CN112436103A - 一种双层结构极片及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双层结构极片及其制备方法与应用，所述双层结构极片包括依次层叠设置的集流体、第一电极涂层与第二电极涂层；所述制备方法包括以下步骤：(1)混合活性物质、导电剂与粘结剂，得到第一电极浆料；(2)混合活性物质、导电剂与粘结剂，得到第二电极浆料；(3)将步骤(1)所得第一电极浆料均匀涂布于集流体表面，形成第一电极涂层，得到第一电极极片；(4)将步骤(2)所得第二电极浆料均匀涂布于第一电极涂层表面，形成第二电极涂层，得到第二电极极片；(5)干燥并辊压步骤(4)所得第二电极极片，得到双层结构极片。本发明提供的双层结构极片提升了涂层与集流体之间的剥离力，降低了极片电阻，从而提升了电池的循环性能。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种极片，尤其涉及一种双层结构极片及其制备方法与应用。
背景技术
锂离子电池由于其输出电压高、能量密度大、功率密度高、循环寿命长以及良好的环境友好性等优点，被广泛应用于电子消费品、储能、动力等领域。近年来，随着国家政策的扶持，新能源汽车不断发展，相关领域对于锂离子电池的动力性能需求不断提升，特别是对电池的循环寿命、功率性能以及安全性都提出了越来越高的要求。
从技术原理来说，极片的性能是影响电池循环和功率性能的关键因素，而极片与电池的性能是此消彼长的，很难同时兼顾。因此如何通过合理的设计制备出性能优异的电池极片，从而兼顾电池的电性能和安全性能是目前行业内普遍面临的问题。
CN 109560249A公开了一种双层结构正极极片及其制备方法和应用，所述正极极片包括集流体和设置于所述集流体两侧的第一电极材料层和第二电极材料层。所述发明采用正极活性单元中孔隙率逐渐升高的双层孔隙结构，即第二电极材料层的孔隙率＞第一电极材料层的孔隙率，提高了正极材料中电解液的浸润性、锂离子的有效扩散系数和正极活性物质的利用率，进而提高了正极材料实际发挥的克容量。然而所述正极活性单元与集流体之间的粘结力较低，即极片的剥离力较差，长期使用后电池性能下降较明显，影响电池的循环性能。
CN 111883743A公开了一种磷酸铁锂锂离子电池正极片制备方法，所述正极片包括集流体以及依次涂覆于集流体表面的内涂覆层与外涂覆层；所述内涂覆层的组成为96.7％LiFePO4，1.5％导电炭黑与1.8％聚偏氟乙烯，所述外涂覆层的组成为95.2％LiFePO4，3％导电剂与1.8％聚偏氟乙烯。所述发明通过分层涂布、多次辊压的方法提高了锂离子电池内部电子及离子传输速率，降低了电池内部阻抗，且制备方法简易。然而所述正极片同样存在剥离力较低的问题，涂覆层与集流体之间的粘结不够紧密，仍需进一步优化。
CN 109585779A公开了一种锂离子电池电极片及制备方法，所述锂离子电池电极片包括依次设置的集流体、第一涂层和第二涂层；所述集流体选自铜箔和铝箔中的一种，厚度为3-30μm；第一涂层的厚度为10-300μm，第二涂层的厚度为5-100μm，且第一涂层的厚度大于第二涂层的厚度。将所述电极片应用于锂离子电池中，可在不显著降低电池能量密度的条件下提高电池的功率密度，从而兼顾了能量密度和功率密度。然而所述电极片同样存在涂层与集流体之间粘结力较低的问题，无法进一步兼顾电池的电性能和安全性能。
由此可见，如何提供一种性能优异的电池极片，提升涂层与集流体之间的剥离力，降低极片电阻，从而提升电池的循环性能，成为了目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双层结构极片及其制备方法与应用，所述双层结构极片提升了涂层与集流体之间的剥离力，降低了极片电阻，从而提升了电池的循环性能。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种双层结构极片，所述双层结构极片包括依次层叠设置的集流体、第一电极涂层与第二电极涂层。
