CN114464792A - 一种电池极片及其制备方法和应用 - Google Patents
一种电池极片及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114464792A CN114464792A CN202210125652.2A CN202210125652A CN114464792A CN 114464792 A CN114464792 A CN 114464792A CN 202210125652 A CN202210125652 A CN 202210125652A CN 114464792 A CN114464792 A CN 114464792A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- current collector
- electrode layer
- pole piece
- close
- battery pole
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 57
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 29
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 26
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 25
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 14
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 13
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 11
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 claims description 7
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 5
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 abstract description 10
- 239000013543 active substance Substances 0.000 abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 98
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 18
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 15
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 15
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 9
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 9
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 6
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 4
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 4
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010280 constant potential charging Methods 0.000 description 1
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229910000398 iron phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K iron(3+) phosphate Chemical compound [Fe+3].[O-]P([O-])([O-])=O WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/362—Composites
- H01M4/366—Composites as layered products
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/054—Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明提供了一种电池极片及其制备方法和应用。所述电池极片包括集流体和位于集流体表面的至少两层电极层；其中，靠近集流体的电极层中的活性物质的中值粒径小于远离集流体的电极层中的活性物质的中值粒径，靠近集流体的电极层中的粘结剂的分子量小于远离集流体的电极层中的粘结剂的分子量。本发明提供的电池极片，可以充分发挥大颗粒与小颗粒的特征，有效提升极片的活性物质含量，极片面密度，提升极片的压实密度，降低了粘结剂在烘烤中的上浮现象，降低了粘结剂用量，提升了极片与集流体之间的粘结力，同时提升了涂布的速度，提升生产效率和产品良率。
