CN113690435A - 一种锂离子二次电池极片及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂离子二次电池领域，尤其是涉及一种含有短纤维作为极片浸润调节剂的锂离子二次电池极片及其制备方法和应用。锂离子二次电池极片，包括：集流体；以及活性材料层，涂覆在集流体上；所述活性材料层中添加极片浸润调节剂；其中，极片浸润调节剂为短纤维，所述极片中短纤维浸润调节剂含量为0.1%‑1%。本发明中在极片中引入短纤维作为浸润改进剂，改善了电解液对极片的浸润速度和效率，同时提高了极片中导电剂的分散均匀性，有效降低了电池的阻抗，提高了电池倍率性能和循环性能。

Description

一种锂离子二次电池极片及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及锂离子二次电池领域，尤其是涉及一种含有短纤维作为极片浸润调节剂的锂离子二次电池极片及其制备方法和应用。
背景技术
随着动力电池和储能电池的发展，锂离子二次电池的能量密度需要进一步提升以满足日益增长的储能需求。而为了获得高能量密度的二次电池可以从提高电池工作电压和活性物质容量两方面改进，实际电池生产中则可以通过提升极片中活性物质的面密度提高电池的能量密度，最终制备的极片厚度会随之增加。
现有的常规液态电解质（如1 M LiPF6、EC/EMC）具有较低的粘度，一般小于10厘泊，其在48小时之内即可浸润厚极片，但常规液态电解质具有易燃等安全隐患；高浓度锂盐不燃电解质以及原位固化电解质可以提高电解质的安全性，但高浓度锂盐不燃电解质以及原位固化电解质的前驱体溶液均具有较高的粘度，其粘度在几十至几百厘泊（NatureEnergy，2018，3, 22–29），需要远超过48小时的时间来浸润极片，且浸润的均一性不佳，极片浸润效果差会导致电池的内阻增加，导致电池化成和循环过程中容量衰减加速。
发明内容
本发明为了解决高安全、高浓度、高粘电解液体系对于厚极片浸润耗时长、浸润一致性差的问题；进而提供一种使用短纤维作为极片浸润改性剂的极片及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用技术方案：
一种锂离子二次电池极片，包括：集流体；以及活性材料层，涂覆在集流体上；所述活性材料层中添加极片浸润调节剂；其中，极片浸润调节剂为短纤维，所述极片中短纤维浸润调节剂含量为0.1%-1%。
所述短纤维表面具有促进高粘度电解液对极片的浸润的功能结构。
所述活性材料层为按重量百分比计，85%-95%活性物质、1%-10%导电剂、1%-4%粘结剂和0.1%-1%短纤维。
所述短纤维为经表面功能化处理带有表面功能结构的纳米纤维；纳米纤维为纳米聚芳砜酰胺纤维、纳米碳酸钙晶须、金属氮化物纳米纤维或金属氧化物纳米纤维中的至少一种成分；表面功能结构为磺酸基团、羧基基团、季铵基团、
Figure 208061DEST_PATH_IMAGE001
，其中1≤n≤50；所述的短纤维的直径为4nm-500nm（优选为4nm-100nm），长度为200nm-10000nm（优选为500nm-10000nm）。
所述的短纤维可以通过物理方法或化学方法将官能团修饰至纳米纤维表面，其中物理方法包括高速搅拌法、球磨法、溅射法、静电纺丝法，化学方法包括溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、水热法、溶剂热法。
所述的纳米聚芳砜酰胺纤维，优选直径为10-100纳米，优选长度为500-10000纳米。
所述的金属氮化物纳米纤维为氮化钛纳米管、氮化钼纳米纤维、氮化钒纳米纤维、氮化铌纳米纤维、氮化钨纳米纤维，优选直径为4-100纳米，优选长度为500-10000纳米。