所述第一电极涂层与第二电极涂层分别独立地包括活性物质、导电剂以及粘结剂；所述第一电极涂层中的粘结剂重量百分数相较于第二电极涂层中的粘结剂重量百分数高1-2％，例如可以是1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％或2％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述第一电极涂层中的粘结剂重量百分数相较于第二电极涂层中的粘结剂重量百分数高1-2％的具体含义为：第一电极涂层中的粘结剂重量百分数与第二电极涂层中的粘结剂重量百分数之间的差值为1-2％，且第一电极涂层中的粘结剂重量百分数高于第二电极涂层中的粘结剂重量百分数。
本发明中，所述双层结构极片中，第一电极涂层中的粘结剂重量百分数相较于第二电极涂层中的粘结剂重量百分数高1-2％，不仅提升了第一电极涂层与集流体之间的剥离力，降低了极片电阻，而且使得第二电极涂层可填充更多活性物质与导电剂，从而进一步提升了电池的循环性能。当第一电极涂层中的粘结剂重量百分数相较于第二电极涂层中的粘结剂重量百分数高1％以下时，第一电极涂层与集流体之间的剥离力提升幅度不大，极片电阻降低效果不明显；当第一电极涂层中的粘结剂重量百分数相较于第二电极涂层中的粘结剂重量百分数高2％以上时，第一电极涂层中的活性物质与导电剂含量降低，进而影响电池的性能。
优选地，所述第一电极涂层中的活性物质重量百分数为95-98％，例如可以是95％、95.5％、96％、96.5％、97％、97.5％或98％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一电极涂层中的导电剂重量百分数为0.5-3％，例如可以是0.5％、0.75％、1％、1.25％、1.5％、1.75％、2％、2.25％、2.5％、2.75％或3％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一电极涂层中的粘结剂重量百分数为2-3％，例如可以是2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％或3％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二电极涂层中的活性物质重量百分数为95-98％，例如可以是95％、95.5％、96％、96.5％、97％、97.5％或98％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二电极涂层中的导电剂重量百分数为0.5-3％，例如可以是0.5％、0.75％、1％、1.25％、1.5％、1.75％、2％、2.25％、2.5％、2.75％或3％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二电极涂层中的粘结剂重量百分数为1-2％，例如可以是1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％或2％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述双层结构极片包括正极极片和/或负极极片。
本发明中，所述正极极片包括依次层叠设置的正极集流体、第一正极涂层与第二正极涂层；所述第一正极涂层与第二正极涂层分别独立地包括正极活性物质、正极导电剂与正极粘结剂；所述第一正极涂层中的正极粘结剂重量百分数相较于第二正极涂层中的正极粘结剂重量百分数高1-2％，例如可以是1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％或2％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述负极极片包括依次层叠设置的负极集流体、第一负极涂层与第二负极涂层；所述第一负极涂层与第二负极涂层分别独立地包括负极活性物质、负极导电剂、分散剂与负极粘结剂；所述第一负极涂层中的负极粘结剂重量百分数相较于第二负极涂层中的负极粘结剂重量百分数高1-2％，例如可以是1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