层活性物质层的涂布面密度的配比符合预设比例。本发明公开的特殊结构的锂离子电池极片的制备方法，从电极涂布工艺改善的角度入手，通过不同材料的搭配、不同配方的搭配，以及对极片箔材上涂布的不同活性物质层进行不同面密度的搭配，可以有效改善电池的电性能和安全性能，具有重大的实践意义。

Description

一种特殊结构的锂离子电池极片的制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种特殊结构的锂离子电池极片的制备方法。
背景技术
随着电动汽车的推广和普及，锂离子电池市场出现了爆发式的增长。目前政策和市场的导向，对锂离子电池的能量密度要求越来越高。通常，提高电芯能量密度有以下几种方法：
1、使用比容量更高的原材料；
2、降低非活性物质的重量，如降低导电剂和粘结剂的含量、使用更薄的隔膜、更薄的箔材等；
3、增加活性物质在极片中的占比，提升活性物质的面密度等。
但是，降低粘结剂的含量以及提高活性物质的面密度，势必会对极片的其他性能造成直接或间接的影响，例如剥离强度。
目前，改善极片剥离强度的方法有很多种，例如变更烘烤速率、调整浆料固含量、调整烘干温度。这些方法存在的缺陷有：(1)变更烘烤速率和温度，需要调试的时间很长，造成的浪费也多，过程中出现问题的几率也大；(2)调整浆料固含量，会直接影响粘度，会对浆料的可涂性造成影响以及影响浆料涂布的面密度。
同样，对过高的能量密度的追求，也会使得锂离子电池的安全问题变得越来越突出，越来越备受关注，近年来，一些品牌电动车的频繁起火发生，对锂离子电池安全评测的标准也越来越严格。
锂离子电池单体、模组或系统在使用过程中，在过电流、过充、内部锂枝晶、挤压、机械冲击、穿刺或其他滥用情况下，会发生内短路或内部热累积，当电池局部产生的热量无法快速扩散排出时，热量积累到一定程度时，会发生放热连锁反应，引发大面积负极、正极、电解液和隔膜等材料的放热反应，最终导致锂离子电池发生热失控。
锂离子电池安全性提升的方法主要包括两种：一方面，可以通过电池维护或辅助热管理等，建立锂离子电池管理系统，防止锂离子电池发生过电流、过充、内部锂枝晶、挤压、机械冲击、穿刺或其他滥用情况；另一方面，主要通过锂离子电池本体的改进，包括提升材料稳定性、添加阻燃剂、添加防过充添加剂及优化电池结构设计等方式。
但是，目前还没有开发出一种技术，能够切实有效解决以上问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种特殊结构的锂离子电池极片的制备方法。
为此，本发明提供了一种特殊结构的锂离子电池极片的制备方法，包括以下步骤：
第一步，为所需要制备的电池极片，配置活性物质浆料，该活性物质浆料由溶剂、活性物质、导电剂和粘结剂充分搅拌后获得；
第二步，将所配置的活性物质浆料，在电池极片箔材的上下两侧分别涂布预设多层活性物质层，获得具有多层活性物质层的电池极片，其中，多层活性物质层的涂布面密度的配比符合预设比例。
优选地，在第一步中，当所需要制备的电池极片为正极片时，对于所配置的正极活性物质浆料，其中的正极活性物质包括钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂和磷酸锰铁锂中的至少一种；
对于所配置的正极活性物质浆料，其中的导电剂包括炭黑、氪氰黑、活性炭、CNT、石墨烯和石墨类导电剂中的至少一种；
对于所配置的正极活性物质浆料，其中的粘结剂包括PVDF；
对于所配置的正极活性物质浆料，其中的溶剂为NMP。
优选地，在第一步中，对于所配置的正极活性物质浆料，正极活性物质浆料中正极活性物质的重量百分比为80％～98.5％，导电剂的重量百分比为0.5％～6％粘结剂的重量百分比为0.5％～6％，溶剂的重量百分比为0.5％～8％。
优选地，在第一步中，当所需要制备的电池极片为负极片时，对于所配置的负极活性物质浆料，其中的负极活性物质包括人造石墨、天然石墨、中间相炭微球、软炭、硬炭、钛酸锂和硅碳复合材料中的至少一种；
对于所配置的负极活性物质浆料，其中的导电剂包括炭黑、氪氰黑、活性炭、CNT、石墨烯和石墨类导电剂中的至少一种；