所述的金属氧化物纳米纤维为二氧化钛纳米线、二氧化钛纳米管、二氧化硅纳米线、氧化铝纳米线、氧化铜纳米线、氧化镍纳米线、氧化钼纳米线、氧化钨纳米线、氧化钒纳米线、氧化锰纳米线，优选直径为4-100纳米，优选长度为500-10000纳米。
所述的活性物质为正极活性物质或负极活性物质。
所述的正极活性物质无具体的结构或种类限制，根据实际需求进行选择，具体的，所述的正极活性物质可自由选自磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、高镍三元正极材料、硫基材料等中的一种或几种，正极活性物质的颗粒粒径优选使用10微米以下。
所述的负极活性物质无具体的结构或种类限制，根据实际需求进行选择，具体的，所述的负极活性物质可选自碳基负极、硅基负极、锡基负极等。
所述的导电剂为超导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、碳纳米管、碳纳米纤维中的一种或几种；
所述的粘结剂为水系粘结剂或油系粘结剂；其中，水系粘结剂包括但不限于丁苯乳液/羧甲基纤维素钠（SBR/CMC）、聚丙烯酸、水性聚丙烯酸酯乳液、水性聚氨酯乳液、水性聚丙烯腈乳液、聚四氟乙烯乳液、聚乙烯醇；油系粘结剂包括不但不限于聚偏氟乙烯均聚物、聚偏氟乙烯-全氟丙烯共聚物。
一种所述的锂离子二次电池极片的制备方法，按上述比例计，
（1）粘结剂胶液制备：将粘结剂经溶剂溶解搅拌至混合均匀；
进一步的说，将粘结剂与溶剂混合搅拌至混合均匀。其中油系粘结剂胶液由粘结剂粉料与有机溶剂混合搅拌至完全溶解，其固含量为6%-30%，其中有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。水系粘结剂胶液由粘结剂与水混合搅拌均匀，其固含量为2%-20%。使用双行星搅拌装置，公转转速15-30 r/min，分散转速 500-1500r/min，搅拌2-24小时。
（2）短纤维分散液：将极片浸润调节剂加入到步骤（1）所述的粘结剂胶液，混合搅拌均匀；
（3）导电浆配制：将导电剂加入到步骤（2）中，搅拌均匀；
（4）浆料搅拌：将活性物质分批加入步骤（3）中，搅拌均匀，浆料经筛网过滤，筛网孔径目数不小于100目。
（5）浆料涂覆：将步骤（4）中制备的浆料涂覆于集流体的两面，干燥得到锂二次电池极片。
所述的正极浆料涂敷于铝箔集流体上，铝箔厚度为8μm-20μm，正极活性物质的单面面密度是8-35 mg/cm2，优选单面面密度是17-35 mg/cm2。
所述的负极浆料涂敷于铜箔集流体上，铜箔厚度为6μm -20μm，负极材料的面密度是8-25 mg/cm2。
所述各步骤中搅拌均采用双行星搅拌装置进行搅拌；其中，粘结剂胶液制备时公转转速15-30 r/min，分散转速500-1500 r/min，搅拌2-24小时；短纤维分散液制备时公转转速15-30 r/min，分散转速 2000-3000 r/min, 搅拌1-5小时；导电浆配制时公转转速20-50 r/min，分散转速2000-3000 r/min，搅拌2-6小时；浆料搅拌时公转转速15-50 r/min，分散转速2000-3000 r/min, 搅拌3-24小时。
所述步骤1）中溶剂为水、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。
一种锂离子二次电池，包括所述的电池极片。
本发明产生如下有益效果：
本发明在制备锂离子二次电池极片时以短纤维作为极片浸润调节剂，其加入能够通过表面功能基团与活性物质及导电剂的非共价作用，使浆料中活性物质及导电剂分布更加均匀，进而使得制备的厚极片实现良好浸润效果，并显著缩短浸润时间，降低电池的内阻，提高电池的库伦效率和长循环的容量保持率。