％或2％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一负极涂层中的分散剂重量百分数为1-2％，例如可以是1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％或2％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二负极涂层中的分散剂重量百分数为1-2％，例如可以是1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％或2％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述正极集流体包括铝箔。
优选地，所述第一正极涂层中的正极活性物质与第二正极涂层中的正极活性物质分别独立地包括磷酸铁锂。
优选地，所述第一正极涂层中的正极导电剂与第二正极涂层中的正极导电剂分别独立地包括导电碳黑和/或碳纳米管。
优选地，所述第一正极涂层中的正极粘结剂与第二正极涂层中的正极粘结剂分别独立地包括聚偏氟乙烯。
优选地，所述负极集流体包括铜箔。
优选地，所述第一负极涂层中的负极活性物质与第二负极涂层中的负极活性物质分别独立地包括人造石墨。
优选地，所述第一负极涂层中的负极导电剂与第二负极涂层中的负极导电剂分别独立地包括导电碳黑和/或碳纳米管。
本发明中，所述导电碳黑选用Super-P和/或KS-6；所述碳纳米管选用深圳纳米港公司生产的L-MWNT-1020、L-MWNT-2040、L-MWNT-4060或L-MWNT-60100中的任意一种。
优选地，所述第一负极涂层中的分散剂与第二负极涂层中的分散剂分别独立地包括羧甲基纤维素。
优选地，所述第一负极涂层中的负极粘结剂与第二负极涂层中的负极粘结剂分别独立地包括丁苯橡胶。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述双层结构极片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)混合活性物质、导电剂与粘结剂，得到第一电极浆料；
(2)混合活性物质、导电剂与粘结剂，得到第二电极浆料；
(3)将步骤(1)所得第一电极浆料均匀涂布于集流体表面，形成第一电极涂层，得到第一电极极片；
(4)将步骤(2)所得第二电极浆料均匀涂布于第一电极涂层表面，形成第二电极涂层，得到第二电极极片；
(5)干燥并辊压步骤(4)所得第二电极极片，得到双层结构极片；
其中，步骤(1)中的粘结剂重量百分数相较于步骤(2)中的粘结剂重量百分数高1-2％；且步骤(1)与步骤(2)不分先后顺序。
本发明中，所述双层结构极片的制备方法中，在集流体表面先后涂布第一电极涂层与第二电极涂层，再统一经过干燥与辊压制得双层结构极片，操作简便且高效。
优选地，步骤(1)所述第一电极浆料包括第一正极浆料和/或第一负极浆料；所述第一正极浆料的制备方法为混合正极活性物质、正极导电剂与正极粘结剂；所述第一负极浆料的制备方法为混合负极活性物质、负极导电剂、分散剂与负极粘结剂。
本发明中，当步骤(1)所述第一电极浆料为第一正极浆料时，步骤(1)为混合正极活性物质、正极导电剂与正极粘结剂；当步骤(1)所述第一电极浆料为第一负极浆料时，步骤(1)为混合负极活性物质、负极导电剂、分散剂与负极粘结剂。
优选地，步骤(2)所述第二电极浆料包括第二正极浆料和/或第二负极浆料；所述第二正极浆料的制备方法为混合正极活性物质、正极导电剂与正极粘结剂；所述第二负极浆料的制备方法为混合负极活性物质、负极导电剂、分散剂与负极粘结剂。
本发明中，当步骤(2)所述第二电极浆料为第二正极浆料时，步骤(2)为混合正极活性物质、正极导电剂与正极粘结剂；当步骤(2)所述第二电极浆料为第二负极浆料时，步骤(2)为混合负极活性物质、负极导电剂、分散剂与负极粘结剂。