对于所配置的负极活性物质浆料，其中的粘结剂包括CMC或者SBR；
对于所配置的负极活性物质浆料，其中的溶剂为去离子水。
优选地，在第一步中，对于所配置的负极活性物质浆料，负极活性物质浆料中的负极活性物质的重量百分比为80％～98.5％，导电剂的重量百分比为0.5％～6％,粘结剂的重量百分比为0.5％～6％，溶剂的重量百分比为0.5％～8％。
优选地，在第二步中，当所需要制备的电池极片为正极片时，正极片箔材为铝箔；
在第二步中，当所需要制备的电池极片为负极片时，负极片箔材为铜箔。
优选地，在第二步中，当预设多层活性物质层为两层时，涂布浆料所使用的模头包括相互间隔开来的上模唇1和下模唇2；
上模唇1和下模唇2，分别具有的进料端，分别连接两个浆料存储罐，这两个浆料存储罐用于分别存储预设不同组分配比的浆料；
其中，当预设多层活性物质层为两层时，具体包括底层活性物质层和表层活性物质层，表层活性物质层位于底层活性物质层的外侧，底层活性物质层涂布在电池极片箔材的表面。
优选地，在第二步中，当预设多层为三层时，涂布浆料所使用的模头包括相互间隔开来的上模唇1、中模唇3和下模唇2；
上模唇1、中模唇3和下模唇2，分别具有的进料端，分别连接三个浆料存储罐，这三个浆料存储罐用于分别存储预设不同组分配比的浆料；
其中，当预设多层活性物质层为三层时，具体包括从里到外分布的底层活性物质层、中间层活性物质层和表层活性物质层，中间层活性物质涂布在底层活性物质的外侧，表层活性物质层涂布在中间层活性物质的外侧。
优选地，在第二步中，多层活性物质层的涂布面密度的配比符合预设比例，具体如下：
当多层活性物质层为两层时，从里到外分布的两层活性物质层的涂布面密度的配比为1:1、1:2、1:3、1:4或者1:5。
优选地，在第二步中，多层活性物质层的涂布面密度的配比符合预设比例，具体如下：
当多层活性物质层为三层时，从里到外分布的三层活性物质层的涂布面密度的配比，为1:1:1、1:1:2、1:1:3、1:1:4，或者1:2:1、1:3:1、1:4:1。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种特殊结构的锂离子电池极片的制备方法，该方法从电极涂布工艺改善的角度入手，通过不同材料的搭配、不同配方的搭配，以及对极片箔材上涂布的不同活性物质层进行不同面密度的搭配，可以有效改善电池的电性能和安全性能，具有重大的实践意义。
附图说明
图1为本发明提供的一种特殊结构的锂离子电池极片的制备方法的流程图；
图2a为本发明提供的一种特殊结构的锂离子电池极片的制备方法中，需要用到的特殊模头的唇口结构示意图一；
图2b为本发明提供的一种特殊结构的锂离子电池极片的制备方法中，需要用到的特殊模头的唇口结构示意图二；
在图2a、图2b中，上模唇、中模唇以及下模唇与上、中、下层需要涂布的浆料相对应设置，位置不可颠倒；上模唇、中模唇以及下模唇具有对应的供料系统和控制程序；
图3为实施例中运用本发明提供的一种特殊结构的锂离子电池极片的制备方法，在实施例中制得的负极极片的扫描电镜横截面放大图(250倍)；
图4为实施例中运用现有常规的方法，制得的正极极片的横截面放大图(500倍)；
图5为实施例中运用本发明提供的一种特殊结构的锂离子电池极片的制备方法，在实施例中制备的一种特殊结构的电池极片的结构示意图；
图6是使用原位观测技术，对使用常规涂布方式制作的极片断面充放电过程中进行观测的示意图；由图5可知：常规涂布方式制作的极片在层与层之间形成明显的界面，阻抗过大，在循环过程中出现析锂现象；
图7是使用常规工艺制成的极片制作的电池，在拆解后的极片表面析锂现象的照片；
图8为本发明制备的电池极片与现有常规电池极片的硅元素扫描结果以及断面电镜扫描对比示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1，本发明提供了一种特殊结构的锂离子电池极片的制备方法，其通过制备特殊结构的锂离子电池极片，重新定义锂离子电池极片的结构，从而解决现有技术中存在的备受关注的问题。本发明的方法，具体包括以下步骤：