具体实施方式
在本发明中，若非特指，所有百分比均为重量单位，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。 此外应理解， 在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明中在极片中引入短纤维作为浸润改进剂，改善了电解液对极片的浸润速度和效率，同时提高了极片中导电剂的分散均匀性，有效降低了电池的阻抗，提高了电池倍率性能和循环性能。
实施例1
镍锰酸锂极片制备：
原料为按质量百分比计，镍锰酸锂94%，超导电炭黑3.4%，聚偏氟乙烯 2.5%，表面含有
Figure 149341DEST_PATH_IMAGE002
基团的纳米聚芳砜酰胺纤维0.1%。其中表面含有
Figure 886353DEST_PATH_IMAGE002
基团的纳米聚芳砜酰胺纤维的直径为100纳米，长度为1000纳米。
上述纳米聚芳砜酰胺纤维可根据现有技术通过溶胶-凝胶法制备，将聚芳砜酰胺溶于二甲基乙酰胺，然后缓慢加入到水中形成聚集体，离心收集沉淀，用水清洗几遍，干燥后即得纳米聚芳砜酰胺纤维；而后通过傅克反应将
Figure 347422DEST_PATH_IMAGE002
基团连接到纳米聚芳砜酰胺纤维上。
制备过程具体为：
（1）粘结剂胶液制备：按上述比例将聚偏氟乙烯（PVDF）与N-甲基吡咯烷酮混合搅拌至完全溶解。使用双行星搅拌装置，公转转速20 r/min，分散转速 800 r/min，搅拌6小时，静置熟化12小时。
（2）短纤维分散液：按上述比例将表面含有
Figure 777266DEST_PATH_IMAGE002
基团的纳米聚芳砜酰胺纤维加入到步骤（1）粘结剂胶液混合搅拌均匀，使用双行星搅拌装置，公转转速30 r/min，分散转速 2500 r/min，搅拌3小时。
（3）导电浆配制：按上述比例将超导电炭黑加入到步骤（2）中，使用双行星搅拌装置，公转转速50 r/min，分散转速2400 r/min，搅拌3小时。
（4）浆料搅拌：将镍锰酸锂粉末分批加入步骤（3）中，使用双行星搅拌装置，公转转速50 r/min，分散转速3000 r/min，搅拌6小时。浆料经150目筛网过滤。
（5）浆料涂覆：将正极浆料涂敷于铝箔集流体，铝箔厚度是8微米，正极材料的单面面密度是17 mg/cm2，采用双面送风漂浮干燥。
实施例2
钴酸锂极片制备：钴酸锂95%，超导电炭黑2.5%，聚偏氟乙烯 2.45%，表面含有
Figure 18891DEST_PATH_IMAGE003
基团的纳米聚芳砜酰胺纤维0.05%。其中表面含有
Figure 480966DEST_PATH_IMAGE003
基团的纳米聚芳砜酰胺纤维的直径为50纳米，长度为1000纳米。
纳米聚芳砜酰胺纤维通过溶胶-凝胶法制备，将聚芳砜酰胺溶于二甲基乙酰胺，然后缓慢加入到水中形成聚集体，离心收集沉淀，用水清洗几遍，干燥后即得纳米聚芳砜酰胺纤维。通过傅克反应将
Figure 124437DEST_PATH_IMAGE003
基团连接到纳米聚芳砜酰胺纤维上。
制备过程具体为：
（1）粘结剂胶液制备：按上述比例将聚偏氟乙烯（PVDF）与N-甲基吡咯烷酮混合搅拌至完全溶解。使用双行星搅拌装置，公转转速20 r/min，分散转速 1000 r/min，搅拌6小时，静置熟化12小时。
（2）短纤维分散液：按上述比例将表面含有(CH2-CH2-O)10基团的纳米聚芳砜酰胺纤维加入到步骤（1）粘结剂胶液混合搅拌均匀，使用双行星搅拌装置，公转转速30 r/min，分散转速 2500 r/min，搅拌3小时。
（3）导电浆配制：将超导电炭黑加入到步骤（2）中，使用双行星搅拌装置，公转转速50 r/min，分散转速2400 r/min，搅拌3小时。
