CN112563447A - 一种高能量密度极片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种高能量密度极片，包括集流体以及设置在集流体两侧的第一活性物质层、第二活性物质层，所述第一活性物质层由极团压制形成，所述集流体是在第一活性物质层一侧通过真空蒸镀金属形成，所述第二活性物质层是在集流体远离第一活性物质层一侧涂覆浆料并烘干形成。本发明集流体与第一活性物质层、第二活性物质层的界面结构致密结合力强，能够有效避免活性物质脱落，解决了现有集流体与活性物质之间结合力差的问题，并且降低了界面阻抗，有效提高了锂离子电池的电性能和安全性能。

Description

一种高能量密度极片及其制备方法
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种高能量密度极片及其制备方法。
背景技术
随着锂电池的快速发展，人们对锂离子电池的要求也越来越高，不仅包括对锂离子电池需求量快速增加，而且还对锂离子电池的轻量化、能量密度等也提出了更高的要求。对于锂离子电池轻量化和能量密度的提升，除了可使用更轻质化的材料及采用更高产能的电极材料及电解液外，也可以通过优化电极结构等方法来满足上述要求。
电极结构由集流体以及承载于集流体两面的正极或负极活性物质组成，其中正极和负极活性物质为锂离子脱嵌的供体和接收体，而集流体则为电化学反应提供电子传输通道，实现化学能转化成电能，因此极片与锂离子电池的电化学性能密切相关。但现有极片的制备及应用在技术上仍面临一些难题：(1)在充放电过程中，由于粘结剂强度有限，导致极片的集流体与活性物质之间界面结合差，活性物质容易从集流体上脱落，同时集流体表面与活性物质的接触面积小，界面电阻大，使得电池的性能变差，安全性降低从而影响电池性能；(2)集流体通常采用导电金属薄片，如铝箔或铜箔等，目前商用的铝箔和铜箔由于制备技术的局限，正极和负极集流体的厚度很难再降低。
发明内容
基于背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种高能量密度极片。
本发明提出的一种高能量密度极片，包括集流体以及设置在集流体两侧的第一活性物质层、第二活性物质层，所述第一活性物质层由极团压制形成，所述集流体是在第一活性物质层一侧通过真空蒸镀金属形成，所述第二活性物质层是在集流体远离第一活性物质层一侧涂覆浆料并烘干形成。
优选的，所述第一活性物质层由正极团压制形成，所述集流体是在第一活性物质层一侧通过真空蒸镀铝形成，所述第二活性物质层是在集流体远离第一活性物质层一侧涂覆正极浆料后烘干形成。
优选的，所述集流体的厚度为0.1-10μm。
优选的，所述第一活性物质层由负极团压制形成，所述集流体是在第一活性物质层一侧通过真空蒸镀铜形成，所述第二活性物质层是在集流体远离第一活性物质层一侧涂覆负极浆料后烘干形成。
优选的，所述集流体的厚度为0.1-4μm。
优选的，第一活性物质层的面密度与第二活性物质层的面密度相等。
本发明还提出一种高能量密度极片制备方法，包括以下步骤：
S1、制备正极团或负极团，将正极团或负极团压制成均匀厚度的第一活性物质层；
S2、在第一活性物质层一侧通过真空蒸镀铝形成均匀厚度的正极集流体或通过真空蒸镀铜形成均匀厚度的负极集流体；
S3、在正极集流体或负极集流体远离第一活性物质层一侧涂覆正极浆料或负极浆料并烘干，形成均匀厚度的第二活性物质层。
优选的，在步骤S1中，将正极浆料蒸发掉部分溶剂并经过搅拌拉丝形成正极团或将负极浆料蒸发掉部分溶剂并经过搅拌拉丝形成负极团。
优选的，在步骤S2中，第一活性物质一侧面贴合在耐高温板上且其另一侧面进行真空蒸镀。
优选的，在步骤S2中，正极集流体的厚度为0.1-10μm，负极集流体的厚度为0.1-4μm。
本发明提出的一种高能量密度极片，集流体与第一活性物质层、第二活性物质层的界面结构致密结合力强，能够有效避免活性物质脱落，解决了现有集流体与活性物质之间结合力差的问题，并且降低了界面阻抗，有效提高了锂离子电池的电性能和安全性能。另外，采用真空蒸镀技术制备集流体，不仅集流体纯度高，有效提高集流体电导率，而且集流体的厚度及均匀性可控，克服了现有集流体厚度难以降低的难题，从而提高极片的能量密度。将该高能量密度正极极片和负极极片用于锂离子电池，可实现锂离子电池轻量化，有效提高锂离子电池的能量密度。
附图说明
图1为本发明提出的一种高能量密度极片的结构示意图；
图2为本发明提出的一种高能量密度极片制备方法的流程图。
具体实施方式
参照图1，本发明提出一种高能量密度极片，包括集流体1以及设置在集流体1两侧的第一活性物质层2、第二活性物质层3，所述第一活性物质层2由极团压制形成，所述集流体1是在第一活性物质层2一侧通过真空蒸镀金属形成，所述第二活性物质层3是在集流体1远离第一活性物质层2一侧涂覆浆料并烘干形成。第一活性物质层2的面密度与第二活性物质层3的面密度相等。
在具体实施例中，高能量密度正极片的第一活性物质层2是利用辊压机将正极团压制形成。高能量密度正极片的集流体1是在第一活性物质层2一侧通过真空蒸镀铝形成，集流体的厚度为0.1-10μm。高能量密度正极片的第二活性物质层3是在集流体远离第一活性物质层3一侧涂覆正极浆料后烘干形成。
在具体实施例中，高能量密度负极片的第一活性物质层2是利用辊压机将负极团压制形成。高能量密度负极片的集流体1是在第一活性物质层2一侧通过真空蒸镀铜形成，集流体1的厚度为0.1-4μm。高能量密度负极片的第二活性物质层3是在集流体远离第一活性物质层2一侧涂覆负极浆料后烘干形成。
参照图2，本发明还提出一种高能量密度极片制备方法，包括以下步骤：
S1、将正极浆料蒸发掉部分溶剂并经过搅拌拉丝形成正极团或将负极浆料蒸发掉部分溶剂并经过搅拌拉丝形成负极团，将正极团或负极团利用辊压机压制成均匀厚度的第一活性物质层；
在步骤S1中，由辊压机对正极团或负极团机进行多次压制，且压片效果由厚至薄，厚度可调，且第一活性物质层2的尺寸与所制备高能量密度锂离子电池的极片尺寸相匹配。
S2、在第一活性物质层一侧面贴合在耐高温板上且其另一侧面通过真空蒸镀铝形成均匀厚度的正极集流体或通过真空蒸镀铜形成均匀厚度的负极集流体，其中：正极集流体的厚度为0.1-10μm，负极集流体的厚度为0.1-4μm；
在步骤S2中，所采用的真空炉为一密封腔体，且腔体处于一种真空状态，真空度为1×10-3Pa。当真空蒸镀铝时，炉内铝液温度不低于铝在真空下的沸点847℃；当真空蒸镀铜时，炉内铜液温度不低于铜在真空下的沸点1084℃。
S3、在正极集流体或负极集流体远离第一活性物质层一侧涂覆正极浆料或负极浆料并在真空条件下烘干，形成均匀厚度的第二活性物质层。
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 (10)