第一步，为所需要制备的电池极片，配置活性物质浆料，该活性物质浆料由溶剂、活性物质、导电剂和粘结剂充分搅拌后获得；
第二步，将所配置的活性物质浆料，在电池极片箔材的上下两侧分别涂布预设多层活性物质层，获得具有多层活性物质层的电池极片，其中，多层活性物质层的涂布面密度的配比(即相互之间的比值)符合预设比例。
在本发明中，具体实现上，在第一步中，当所需要制备的电池极片为正极片时，对于所配置的正极活性物质浆料，其中的正极活性物质包括钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂和磷酸锰铁锂中的至少一种；
对于所配置的正极活性物质浆料，其中的导电剂包括炭黑、氪氰黑、活性炭、CNT、石墨烯和石墨类导电剂中的至少一种；
对于所配置的正极活性物质浆料，其中的粘结剂包括PVDF；
对于所配置的正极活性物质浆料，其中的溶剂为NMP；
需要说明的是，对于本发明，对于所配置的正极活性物质浆料，溶剂、活性物质、导电剂和粘结剂之间的组分配比可以为现有常规的配比。
在本发明中，具体实现上，在第一步中，对于所配置的正极活性物质浆料，正极活性物质浆料中正极活性物质的重量百分比为80％～98.5％，导电剂的重量百分比为0.5％～6％粘结剂的重量百分比为0.5％～6％，溶剂的重量百分比为0.5％～8％。
在本发明中，具体实现上，在第一步中，当所需要制备的电池极片为负极片时，对于所配置的负极活性物质浆料，其中的负极活性物质包括人造石墨、天然石墨、中间相炭微球、软炭、硬炭、钛酸锂和硅碳复合材料中的至少一种；
对于所配置的负极活性物质浆料，其中的导电剂包括炭黑、氪氰黑、活性炭、CNT、石墨烯和石墨类导电剂中的至少一种；
对于所配置的负极活性物质浆料，其中的粘结剂包括CMC或者SBR；
对于所配置的负极活性物质浆料，其中的溶剂为去离子水。
需要说明的是，对于本发明，对于所配置的负极活性物质浆料，溶剂、活性物质、导电剂和粘结剂之间的组分配比可以为现有常规的配比。
在本发明中，具体实现上，在第一步中，对于所配置的负极活性物质浆料，负极活性物质浆料中的负极活性物质的重量百分比为80％～98.5％，导电剂的重量百分比为0.5％～6％,粘结剂的重量百分比为0.5％～6％，溶剂的重量百分比为0.5％～8％。
在本发明中，具体实现上，在第二步中，当所需要制备的电池极片为正极片时，正极片箔材(即正极集流体)为铝箔；
在第二步中，当所需要制备的电池极片为负极片时，负极片箔材(即负极集流体)为铜箔。
在本发明中，具体实现上，在第二步中，预设多层具体可以为两层或者三层。
在本发明中，具体实现上，在第二步中，参见图2a所示，当预设多层活性物质层为两层时，涂布浆料所使用的模头(即电池极片涂布机的浆料挤出头)包括相互间隔开来的上模唇1和下模唇2；
上模唇1和下模唇2，分别具有的进料端，分别连接两个浆料存储罐，这两个浆料存储罐可以用于分别存储预设不同组分配比的浆料；
其中，当预设多层活性物质层为两层时，具体包括底层活性物质层和表层活性物质层，表层活性物质层位于底层活性物质层的外侧，底层活性物质层涂布在电池极片箔材的表面(具体可以为上下两侧表面)。
需要说明的是，在涂布过程中，每层的浆料为同步从模头中喷出。具有上模唇1和下模唇2的双层模头，可以同时涂布两层活性物质浆料。
需要说明的是，对于电池极片涂布机，模头上的模唇用于挤出电池浆料，将浆料涂布到极片箔材(极片集流体)上。电池极片涂布机可以控制不同的模唇上的浆料涂布压力和回流压力，以及可以控制不同模唇所涂布浆料的面密度。
还需要说明的是，对于电池极片涂布机，其上具有的浆料存储罐，配套有隔膜泵、螺杆泵、管道等现有的结构，构成浆料的供料系统，由于为现有公知的技术结构，在此不再赘述。
在本发明中，具体实现上，在第二步中，参见图2b所示，当预设多层为三层时，涂布浆料所使用的模头(即电池极片涂布机的浆料挤出头)包括相互间隔开来的上模唇1、中模唇3和下模唇2；
上模唇1、中模唇3和下模唇2，分别具有的进料端，分别连接三个浆料存储罐，这三个浆料存储罐可以用于分别存储预设不同组分配比的浆料；