（4）浆料搅拌：将钴酸锂粉末分批加入步骤（3）中，使用双行星搅拌装置，公转转速50 r/min，分散转速3000 r/min，搅拌6小时。浆料经150目筛网过滤。
将正极浆料涂敷于铝箔集流体，铝箔厚度是10微米，正极材料的单面面密度是22mg/cm2。采用双面送风漂浮干燥。
实施例3
锰酸锂极片制备：锰酸锂94.25%，乙炔黑2.5%，羧甲基纤维素钠（CMC）1.2%，丁苯乳液（SBR）2%，表面含有磺酸基团的氮化钛纳米管0.05%。其中表面含有磺酸基团的氮化钛纳米管的直径为100纳米，长度为500纳米。氮化钛纳米管通过水热反应制备，先通过钛酸四乙酯与十六烷基三甲基溴化铵水热反应形成纳米管，惰性气氛中经过管式炉高温煅烧，最后经过氨气氛围高温处理即得氮化钛纳米管。通过乙烯苯磺酸单体与氮化钛纳米管混合后高温聚合可得表面含有磺酸基团的氮化钛纳米管。
制备过程具体为：
（1）粘结剂胶液制备：按上述比例将CMC溶于纯水。使用双行星搅拌装置，公转转速20 r/min，分散转速1000 r/min，搅拌24小时，静置熟化12小时。
（2）短纤维分散液：将表面含有磺酸基团的氮化钛纳米管加入到步骤（1）粘结剂胶液混合搅拌均匀，使用双行星搅拌装置，公转转速30 r/min，分散转速 2500 r/min，搅拌3小时。
（3）导电浆配制：按上述比例将乙炔黑加入到步骤（2）中，使用双行星搅拌装置，公转转速50 r/min，分散转速2400 r/min，搅拌3小时。
（4）浆料搅拌：将锰酸锂粉末分批加入步骤（3）中，使用双行星搅拌装置，公转转速50 r/min，分散转速3000 r/min，搅拌6小时。加入SBR后，公转20 r/min，分散转速300 r/min，搅拌1小时。浆料经200目筛网过滤。
将正极浆料涂敷于铝箔集流体，铝箔厚度是10微米，正极材料的单面面密度是15mg/cm2。采用双面送风漂浮干燥。
实施例4
磷酸铁锂制备：磷酸铁锂95%，科琴黑2.5%，水性聚氨酯乳液 2.45%，表面含有羧基的二氧化钛纳米管0.05%。其中表面含有羧基的二氧化钛纳米管的直径为50纳米，长度为800纳米。二氧化钛纳米管通过水热反应制备，先通过钛酸四乙酯与十六烷基三甲基溴化铵水热反应形成纳米管，惰性气氛中经过管式炉高温煅烧即得二氧化钛纳米管。通过丙烯酸单体与二氧化钛纳米管混合后高温聚合可得表面含有羧基的二氧化钛纳米管。
制备过程具体为：
（1）粘结剂胶液制备：按上述比例将水性聚氨酯溶解，使用双行星搅拌装置，公转转速20 r/min，分散转速1000 r/min，搅拌24小时，静置熟化12小时。
（2）短纤维分散液：按上述比例将表面含有羧基的二氧化钛纳米管加入到步骤（1）粘结剂胶液混合搅拌均匀，使用双行星搅拌装置，公转转速30 r/min，分散转速 2500 r/min，搅拌3小时。
（3）导电浆配制：按上述比例将科琴黑加入到步骤（2）中，使用双行星搅拌装置，公转转速50 r/min，分散转速2400 r/min，搅拌3小时。
（4）浆料搅拌：将磷酸铁锂粉末分批加入步骤（3）中，使用双行星搅拌装置，公转转速50 r/min，分散转速3000 r/min，搅拌6小时。浆料经120目筛网过滤。
将正极浆料涂敷于铝箔集流体，铝箔厚度是10微米，正极材料的单面面密度是20mg/cm2。采用双面送风漂浮干燥。
实施例5
LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2极片制备：LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 95%，超导电炭黑2.5%，PVDF2.45%，表面含有羧基的二氧化钛纳米管0.05%。其中表面含有羧基的二氧化钛纳米管的直径为50纳米，长度为800纳米。其中表面含有羧基的二氧化钛纳米管的直径为50纳米，长度为800纳米。二氧化钛纳米管通过水热反应制备，先通过钛酸四乙酯与十六烷基三甲基溴化铵水热反应形成纳米管，惰性气氛中经过管式炉高温煅烧即得二氧化钛纳米管。通过丙烯酸单体与氮化钛纳米管混合后高温聚合可得表面含有羧基的二氧化钛纳米管。
制备过程具体为：
（1）粘结剂胶液制备：按上述比例将PVDF与N-甲基吡咯烷酮混合搅拌至完全溶解。使用双行星搅拌装置，公转转速20 r/min，分散转速1000 r/min，搅拌6小时，静置熟化12小时。
（2）短纤维分散液：按上述比例将表面含有羧基的二氧化钛纳米管加入到步骤（1）粘结剂胶液混合搅拌均匀，使用双行星搅拌装置，公转转速30 r/min，分散转速 2500 r/min，搅拌3小时。
（3）导电浆配制：按上述比例将超导电炭黑加入到步骤（2）中，使用双行星搅拌装置，公转转速50 r/min，分散转速2400 r/min，搅拌3小时。
（4）浆料搅拌：将LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2粉末分批加入步骤（3）中，使用双行星搅拌装置，公转转速50 r/min，分散转速3000 r/min，搅拌6小时。浆料经100目筛网过滤。
将正极浆料涂敷于铝箔集流体，铝箔厚度是10微米，正极材料的单面面密度是25mg/cm2。采用双面送风漂浮干燥。
实施列6
石墨极片制备：石墨 94.2%，超导电炭黑2.55%，羧甲基纤维素钠 1.2%，丁苯乳胶2%，表面含有(CH2-CH2-O)30基团的氧化铝纳米线0.05%。其中表面含有(CH2-CH2-O)30基团的氧化铝纳米线的直径为80纳米，长度为600纳米。氧化铝纳米线通过阳极氧化法制备。表面含有(CH2-CH2-O)30基团的氧化铝纳米线通过含有30个乙二醇连段的聚乙二醇与氧化铝纳米线同时分散于水中，超声混匀后，离心即得。
制备过程具体为：
（1）粘结剂胶液制备：按上述比例将CMC溶于纯水。使用双行星搅拌装置，公转转速20 r/min，分散转速1000 r/min，搅拌24小时，静置熟化12小时。
（2）短纤维分散液：按上述比例将表面含有(CH2-CH2-O)30基团的氧化铝纳米线加入到步骤（1）粘结剂胶液混合搅拌均匀，使用双行星搅拌装置，公转转速30 r/min，分散转速 2500 r/min，搅拌3小时。
（3）导电浆配制：按上述比例将超导电炭黑加入到步骤（2）中，使用双行星搅拌装置，公转转速50 r/min，分散转速2400 r/min，搅拌3小时。
（4）浆料搅拌：将石墨粉末分批加入步骤（3）中，使用双行星搅拌装置，公转转速50r/min，分散转速3000 r/min，搅拌6小时。加入SBR后，公转20 r/min，分散转速300 r/min，搅拌1小时。浆料经150目筛网过滤。
将负极浆料涂敷于铜箔集流体，铜箔厚度是8微米，负极材料的单面面密度是8-20mg/cm2。采用双面送风漂浮干燥。
对比例1
镍锰酸锂极片制备：按质量百分比计，镍锰酸锂94%，超导电炭黑3.5%，聚偏氟乙烯2.5%。
制备过程具体为：
（1）粘结剂胶液制备：按上述比例将聚偏氟乙烯（PVDF）与N-甲基吡咯烷酮混合搅拌至完全溶解。使用双行星搅拌装置，公转转速20 r/min，分散转速 800 r/min，搅拌6小时，静置熟化12小时。
（2）导电浆配制：按上述比例将超导电炭黑加入到步骤（1）中，使用双行星搅拌装置，公转转速50 r/min，分散转速2400 r/min，搅拌3小时。
（3）浆料搅拌：将镍锰酸锂粉末分批加入步骤（2）中，使用双行星搅拌装置，公转转速50 r/min，分散转速3000 r/min，搅拌6小时。浆料经150目筛网过滤。