Description
技术领域
本发明属于电池极片技术领域，涉及一种电池极片及其制备方法和应用。
背景技术
目前电池极片制造方式，首先将活性物质，导电剂，粘接剂与溶剂等搅拌形成浆料，然后通过涂布机，将浆料涂覆到集流体上，再通过烘烤，冷压等方式，形成电池极片。这种方式制作的极片，由于材料颗粒粒径大小不一，差异较大，颗粒与颗粒之间的间隙无法保持一致，大小颗粒之间分布无法完全保证一致。同时，涂布过程中，粘接剂由于比表面积大，密度轻，在烘烤过程中，粘接剂出现上浮，可能导致极片与集流体之间的粘接力不足，造成极片内阻异常等问题。
目前极片制造过程中，为了保障烘烤后粉体材料和集流体之间的粘接力，需要控制涂布速度，影响涂布效率。为了提升粉体材料的压实密度，通常采用大小颗粒活性材料混配，搅拌过程中，大小颗粒很难分散均匀，影响极片实际的极片孔隙的均匀分布。
CN109887765A公开了一种电容电池负极极片涂布工艺，包括以下步骤：步骤一、制胶；步骤二、将导电剂和碳材料混合得干混料；步骤三、向干混料中加胶制小颗粒料；步骤四、向小颗粒料中加胶制大颗粒料；步骤五、向大颗粒料中加胶制硬粘土；步骤六、向硬粘土中加胶制软粘土；步骤七、向软粘土中加胶制软泥浆；步骤八、向软泥浆中加丁苯橡胶乳液制备成品浆料；步骤九、将成品浆料涂布至铜箔上制备成负极极片；步骤十、将涂布好的负极极片通过涂布机烘箱烘烤。
CN107256968A公开了一种高压实密度磷酸铁锂及其制备方法。本发明的方法通过使用大颗粒和小颗粒混杂的磷酸铁原料，与锂源混合，经一步研磨得到以磷酸铁为骨架的磷酸铁锂前驱体，再焙烧即可得到高压实密度磷酸铁锂。
上述两篇文献均采用了大小颗粒活性材料混配的方法，其搅拌过程中，大小颗粒很难分散均匀，影响极片实际的极片孔隙的均匀分布。
因此，如何提升电池极片的压实密度，提升电极层与集流体之间的粘结力，是急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池极片及其制备方法和应用。本发明提供的电池极片，可以充分发挥大颗粒与小颗粒的特征，有效提升极片的活性物质含量，极片面密度，提升极片的压实密度，降低了粘结剂在烘烤中的上浮现象，降低了粘结剂用量，提升了极片与集流体之间的粘结力，同时提升了涂布的速度，提升生产效率和产品良率。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种电池极片，所述电池极片包括集流体和位于集流体表面的至少两层电极层；
其中，靠近集流体的电极层中的活性物质的中值粒径小于远离集流体的电极层中的活性物质的中值粒径，靠近集流体的电极层中的粘结剂的分子量小于远离集流体的电极层中的粘结剂的分子量。
本发明中所提供的靠近与远离，均以集流体为基准，且为集流体的同一侧为基准，即位于集流体的同一侧的，远离集流体的电极层与靠近集流体的电极层。
本发明中，粘结剂的分子量为本领域技术人员常规技术用语。
本发明提供的电池极片，可以充分发挥大颗粒与小颗粒的特征，有效提升极片的活性物质含量，极片面密度，提升极片的压实密度，降低了粘结剂在烘烤中的上浮现象，降低了粘结剂用量，提升了极片与集流体之间的粘结力，同时提升了涂布的速度，提升生产效率和产品良率。
本发明中，所述位于集流体表面的至少两层电极层是指位于同一侧的表面的至少两层电极层。
本发明中，如果将大小颗粒活性材料直接混配，则会出现小颗粒很难分散均匀的问题，影响极片实际的极片孔隙的均匀分布。
本发明中，电极层中的粘结剂的种类可以一致，也可以成分不一致，保证分子量的区别即可。
优选地，所述靠近集流体的电极层中的正极活性物质的中值粒径为0.01～10μm，例如0.01μm、0.5μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm等。
优选地，所述远离集流体的电极层中的正极活性物质的中值粒径为0.1～30μm，例如0.1μm、0.5μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm或30μm等。
优选地，所述远离集流体的电极层中的正极活性物质的中值粒径与靠近集流体的电极层中的正极活性物质的中值粒径的比值≥1.3，例如1.3、1.5、1.8、2、2.2、2.5、2.8、3、3.5、4、4.5或5等。
本发明中，所述远离集流体的电极层中的正极活性物质的中值粒径与靠近集流体的电极层中的正极活性物质的中值粒径的比值过小，则难以实现增加电极极片厚度的同时，保证电池倍率性能不降低。
本发明中，正极活性物质均为常规技术选择，包括但不限于磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、其他金属氧化物或金属氧化物与锂形成的化合物。
优选地，所述靠近集流体的电极层中的石墨的中值粒径为1～20μm，例如1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm或20μm等。