其中，当预设多层活性物质层为三层时，具体包括从里到外分布的底层活性物质层、中间层活性物质层和表层活性物质层，中间层活性物质涂布在底层活性物质的外侧，表层活性物质层涂布在中间层活性物质的外侧。
需要说明的是，在涂布过程中，每层的浆料为同步从模头中喷出。具有上模唇1、中模唇3和下模唇2的三层模头，可以同时涂布三层活性物质浆料。
在本发明中，具体实现上，在第二步中，多层活性物质层的涂布面密度的配比符合预设比例，具体如下：
当多层活性物质层为两层时，从里到外分布的两层活性物质层的涂布面密度的配比(即相互之间的比值)可以为1:1、1:2、1:3、1:4或者1:5。
需要说明的是，比例为1的基准层的面密度为电池极片涂布机的涂布能力所达到的最小面密度。
例如，当多层活性物质层为两层时，原始面密度(即常规设计的单面面密度)单面单层为12mg/cm2，底层和表层活性物质层可分别设置为2mg/cm2和10mg/cm2、2.4mg/cm2和9.6mg/cm2、3mg/cm2和9mg/cm2、4mg/cm2和8mg/cm2、6mg/cm2和6mg/cm2，反之亦可。
在本发明中，具体实现上，在第二步中，多层活性物质层的涂布面密度的配比符合预设比例，具体如下：
当多层活性物质层为三层时，从里到外分布的三层活性物质层的涂布面密度的配比(即相互之间的比值)，可以为1:1:1、1:1:2、1:1:3、1:1:4，或者1:2:1、1:3:1、1:4:1，反之亦可，通过对配方的基础配比进行差异化设计，满足不同的性能需求。
需要说明的是，比例为1的基准层的面密度为电池极片涂布机的涂布能力所达到的最小面密度。
例如，多层活性物质层为三层时，当原始面密度(即常规设计的单面面密度)单面单层为12mg/cm2，底层、中层和表层活性物质层可分别设置为4mg/cm2、4mg/cm2和4mg/cm2，或者分别设置为3mg/cm2、3mg/cm2和6mg/cm2，或者分别设置为2.4mg/cm2、2.4mg/cm2和7.2mg/cm2，或者分别设置为2mg/cm2、2mg/cm2和8mg/cm2，或者分别设置为3mg/cm2、6mg/cm2和3mg/cm2，或者分别设置为2.4mg/cm2、7.2mg/cm2和2.4mg/cm2，或者分别设置为2mg/cm2、8mg/cm2和2mg/cm2，反之亦可。
需要说明的是，对于本发明，在涂布不同的浆料时，需要将不同的浆料对应放置在相应不同的主料罐内，罐内搅拌速度以实际生产情况而定，罐体需要密闭避免杂质混入；
对于本发明，在通过现有的电池极片涂布机进行活性物质层的涂布时，可以让各活性物质层的面密度要按照预先设计的去完成，公差精度达到±2.5％以内。
参见图5所示，当第二步中，将所配置的活性物质浆料，在电池极片箔材的上下两侧分别涂布预设三层活性物质层时，第一活性物质层11、第二活性物质层12和第三活性物质层13中的活性物质，如果所需要制备的电池极片为正极片，则正极活性物质可自由选择钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂和磷酸锰铁锂；
如果所需要制备的电池极片为负极，则负极活性物质可以自由选择人造石墨、天然石墨、中间相炭微球、软炭、硬炭、钛酸锂和硅碳复合材料等；
相应地，正极活性活性物质浆料和负极活性物质浆料中的导电剂，可以为炭黑、氪氰黑、活性炭、CNT、石墨烯、石墨类导电剂等；
其中，第三活性物质层13(即底层活性物质层)附着在电池极片箔材14上，第二活性物质层12(即中间层活性物质层)附着在第三活性物质层13上，第一活性物质层11(即表层活性物质层)附着在第二活性物质层12上，其中，任意相邻的两个活性物质层之间形成良好的衔接层15，衔接层15起到很好的过渡作用，增大层与层之间的接触面积、增强相互作用力，提高剥离强度，使得在受到外力的情况下，避免各层的脱落。
需要说明的是，由于每层的浆料为湿料状态涂布，且为相同体系的浆料同时涂布，在进入烘箱之前，表层的活性物质浆料内的活性物质、导电剂、粘结剂会渗透进入底层活性物质层，并在两层之间的交界处形成一个连续的衔接层。