优选地，步骤(3)所述第一电极涂层的厚度占电极极片总厚度的20-40％，例如可以是20％、22％、24％、26％、28％、30％、32％、34％、36％、38％或40％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(4)所述第二电极涂层的厚度占电极极片总厚度的60-80％，例如可以是60％、62％、64％、66％、68％、70％、72％、74％、76％、78％或80％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的双层结构极片在制备锂离子电池中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的双层结构极片将涂层与集流体之间的剥离力提升至0.4N左右，且将极片电阻降低至10.5mΩ左右，均优于常规的电池极片，从而提升了电池的循环性能；
(2)本发明提供的双层结构极片制备方法通过在集流体表面先后涂布第一涂层与第二涂层，再统一经过干燥与辊压，操作简便且高效。
附图说明
图1是应用例1-3与对比应用例1-3所得锂离子电池的循环性能图；
图2是实施例1提供的双层结构极片用于制备锂离子电池并经过循环试验后，拆解出电池中的负极极片而得到的截面显微图；
图3是对比例3提供的极片用于制备锂离子电池并经过循环试验后，拆解出电池中的负极极片而得到的截面显微图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种双层结构极片及其制备方法，所述双层结构极片包括正极极片与负极极片。
本实施例中，所述正极极片包括依次层叠设置的正极集流体铝箔、第一正极涂层与第二正极涂层，所述第一正极涂层与第二正极涂层的组成见下表：
其中，所述第一正极涂层中的正极粘结剂重量百分数相较于第二正极涂层中的正极粘结剂重量百分数高1.5。
本实施例中，所述负极极片包括依次层叠设置的负极集流体铜箔、第一负极涂层与第二负极涂层，所述第一负极涂层与第二负极涂层的组成见下表：
其中，所述第一负极涂层中的负极粘结剂重量百分数相较于第二负极涂层中的负极粘结剂重量百分数高1％。
本实施例中，所述双层结构极片的制备方法包括以下步骤：
(1)制备正极极片，具体包括：
(a)混合正极活性物质、正极导电剂与正极粘结剂，得到第一正极浆料；
(b)混合正极活性物质、正极导电剂与正极粘结剂，得到第二正极浆料；
(c)将步骤(a)所得第一正极浆料均匀涂布于正极集流体表面，形成第一正极涂层，得到第一正极极片；
(d)将步骤(b)所得第二正极浆料均匀涂布于第一正极涂层表面，形成第二正极涂层，得到第二正极极片；
(e)干燥并辊压步骤(d)所得第二正极极片，得到正极极片；
其中，步骤(a)中的正极粘结剂重量百分数相较于步骤(b)中的正极粘结剂重量百分数高1.5％；且步骤(a)与步骤(b)不分先后顺序；
所述第一正极涂层的厚度占正极极片总厚度的20％；
所述第二正极涂层的厚度占正极极片总厚度的70％；
(2)制备负极极片，具体包括：
(f)混合负极活性物质、负极导电剂、分散剂与负极粘结剂，得到第一负极浆料；
(g)混合负极活性物质、负极导电剂、分散剂与负极粘结剂，得到第二负极浆料；
(h)将步骤(f)所得第一负极浆料均匀涂布于负极集流体表面，形成第一负极涂层，得到第一负极极片；
(i)将步骤(g)所得第二负极浆料均匀涂布于第一负极涂层表面，形成第二负极涂层，得到第二负极极片；
(j)干燥并辊压步骤(i)所得第二负极极片，得到负极极片；
其中，步骤(f)中的负极粘结剂重量百分数相较于步骤(g)中的负极粘结剂重量百分数高1％；且步骤(f)与步骤(g)不分先后顺序；
所述第一负极涂层的厚度占负极极片总厚度的20％；
所述第二负极涂层的厚度占负极极片总厚度的70％。
本实施例提供的双层结构极片在辊压后的剥离力测试结果与电阻测试结果见表1。
实施例2
本实施例提供一种双层结构极片及其制备方法，所述双层结构极片包括正极极片与负极极片。
本实施例中，所述正极极片包括依次层叠设置的正极集流体铝箔、第一正极涂层与第二正极涂层，所述第一正极涂层与第二正极涂层的组成见下表：
其中，所述第一正极涂层中的正极粘结剂重量百分数相较于第二正极涂层中的正极粘结剂重量百分数高1％。