将正极浆料涂敷于铝箔集流体，铝箔厚度是8微米，正极材料的单面面密度是17mg/cm2。采用双面送风漂浮干燥。
对比例2
钴酸锂极片制备：钴酸锂95%，超导电炭黑2.55%，聚偏氟乙烯 2.45%。
制备过程具体为：
（1）粘结剂胶液制备：按上述比例将聚偏氟乙烯（PVDF）与N-甲基吡咯烷酮混合搅拌至完全溶解。使用双行星搅拌装置，公转转速20 r/min，分散转速 1000 r/min，搅拌6小时，静置熟化12小时。
（2）导电浆配制：按上述比例将超导电炭黑加入到步骤（1）中，使用双行星搅拌装置，公转转速50 r/min，分散转速2400 r/min，搅拌3小时。
（3）浆料搅拌：将钴酸锂粉末分批加入步骤（2）中，使用双行星搅拌装置，公转转速50 r/min，分散转速3000 r/min，搅拌6小时。浆料经150目筛网过滤。
将正极浆料涂敷于铝箔集流体，铝箔厚度是10微米，正极材料的单面面密度是22mg/cm2。采用双面送风漂浮干燥。
对比例3
锰酸锂极片制备：锰酸锂95%，乙炔黑2.55%，SBR/CMC 2.45%。
制备过程具体为：
（1）粘结剂胶液制备：按上述比例将CMC溶于纯水。使用双行星搅拌装置，公转转速20 r/min，分散转速1000 r/min，搅拌24小时，静置熟化12小时。
（2）导电浆配制：按上述比例将乙炔黑加入到步骤（1）中，使用双行星搅拌装置，公转转速50 r/min，分散转速2400 r/min，搅拌3小时。
（3）浆料搅拌：将锰酸锂粉末分批加入步骤（2）中，使用双行星搅拌装置，公转转速50 r/min，分散转速3000 r/min，搅拌6小时。加入SBR后，公转20 r/min，分散转速300 r/min，搅拌1小时。浆料经150目筛网过滤。
将正极浆料涂敷于铝箔集流体，铝箔厚度是10微米，正极材料的单面面密度是15mg/cm2。采用双面送风漂浮干燥。
对比例4
磷酸铁锂制备：磷酸铁锂95%，科琴黑2.55%，水性聚氨酯乳液 2.45%。
制备过程具体为：
（1）粘结剂胶液制备：按上述比例将水性聚氨酯溶解，使用双行星搅拌装置，公转转速20 r/min，分散转速1000 r/min，搅拌24小时，静置熟化12小时。
（2）导电浆配制：按上述比例将科琴黑加入到步骤（1）中，使用双行星搅拌装置，公转转速50 r/min，分散转速2400 r/min，搅拌3小时。
（3）浆料搅拌：将磷酸铁锂粉末分批加入步骤（2）中，使用双行星搅拌装置，公转转速50 r/min，分散转速3000 r/min，搅拌6小时。浆料经150目筛网过滤。
将正极浆料涂敷于铝箔集流体，铝箔厚度是10微米，正极材料的单面面密度是20mg/cm2。采用双面送风漂浮干燥。
对比例5
LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2极片制备：LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 95%，超导电炭黑2.55%，PVDF2.45%。
制备过程具体为：
（1）粘结剂胶液制备： 按上述比例将PVDF与N-甲基吡咯烷酮混合搅拌至完全溶解。使用双行星搅拌装置，公转转速20 r/min，分散转速1000 r/min，搅拌6小时，静置熟化12小时。
（2）导电浆配制：按上述比例将超导电炭黑加入到步骤（1）中，使用双行星搅拌装置，公转转速50 r/min，分散转速2400 r/min，搅拌3小时。
（3）浆料搅拌：将LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2粉末分批加入步骤（2）中，使用双行星搅拌装置，公转转速50 r/min，分散转速3000 r/min，搅拌6小时。浆料经150目筛网过滤。