需要说明的是，对于本发明，在第二步中，浆料可涂布粘度为：流变仪测试的50倒秒处粘度值800～8000。
对于本发明，极片每层的配方要按照面密度的比例进行分配。
需要说明的是，对于本发明提供的极片的制作工艺，与常规工艺的区别：使用常规工艺完成特殊结构的极片，为先涂布完再一次碾压然后再涂布再二次碾压，这样造成的层与层之间的界面会增大阻抗，导致局部析锂。如图6所示。
采用本发明的极片的制作工艺，涂布后的极片在层与层之间不会形成明显的界面，层与层之间形成一个良好的衔接。如图3所示。
基于以上技术方案可知，本发明公开了一种特殊结构锂离子电池极片的制备方法。该特殊结构的极片是由多层的活性物质和一层箔材构成。本发明通过对不同层的配方，进行单独设计或层与层之间差异化设计，达到不同的性能需求，来改善电池的安全性或提升其他相关性能。
具体实现上，每层的活性物质和配方可相同、可不同，配方中粘结剂、导电剂和溶剂的比例可相同可不同，每层的面密度可相同也可不同，层与层之间形成良好的衔接，不会形成明显的界面来影响电池内部化学反应的进行。该极片外观与常规极片相同，同时具备很多常规极片所不具备的优点。
需要说明的是，对于本发明，通过该方法制备的正极片，可可以有效提升电池在安全性方面的表现，而通过该方法制备的负极片，可以有效降低极片界面电阻以及提高粘结力。
需要说明的是，对于本发明，当制备正极片时，对于正极片包括的三层活性物质层，可以在底层和表层选择高安全性的材料，中间层选择质量比容量和体积比容量较高的材料。
对于本发明，当制备负极片时，可以通过对底层和表层的配方进行差异化设计，以达到某些特定的需求。
在本发明中，具体实现上，对于喷涂电池极片浆料的模头的模唇进行了专门的结构设计，通过与现有的浆料供料系统连接，可以单层及多层均可涂布的效果，并能够随意切换涂布的方式。
为了更加清楚地理解本发明的技术方案，下面通过具体实施例来说明本发明的技术方案。
实施例1。
对于本发明提供的一种特殊结构的锂离子电池极片的制备方法，其可以用于制备高剥离强度、低界面电阻的负极片，具体包括以下步骤：
第一步，确定需要用到的材料可涂的最低面密度，根据整体面密度，以及分层数对各层的面密度进行设计，得到相应的比例，然后按照面密度比例，将整体配方进行差异化设计；因为要达到高剥离强度低界面电阻的效果，所以设计将底层(即最贴近电池极片箔材的活性物质层)选择高粘结剂高导电剂的配方，表层(即最远离电池极片箔材的活性物质层)选择低导电剂低粘结剂的配方；
第二步，分别制成浆料，进行最小面密度的极片的涂布，分别测试极片的剥离强度和界面电阻并与基准方案进行对比；如下表1所示。
表1：
Figure BDA0002637501760000101
第三步，选择效果较好的配方，根据结果可以看出，目前得到的结果都是基于粉与箔材的，本发明要制作的特殊结构的极片是将这几层粉合并，然后涂布于一层箔材上，剥离强度和界面电阻的数值会介于这两个单层的结果之间。
第四步，底层(即最贴近电池极片箔材的活性物质层)选择上表1的方案E，表层(即最远离电池极片箔材的活性物质层)选择上表1的方案D，进行两层配方不同的浆料的涂布；极片测试结果与本发明设计的要求相符合；图3为本发明的极片断面电镜放大图，图4为现有常规方法制备获得的正极极片的横截面放大图，可以看出，与现有技术相比较，本发明的极片中，层与层之间良好衔接，无明显的界面形成。
参见下表2所示，与现有的普通单层活性物质层的电池极片相比较，本发明的电池极片具有的双层活性物质层，具有更高的粘结力，以及更低的界面电阻，性能优良。
表2：
方案 压后粘结力(gf) 界面电阻(Ω/cm2)
单层基准设计 50 0.02
双层差异化设计 77 0.009
实施例2。
对于本发明提供的一种特殊结构的锂离子电池极片的制备方法，其可以用于制备高安全性的正极片，具体包括以下步骤：
第一步，选择主料为NCM811，安全材料为磷酸锰铁锂。
第二步，分别进行两种材料混掺制成浆料后涂布，以及上层选择NCM811或磷酸锰铁锂、下层选择磷酸锰铁锂或NCM811的方式进行涂布。