本实施例中，所述负极极片包括依次层叠设置的负极集流体铜箔、第一负极涂层与第二负极涂层，所述第一负极涂层与第二负极涂层的组成见下表：
其中，所述第一负极涂层中的负极粘结剂重量百分数相较于第二负极涂层中的负极粘结剂重量百分数高1％。
本实施例中，所述双层结构极片的制备方法包括以下步骤：
(1)制备正极极片，具体包括：
(a)混合正极活性物质、正极导电剂与正极粘结剂，得到第一正极浆料；
(b)混合正极活性物质、正极导电剂与正极粘结剂，得到第二正极浆料；
(c)将步骤(a)所得第一正极浆料均匀涂布于正极集流体表面，形成第一正极涂层，得到第一正极极片；
(d)将步骤(b)所得第二正极浆料均匀涂布于第一正极涂层表面，形成第二正极涂层，得到第二正极极片；
(e)干燥并辊压步骤(d)所得第二正极极片，得到正极极片；
其中，步骤(a)中的正极粘结剂重量百分数相较于步骤(b)中的正极粘结剂重量百分数高1％；且步骤(a)与步骤(b)不分先后顺序；
所述第一正极涂层的厚度占正极极片总厚度的30％；
所述第二正极涂层的厚度占正极极片总厚度的60％；
(2)制备负极极片，具体包括：
(f)混合负极活性物质、负极导电剂、分散剂与负极粘结剂，得到第一负极浆料；
(g)混合负极活性物质、负极导电剂、分散剂与负极粘结剂，得到第二负极浆料；
(h)将步骤(f)所得第一负极浆料均匀涂布于负极集流体表面，形成第一负极涂层，得到第一负极极片；
(i)将步骤(g)所得第二负极浆料均匀涂布于第一负极涂层表面，形成第二负极涂层，得到第二负极极片；
(j)干燥并辊压步骤(i)所得第二负极极片，得到负极极片；
其中，步骤(f)中的负极粘结剂重量百分数相较于步骤(g)中的负极粘结剂重量百分数高1％；且步骤(f)与步骤(g)不分先后顺序；
所述第一负极涂层的厚度占负极极片总厚度的30％；
所述第二负极涂层的厚度占负极极片总厚度的60％。
本实施例提供的双层结构极片在辊压后的剥离力测试结果与电阻测试结果见表1。
实施例3
本实施例提供一种双层结构极片及其制备方法，所述双层结构极片包括正极极片与负极极片。
本实施例中，所述正极极片包括依次层叠设置的正极集流体铝箔、第一正极涂层与第二正极涂层，所述第一正极涂层与第二正极涂层的组成见下表：
其中，所述第一正极涂层中的正极粘结剂重量百分数相较于第二正极涂层中的正极粘结剂重量百分数高1.5％。
本实施例中，所述负极极片包括依次层叠设置的负极集流体铜箔、第一负极涂层与第二负极涂层，所述第一负极涂层与第二负极涂层的组成见下表：
其中，所述第一负极涂层中的负极粘结剂重量百分数相较于第二负极涂层中的负极粘结剂重量百分数高1.5％。
本实施例中，所述双层结构极片的制备方法包括以下步骤：
(1)制备正极极片，具体包括：
(a)混合正极活性物质、正极导电剂与正极粘结剂，得到第一正极浆料；
(b)混合正极活性物质、正极导电剂与正极粘结剂，得到第二正极浆料；
(c)将步骤(a)所得第一正极浆料均匀涂布于正极集流体表面，形成第一正极涂层，得到第一正极极片；
(d)将步骤(b)所得第二正极浆料均匀涂布于第一正极涂层表面，形成第二正极涂层，得到第二正极极片；
(e)干燥并辊压步骤(d)所得第二正极极片，得到正极极片；
其中，步骤(a)中的正极粘结剂重量百分数相较于步骤(b)中的正极粘结剂重量百分数高1.5％；且步骤(a)与步骤(b)不分先后顺序；
所述第一正极涂层的厚度占正极极片总厚度的25％；
所述第二正极涂层的厚度占正极极片总厚度的65％；
(2)制备负极极片，具体包括：
(f)混合负极活性物质、负极导电剂、分散剂与负极粘结剂，得到第一负极浆料；
(g)混合负极活性物质、负极导电剂、分散剂与负极粘结剂，得到第二负极浆料；
(h)将步骤(f)所得第一负极浆料均匀涂布于负极集流体表面，形成第一负极涂层，得到第一负极极片；
(i)将步骤(g)所得第二负极浆料均匀涂布于第一负极涂层表面，形成第二负极涂层，得到第二负极极片；
(j)干燥并辊压步骤(i)所得第二负极极片，得到负极极片；
其中，步骤(f)中的负极粘结剂重量百分数相较于步骤(g)中的负极粘结剂重量百分数高1.5％；且步骤(f)与步骤(g)不分先后顺序；