将正极浆料涂敷于铝箔集流体，铝箔厚度是10微米，正极材料的单面面密度是25mg/cm2。采用双面送风漂浮干燥。
对比例6
石墨极片制备：石墨 94.25%，超导电炭黑2.55%，羧甲基纤维素钠 1.2%，丁苯乳胶2%。
制备过程具体为：
（1）粘结剂胶液制备：按上述比例将CMC溶于纯水。使用双行星搅拌装置，公转转速20 r/min，分散转速1000 r/min，搅拌24小时，静置熟化12小时。
（2）导电浆配制：按上述比例将超导电炭黑加入到步骤（1）中，使用双行星搅拌装置，公转转速50 r/min，分散转速2400 r/min，搅拌3小时。
（3）浆料搅拌：将石墨粉末分批加入步骤（2）中，使用双行星搅拌装置，公转转速50r/min，分散转速3000 r/min，搅拌6小时。加入SBR后，公转20 r/min，分散转速300 r/min，搅拌1小时。浆料经150目筛网过滤。
将负极浆料涂敷于铜箔集流体，铜箔厚度是8微米，负极材料的单面面密度是8-20mg/cm2。采用双面送风漂浮干燥。
对上述各实施例以及对比例获得正极片进行测试：
软包电池组装及测试：使用实施例1-5及对比例1-5制备的正极片与匹配的石墨负极组装设计容量为500 mAh的软包电池，注入粘度为30 厘泊的电解液，静置48小时后进行内阻测试，然后对应的实施例与对比例执行相同的化成及循环程序测试（参见表1和2）。
电池编号规则实施例1的正极片与实施例6的负极片组装的电池命名为实施例1/实施例6。
表1 实施例和对比例的电池浸润时间与内阻的关系
电池编号 12小时电池内阻，mΩ 24小时电池内阻，mΩ 36小时电池内阻，mΩ 48小时电池内阻，mΩ
实施例1/实施例6 50 42 42 42
实施例2/实施例6 48 35 35 35
实施例3/实施例6 55 48 48 48
实施例4/实施例6 59 51 51 51
实施例5/实施例6 50 39 39 39
实施例1/对比6 80 65 60 59
实施例2/对比6 76 54 50 50
实施例3/对比6 75 58 52 51
实施例4/对比6 82 66 62 62
实施例5/对比6 70 50 48 47
对比例1/实施例6 110 90 82 81
对比例2/实施例6 100 86 77 75
对比例3/实施例6 112 100 92 92
对比例4/实施例6 140 124 112 110
对比例5/实施例6 113 98 89 89
对比例1/对比例6 135 120 110 110
对比例2/对比例6 130 110 100 98
对比例3/对比例6 150 136 125 124
对比例4/对比例6 148 139 133 132
对比例5/对比例6 127 115 109 108
表2 实施例和对比例的电池循环性能测试结果(注液后静置48小时进行测试)
电池编号 首圈放电容量，mAh 100圈容量保持率，% 效率，%
实施例1/实施例6 472 92 99.7
实施例2/实施例6 468 93 99.8
实施例3/实施例6 480 91 99.5
实施例4/实施例6 473 95 99.9
实施例5/实施例6 452 92 99.6
实施例1/对比例6 440 89 99.1
实施例2/对比例6 435 88 99.1
实施例3/对比例6 435 85 99.0
实施例4/对比例6 420 91 99.3
实施例5/对比例6 416 88 99.2
对比例1/实施例6 415 85 99.0
对比例2/实施例6 412 87 99.1
对比例3/实施例6 408 83 98.9
对比例4/实施例6 403 89 99.2
对比例5/实施例6 400 84 99.0