图3为断面电镜放大图，分层明显。里层涂布磷酸锰铁锂、表层涂布NCM811的实验，5/5通过3mm钢针针刺测试，电池内阻偏大；选择上表1中的方案B，里层涂布NCM811、表层涂布磷酸锰铁锂未通过3mm钢针针刺测试，2/3通过了1mm钢针针刺测试，电池内阻正常；而NCM811混掺磷酸锰铁锂方案，2/3通过了1mm钢针针刺测试。上表1中的方案B，1mm钢针针刺温度一致性和测试持续时间，优于混掺方案。具体性能，参见下表3所示。
表3：
Figure BDA0002637501760000121
实施例3。
随着新能源汽车等对电池高容量、高续航能力的需求，锂离子电池发展达到了一个瓶颈，针对负极而言，目前广泛采用的负极材料是以石墨为主的各类碳材料，其理论容量只有372mAh/g，在实际应用过程中，已接近理论容量，很难达到更高的容量要求。
硅负极材料的理论容量远远高于石墨类碳材料，能够达到4200mAh/g，但是在充放电过程中接近300％的体积膨胀，会导致电池的综合性能大幅度下降。除了使用一些添加剂，抑制硅的膨胀以外，电极涂布时烘干造孔的过程也会造成硅的上浮，致使硅聚集在极片表面，对后序的膨胀也有很致命的影响。
通过本发明的方法制作的极片，通过对配方进行差异化设计，增加底层粘结剂的含量，防止硅膨胀导致粉体与箔材发生剥离，同时通过分层涂布使得在造孔的过程中抑制硅上浮，图8为断面电镜扫描图以及硅元素扫描结果。
对比例。
为了达到高能量密度的要求，同时要改善因极片涂布量过高导致的电性能下降的问题，本发明选择使用传统工艺，制作在厚度方向上呈现密度梯度(表层密度低，里层密度高)的极片，在提升电芯的能量密度的同时，改善高涂布量电芯的倍率性能。
传统工艺制作流程为：制浆→底层涂布→底层碾压→外层涂布→碾压→剪切，制成过程中会出现很多问题：1、底层碾压后再涂布表层，极片边缘打卷，导致无法正常收卷；2、由于底层表面自由能的影响，导致表层涂布时表面状态不好；同时，制成的极片在电阻、剥离强度、吸液速率等物性指标上均无明显优势，制成的电池循环跳水严重，拆解电池发现极片表面析锂较为严重。图7为拆解后的图片。通过原位观测技术对极片充放电过程极片内部嵌锂情况进行观测，发现由于制作过程的特殊性，两层界面的阻抗较大，造成循环性能不良甚至大面积析锂。图6为使用原位观测技术对使用常规涂布方式制作的极片断面充放电过程中进行观测的示意图。常规涂布方式制作的极片在层与层之间形成明显的界面，阻抗过大，在循环过程中出现析锂现象。
参见下表4所示，本发明采用特殊工艺制备的电池极片，其性能更优。
表4：
制成方式 体电阻Ω.cm 界面电阻Ω.cm2 粘结力gf 吸液速率s
使用正常工艺制作正常结构 0.05 0.01 32 25
使用正常工艺制作特殊结构 0.09 0.03 33 27
使用特殊工艺制作特殊结构 0.02 0.005 65 17
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种特殊结构的锂离子电池极片的制备方法，该方法从电极涂布工艺改善的角度入手，通过不同材料的搭配、不同配方的搭配，以及对极片箔材上涂布的不同活性物质层进行不同面密度的搭配，可以有效改善电池的电性能和安全性能，具有重大的实践意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种特殊结构的锂离子电池极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，为所需要制备的电池极片，配置活性物质浆料，该活性物质浆料由溶剂、活性物质、导电剂和粘结剂充分搅拌后获得；
第二步，将所配置的活性物质浆料，在电池极片箔材的上下两侧分别涂布预设多层活性物质层，获得具有多层活性物质层的电池极片，其中，多层活性物质层的涂布面密度的配比符合预设比例。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在第一步中，当所需要制备的电池极片为正极片时，对于所配置的正极活性物质浆料，其中的正极活性物质包括钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂和磷酸锰铁锂中的至少一种；