所述第一负极涂层的厚度占负极极片总厚度的25％；
所述第二负极涂层的厚度占负极极片总厚度的65％。
本实施例提供的双层结构极片在辊压后的剥离力测试结果与电阻测试结果见表1。
对比例1
本对比例提供一种双层结构极片及其制备方法，所述双层结构极片包括正极极片与负极极片。
本对比例中，所述正极极片包括依次层叠设置的正极集流体铝箔、第一正极涂层与第二正极涂层，所述第一正极涂层与第二正极涂层的组成见下表：
其中，所述第一正极涂层中的正极粘结剂重量百分数相较于第二正极涂层中的正极粘结剂重量百分数高0.5％。
本对比例中，所述负极极片包括依次层叠设置的负极集流体铜箔、第一负极涂层与第二负极涂层，所述第一负极涂层与第二负极涂层的组成见下表：
其中，所述第一负极涂层中的负极粘结剂重量百分数相较于第二负极涂层中的负极粘结剂重量百分数高2.5％。
本对比例中，所述双层结构极片的制备方法除了步骤(a)中的正极粘结剂重量百分数相较于步骤(b)中的正极粘结剂重量百分数高0.5％，步骤(f)中的负极粘结剂重量百分数相较于步骤(g)中的负极粘结剂重量百分数高2.5％；其余步骤均与实施例1相同，故在此不做赘述。
本对比例提供的双层结构极片在辊压后的剥离力测试结果与电阻测试结果见表1。
对比例2
本对比例提供一种双层结构极片及其制备方法，所述双层结构极片包括正极极片与负极极片。
本对比例中，所述正极极片包括依次层叠设置的正极集流体铝箔、第一正极涂层与第二正极涂层，所述第一正极涂层与第二正极涂层的组成见下表：
其中，所述第一正极涂层中的正极粘结剂重量百分数相较于第二正极涂层中的正极粘结剂重量百分数高2.5％。
本对比例中，所述负极极片包括依次层叠设置的负极集流体铜箔、第一负极涂层与第二负极涂层，所述第一负极涂层与第二负极涂层的组成见下表：
其中，所述第一负极涂层中的负极粘结剂重量百分数相较于第二负极涂层中的负极粘结剂重量百分数高0.5％。
本对比例中，所述双层结构极片的制备方法除了步骤(a)中的正极粘结剂重量百分数相较于步骤(b)中的正极粘结剂重量百分数高2.5％，步骤(f)中的负极粘结剂重量百分数相较于步骤(g)中的负极粘结剂重量百分数高0.5％；其余步骤均与实施例1相同，故在此不做赘述。
本对比例提供的双层结构极片在辊压后的剥离力测试结果与电阻测试结果见表1。
对比例3
本对比例提供一种极片及其制备方法，所述极片包括正极极片与负极极片。
本对比例中，所述正极极片包括层叠设置的正极集流体铝箔与正极涂层，所述正极涂层的组成见下表：
本对比例中，所述负极极片包括层叠设置的负极集流体铝箔与负极涂层，所述负极涂层的组成见下表：
本对比例中，所述极片的制备方法包括以下步骤：
(1)制备正极极片，具体包括：
(a)混合正极活性物质、正极导电剂与正极粘结剂，得到正极浆料；
(b)将步骤(a)所得正极浆料均匀涂布于正极集流体表面，形成正极涂层，得到中间正极极片；
(c)干燥并辊压步骤(b)所得中间正极极片，得到正极极片；
其中，步骤(b)所述正极涂层的厚度占正极极片总厚度的90％；
(2)制备负极极片，具体包括：
(d)混合负极活性物质、负极导电剂、分散剂与负极粘结剂，得到负极浆料；
(e)将步骤(d)所得负极浆料均匀涂布于负极集流体表面，形成负极涂层，得到中间负极极片；
(f)干燥并辊压步骤(e)所得中间负极极片，得到负极极片；
其中，步骤(e)所述负极涂层的厚度占负极极片总厚度的90％。
本对比例提供的极片在辊压后的剥离力测试结果与电阻测试结果见表1。
表1
其中，剥离力的测试方法为：将极片裁切成30×300mm的长条贴在双面胶上，并将双面胶贴在不锈钢板表面，辊压3次，将不锈钢板固定在平面上，样品一端夹住，利用拉力计向平行钢板的方向拉动极片；极片电阻的测试方法为：将极片冲切成直径为45mm的圆片，然后放入电阻测试仪的上下探头之间，调节设备压力至0.3-0.4MPa进行测试。
由表1可知，实施例1-3提供的双层结构极片相较于对比例1-3提供的极片，涂层与集流体之间的剥离力与极片电阻均得到了改善，其中剥离力提升至0.4N左右，极片电阻降低至10.5mΩ左右。
应用例1-3