对比例1/对比例6 383 71 98.4
对比例2/对比例6 380 75 98.7
对比例3/对比例6 376 72 98.6
对比例4/对比例6 368 77 98.7
对比例5/对比例6 373 73 98.5
由上述数据可见，本发明实施例以短纤维作为极片浸润调节剂制备的锂离子二次电池极片组装电池，其加入能够通过表面功能基团与活性物质及导电剂的非共价作用，使浆料中活性物质及导电剂分布更加均匀，进而使得制备的厚极片实现良好浸润效果，与未使用短纤维浸润剂的极片相比，使用短纤维作为极片浸润剂的极片具有更高的库伦效率和长循环容量保持率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种锂离子二次电池极片，包括：集流体；以及活性材料层，涂覆在集流体上；其特征在于，所述活性材料层中添加极片浸润调节剂；其中，极片浸润调节剂为短纤维，所述极片中短纤维浸润调节剂含量为0.1%-1%。
2.按权利要求1所述的锂离子二次电池极片，其特征在于：所述活性材料层为按重量百分比计，85%-95%活性物质、1%-10%导电剂、1%-4%粘结剂和0.1%-1%短纤维。
3.按权利要求1或2所述的锂离子二次电池极片，其特征在于：所述短纤维为经表面功能化处理带有表面功能结构的纳米纤维；纳米纤维为纳米聚芳砜酰胺纤维、纳米碳酸钙晶须、金属氮化物纳米纤维或金属氧化物纳米纤维中的至少一种成分；表面功能结构为磺酸基团、羧基基团、季铵基团、
Figure 16516DEST_PATH_IMAGE001
，其中1≤n≤50；所述的短纤维的直径为4nm-500nm，长度为200nm-10000nm。
4.按权利要求3所述的锂离子二次电池极片，其特征在于：所述的活性物质为正极活性物质或负极活性物质。
5.按权利要求2所述的锂离子二次电池极片，其特征在于：
所述的导电剂为超导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、碳纳米管、碳纳米纤维中的一种或几种；所述的粘结剂为水系粘结剂或油系粘结剂。
6.一种权利要求1-5任一权利要求所述的锂离子二次电池极片的制备方法，其特征在于， 按上述比例计，
（1）粘结剂胶液制备：将粘结剂经溶剂溶解搅拌至混合均匀；
（2）短纤维分散液：将极片浸润调节剂加入到步骤（1）所述的粘结剂胶液，混合搅拌均匀；
（3）导电浆配制：将导电剂加入到步骤（2）中，搅拌均匀；
（4）浆料搅拌：将活性物质分批加入步骤（3）中，搅拌均匀，浆料经筛网过滤；
（5）浆料涂覆：将步骤（4）中制备的浆料涂覆于集流体的两面，干燥得到锂二次电池极片。
7.按权利要求6所述的锂离子二次电池极片的制备方法，其特征在于，所述各步骤中搅拌均采用双行星搅拌装置进行搅拌；其中，粘结剂胶液制备时公转转速15-30 r/min，分散转速500-1500 r/min，搅拌2-24小时；短纤维分散液制备时公转转速15-30 r/min，分散转速 2000-3000 r/min, 搅拌1-5小时；导电浆配制时公转转速20-50 r/min，分散转速2000-3000 r/min，搅拌2-6小时；浆料搅拌时公转转速15-50 r/min，分散转速2000-3000 r/min,搅拌3-24小时。
8.按权利要求6所述的锂离子二次电池极片的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中溶剂为水、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。
9.一种锂离子二次电池，其特征在于，包括权利要求1所述的电池极片。
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