对于所配置的正极活性物质浆料，其中的导电剂包括炭黑、氪氰黑、活性炭、CNT、石墨烯和石墨类导电剂中的至少一种；
对于所配置的正极活性物质浆料，其中的粘结剂包括PVDF；
对于所配置的正极活性物质浆料，其中的溶剂为NMP。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在第一步中，对于所配置的正极活性物质浆料，正极活性物质浆料中正极活性物质的重量百分比为80％～98.5％，导电剂的重量百分比为0.5％～6％粘结剂的重量百分比为0.5％～6％，溶剂的重量百分比为0.5％～8％。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在第一步中，当所需要制备的电池极片为负极片时，对于所配置的负极活性物质浆料，其中的负极活性物质包括人造石墨、天然石墨、中间相炭微球、软炭、硬炭、钛酸锂和硅碳复合材料中的至少一种；
对于所配置的负极活性物质浆料，其中的导电剂包括炭黑、氪氰黑、活性炭、CNT、石墨烯和石墨类导电剂中的至少一种；
对于所配置的负极活性物质浆料，其中的粘结剂包括CMC或者SBR；
对于所配置的负极活性物质浆料，其中的溶剂为去离子水。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在第一步中，对于所配置的负极活性物质浆料，负极活性物质浆料中的负极活性物质的重量百分比为80％～98.5％，导电剂的重量百分比为0.5％～6％,粘结剂的重量百分比为0.5％～6％，溶剂的重量百分比为0.5％～8％。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在第二步中，当所需要制备的电池极片为正极片时，正极片箔材为铝箔；
在第二步中，当所需要制备的电池极片为负极片时，负极片箔材为铜箔。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在第二步中，当预设多层活性物质层为两层时，涂布浆料所使用的模头包括相互间隔开来的上模唇(1)和下模唇(2)；
上模唇(1)和下模唇(2)，分别具有的进料端，分别连接两个浆料存储罐，这两个浆料存储罐用于分别存储预设不同组分配比的浆料；
其中，当预设多层活性物质层为两层时，具体包括底层活性物质层和表层活性物质层，表层活性物质层位于底层活性物质层的外侧，底层活性物质层涂布在电池极片箔材的表面。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在第二步中，当预设多层为三层时，涂布浆料所使用的模头包括相互间隔开来的上模唇(1)、中模唇(3)和下模唇(2)；
上模唇(1)、中模唇(3)和下模唇(2)，分别具有的进料端，分别连接三个浆料存储罐，这三个浆料存储罐用于分别存储预设不同组分配比的浆料；
其中，当预设多层活性物质层为三层时，具体包括从里到外分布的底层活性物质层、中间层活性物质层和表层活性物质层，中间层活性物质涂布在底层活性物质的外侧，表层活性物质层涂布在中间层活性物质的外侧。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在第二步中，多层活性物质层的涂布面密度的配比符合预设比例，具体如下：
当多层活性物质层为两层时，从里到外分布的两层活性物质层的涂布面密度的配比为1:1、1:2、1:3、1:4或者1:5。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在第二步中，多层活性物质层的涂布面密度的配比符合预设比例，具体如下：
当多层活性物质层为三层时，从里到外分布的三层活性物质层的涂布面密度的配比，为1:1:1、1:1:2、1:1:3、1:1:4，或者1:2:1、1:3:1、1:4:1。
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