应用例1-3分别对应地将实施例1-3提供的双层结构极片中的正极极片与负极极片均用于制备锂离子电池，所得锂离子电池的循环性能曲线见图1。
应用例1-3中，所述锂离子电池的制备方法采用CN 110690506A中实施例一公开的制备方法，除了正极极片与负极极片分别对应地选用实施例1-3提供的双层结构极片中的正极极片与负极极片，其余组件如电解液、隔膜均与CN110690506A中实施例一采用的组件相同，故在此不做赘述。
图2为实施例1提供的双层结构极片用于制备锂离子电池并经过循环试验后，拆解出电池中的负极极片而得到的截面显微图。
应用例4
本应用例将实施例1提供的双层结构极片中的正极极片与对比例3提供的极片中的负极极片用于制备锂离子电池，所得锂离子电池的循环性能曲线见图1。
本应用例中，所述锂离子电池的制备方法采用CN 110690506A中实施例一公开的制备方法，除了正极极片与负极极片分别对应地选用实施例1提供的双层结构极片中的正极极片与对比例3提供的极片中的负极极片，其余组件如电解液、隔膜均与CN 110690506A中实施例一采用的组件相同，故在此不做赘述。
应用例5
本应用例将实施例1提供的双层结构极片中的负极极片与对比例3提供的极片中的正极极片用于制备锂离子电池，所得锂离子电池的循环性能曲线见图1。
本应用例中，所述锂离子电池的制备方法采用CN 110690506A中实施例一公开的制备方法，除了正极极片与负极极片分别对应地选用对比例3提供的极片中的正极极片与实施例1提供的双层结构极片中的负极极片，其余组件如电解液、隔膜均与CN 110690506A中实施例一采用的组件相同，故在此不做赘述。
对比应用例1-3
对比应用例1-3分别对应地将对比例1-3提供的极片中的正极极片与负极极片均用于制备锂离子电池，所得锂离子电池的循环性能曲线见图1。
对比应用例1-3中，所述锂离子电池的制备方法采用CN 110690506A中实施例一公开的制备方法，除了正极极片与负极极片分别对应地选用对比例1-3提供的极片中的正极极片与负极极片，其余组件如电解液、隔膜均与CN110690506A中实施例一采用的组件相同，故在此不做赘述。
图3为对比例3提供的极片用于制备锂离子电池并经过循环试验后，拆解出电池中的负极极片而得到的截面显微图。
应用例1-5与对比应用例1-3所得锂离子电池的循环性能曲线测试方法为：在25℃下，1C恒流恒压充电至3.65V，搁置10min，1C恒流放电至2.5V，搁置10min，循环以上充放电步骤。
由图1可知，应用例1-5所得锂离子电池的循环性能优于对比应用例1-3所得锂离子电池，说明实施例1-3提供的双层结构极片因其涂层与集流体之间的剥离力更高，极片电阻更低，从而使得电池的循环性能得到了明显提升。此外，应用例1-3所得锂离子电池的循环性能优势更为明显，说明正极极片与负极极片均采用双层结构极片制得的锂离子电池综合性能更优异。
对比图2与图3可见，实施例1提供的双层结构极片中的负极极片在循环试验结束后，集流体与涂层之间的结合面并未出现裂纹，说明改进后的双层结构极片中涂层与集流体的结合更为紧密，电池在较长时间使用过程中能够保持良好性能；然而对比例3提供的极片中的负极极片在循环试验结束后，集流体与涂层之间的结合面出现了明显裂纹，导致极片电阻增大，电池性能及寿命均会受到不利影响。
由此可见，本发明提供的双层结构极片将涂层与集流体之间的剥离力提升至0.4N左右，且将极片电阻降低至10.5mΩ左右，均优于常规的电池极片，从而提升了电池的循环性能；本发明提供的双层结构极片制备方法通过在集流体表面先后涂布第一涂层与第二涂层，再统一经过干燥与辊压，操作简便且高效，降低了生产成本。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种双层结构极片，其特征在于，所述双层结构极片包括依次层叠设置的集流体、第一电极涂层与第二电极涂层；
所述第一电极涂层与第二电极涂层分别独立地包括活性物质、导电剂以及粘结剂；所述第一电极涂层中的粘结剂重量百分数相较于第二电极涂层中的粘结剂重量百分数高1-2％。
2.根据权利要求1所述的双层结构极片，其特征在于，所述第一电极涂层中的活性物质重量百分数为95-98％；