1.一种高能量密度极片，其特征在于，包括集流体以及设置在集流体两侧的第一活性物质层、第二活性物质层，所述第一活性物质层由极团压制形成，所述集流体是在第一活性物质层一侧通过真空蒸镀金属形成，所述第二活性物质层是在集流体远离第一活性物质层一侧涂覆浆料并烘干形成。
2.根据权利要求1所述的高能量密度极片，其特征在于，所述第一活性物质层由正极团压制形成的，所述集流体是在第一活性物质层一侧通过真空蒸镀铝形成的，所述第二活性物质层是在集流体远离第一活性物质层一侧涂覆正极浆料后烘干形成的。
3.根据权利要求2所述的高能量密度极片，其特征在于，所述集流体的厚度为0.1-10μm。
4.根据权利要求1所述的高能量密度极片，其特征在于，所述第一活性物质层由负极团压制形成的，所述集流体是在第一活性物质层一侧通过真空蒸镀铜形成的，所述第二活性物质层是在集流体远离第一活性物质层一侧涂覆负极浆料后烘干形成的。
5.根据权利要求4所述的高能量密度极片，其特征在于，所述集流体的厚度为0.1-4μm。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的高能量密度极片，其特征在于，第一活性物质层的面密度与第二活性物质层的面密度相等。
7.一种高能量密度极片制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制备正极团或负极团，将正极团或负极团压制成均匀厚度的第一活性物质层；
S2、在第一活性物质层一侧通过真空蒸镀铝形成均匀厚度的正极集流体或通过真空蒸镀铜形成均匀厚度的负极集流体；
S3、在正极集流体或负极集流体远离第一活性物质层一侧涂覆正极浆料或负极浆料并烘干，形成均匀厚度的第二活性物质层。
8.根据权利要求7所述的高能量密度极片制备方法，其特征在于，在步骤S1中，将正极浆料蒸发掉部分溶剂并经过搅拌拉丝形成正极团或将负极浆料蒸发掉部分溶剂并经过搅拌拉丝形成负极团。
9.根据权利要求7所述的高能量密度极片制备方法，其特征在于，在步骤S2中，第一活性物质一侧面贴合在耐高温板上且其另一侧面进行真空蒸镀。
10.根据权利要求7所述的高能量密度极片制备方法，其特征在于，在步骤S2中，正极集流体的厚度为0.1-10μm，负极集流体的厚度为0.1-4μm。
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