优选地，所述第一电极涂层中的导电剂重量百分数为0.5-3％；
优选地，所述第一电极涂层中的粘结剂重量百分数为2-3％；
优选地，所述第二电极涂层中的活性物质重量百分数为95-98％；
优选地，所述第二电极涂层中的导电剂重量百分数为0.5-3％；
优选地，所述第二电极涂层中的粘结剂重量百分数为1-2％。
3.根据权利要求1或2所述的双层结构极片，其特征在于，所述双层结构极片包括正极极片和/或负极极片；
所述正极极片包括依次层叠设置的正极集流体、第一正极涂层与第二正极涂层；所述第一正极涂层与第二正极涂层分别独立地包括正极活性物质、正极导电剂与正极粘结剂；所述第一正极涂层中的正极粘结剂重量百分数相较于第二正极涂层中的正极粘结剂重量百分数高1-2％；
所述负极极片包括依次层叠设置的负极集流体、第一负极涂层与第二负极涂层；所述第一负极涂层与第二负极涂层分别独立地包括负极活性物质、负极导电剂、分散剂与负极粘结剂；所述第一负极涂层中的负极粘结剂重量百分数相较于第二负极涂层中的负极粘结剂重量百分数高1-2％；
优选地，所述第一负极涂层中的分散剂重量百分数为1-2％；
优选地，所述第二负极涂层中的分散剂重量百分数为1-2％。
4.根据权利要求3所述的双层结构极片，其特征在于，所述正极集流体包括铝箔；
优选地，所述第一正极涂层中的正极活性物质与第二正极涂层中的正极活性物质分别独立地包括磷酸铁锂；
优选地，所述第一正极涂层中的正极导电剂与第二正极涂层中的正极导电剂分别独立地包括导电碳黑和/或碳纳米管；
优选地，所述第一正极涂层中的正极粘结剂与第二正极涂层中的正极粘结剂分别独立地包括聚偏氟乙烯。
5.根据权利要求3所述的双层结构极片，其特征在于，所述负极集流体包括铜箔；
优选地，所述第一负极涂层中的负极活性物质与第二负极涂层中的负极活性物质分别独立地包括人造石墨；
优选地，所述第一负极涂层中的负极导电剂与第二负极涂层中的负极导电剂分别独立地包括导电碳黑和/或碳纳米管；
优选地，所述第一负极涂层中的分散剂与第二负极涂层中的分散剂分别独立地包括羧甲基纤维素；
优选地，所述第一负极涂层中的负极粘结剂与第二负极涂层中的负极粘结剂分别独立地包括丁苯橡胶。
6.一种如权利要求1-5任一项所述双层结构极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)混合活性物质、导电剂与粘结剂，得到第一电极浆料；
(2)混合活性物质、导电剂与粘结剂，得到第二电极浆料；
(3)将步骤(1)所得第一电极浆料均匀涂布于集流体表面，形成第一电极涂层，得到第一电极极片；
(4)将步骤(2)所得第二电极浆料均匀涂布于第一电极涂层表面，形成第二电极涂层，得到第二电极极片；
(5)干燥并辊压步骤(4)所得第二电极极片，得到双层结构极片；
其中，步骤(1)中的粘结剂重量百分数相较于步骤(2)中的粘结剂重量百分数高1-2％；且步骤(1)与步骤(2)不分先后顺序。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述第一电极浆料包括第一正极浆料和/或第一负极浆料；所述第一正极浆料的制备方法为混合正极活性物质、正极导电剂与正极粘结剂；所述第一负极浆料的制备方法为混合负极活性物质、负极导电剂、分散剂与负极粘结剂；
步骤(2)所述第二电极浆料包括第二正极浆料和/或第二负极浆料；所述第二正极浆料的制备方法为混合正极活性物质、正极导电剂与正极粘结剂；所述第二负极浆料的制备方法为混合负极活性物质、负极导电剂、分散剂与负极粘结剂。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述第一电极涂层的厚度占电极极片总厚度的20-40％。
9.根据权利要求6-8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述第二电极涂层的厚度占电极极片总厚度的60-80％。
10.一种如权利要求1-5任一项所述的双层结构极片在制备锂离子电池中的应用。
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