优选地，所述远离集流体的电极层中的石墨的中值粒径为10～60μm，例如10μm、13μm、15μm、18μm、20μm、23μm、25μm、28μm、30μm、33μm、35μm、38μm、40μm、43μm、45μm、48μm、50μm、53μm、55μm、58μm或60μm等。
优选地，所述远离集流体的电极层中的石墨的中值粒径与靠近集流体的电极层中的石墨的中值粒径的比值≥1.3，例如1.3、1.5、1.8、2、2.2、2.5、2.8、3、3.5、4、4.5或5等。
本发明中，所述远离集流体的电极层中的石墨的中值粒径与靠近集流体的电极层中的石墨的中值粒径的比值过小，不利于电池倍率性能的改善。
优选地，所述靠近集流体的电极层中的粘结剂的分子量为100～50000，例如100、500、1000、3000、5000、8000、10000、15000、20000、25000、30000、35000、40000、45000或50000等。
优选地，所述远离集流体的电极层中的粘结剂的分子量为1000～500000，例如1000、5000、10000、30000、50000、100000、150000、200000、250000、300000、350000、400000、450000或500000等。
优选地，所述远离集流体的电极层中的粘结剂的分子量与靠近集流体的电极层中的粘结剂的分子量的比值≥1.1，例如1.1、1.5、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、35、40、45或50等。
优选地，所述靠近集流体的电极层的厚度小于远离集流体的电极层的厚度。
本发明中，靠近集流体的电极层的厚度小于远离集流体的电极层的厚度时，可以更好地实现极片厚度增加的同时，保证制作的电池倍率性能良好。
优选地，所述靠近集流体的电极层的厚度为20～100μm，例如20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm等。
优选地，所述远离集流体的电极层的厚度为50～400μm，例如50μm、80μm、100μm、130μm、150μm、180μm、200μm、230μm、250μm、280μm、300μm、330μm、350μm、380μm或400μm等。
优选地，所述远离集流体的电极层的厚度与靠近集流体的电极层的厚度的差值为≥30μm，例如30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm等。
优选地，所述靠近集流体的电极层中的导电剂和远离集流体的电极层中的导电剂均为碳纳米管时，靠近集流体的电极层的碳纳米管的长度小于远离集流体的电极层中的碳纳米管的长度。
本发明中，导电剂为碳纳米管时，靠近集流体的电极层的碳纳米管的长度小于远离集流体的电极层中的碳纳米管的长度，可以更好地实现极片中碳纳米管与活性物质的均匀分散。
优选地，所述电池极片包括正极极片和/或负极极片。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的电池极片的制备方法，所述制备方法包括：
将靠近集流体的电极层材料涂覆于集流体表面，第一热处理，然后将远离集流体的电极层材料涂覆于靠近集流体的电极层表面，第二热处理，辊压，得到所述电池极片；
其中，所述靠近集流体的电极层材料和远离集流体的电极层材料各自独立地包括浆料和/或粉料。
本发明提供的制备方法，可以提升涂布的速度，提升生产效率和产品良率。
本发明中的，粉料是指不加入溶剂的，浆料则是需要加入溶剂的。
本发明中，涂覆过程为分层进行，且每次涂覆后均进行了热处理过程，因此无需额外考虑两层之间的融合。
优选地，所述靠近集流体的电极层材料和远离集流体的电极层材料为粉料时，第一热处理和第二热处理的温度各自独立地为150～400℃，例如150℃、200℃、250℃、300℃、350℃或400℃等。
本发明中，对不加入溶剂的粉料进行加热处理，可以软化粘结剂，实现粘结剂与小颗粒活性物质之间分散均匀，防止团聚。而温度如果过低，则不能实现粘结剂的软化，无法达到粘接目的，温度如果过高，则会导致粘结剂发生分解，与活性物质及其它添加剂发生热分解或发生化学反应。
优选地，所述靠近集流体的电极层材料和远离集流体的电极层材料为浆料时，第一热处理和第二热处理的温度各自独立地为80～120℃，例如80℃、90℃、100℃、110℃或120℃等。
第三方面，本发明还提供一种电池，所述电池包括如第一方面所述的电池极片。
优选地，所述电池包括锂电池、钠电池或镁电池中的任意一种或至少两种的组合。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的电池极片，可以充分发挥大颗粒与小颗粒的特征，有效提升极片的活性物质含量，极片面密度，提升极片的压实密度，降低了粘结剂在烘烤中的上浮现象，降低了粘结剂用量，提升了极片与集流体之间的粘结力，同时提升了涂布的速度，提升生产效率和产品良率。本发明提供的电池极片，正极极片的剥离力可达0.24N以上，25℃，0.5C下的放电克容量可达135.44mAh/g以上，进一步地调控粉料的加热温度，正极极片的剥离力可达0.63N以上，25℃，0.5C下的放电克容量可达143.74mAh/g以上，本发明提供的负极极片，剥离力可达0.27N以上，25℃，0.5C下的放电克容量可达347.81mAh/g以上。
附图说明
图1为实施例1提供的正极极片的结构示意图。
1-远离集流体的电极层的粘结剂，2-靠近集流体的电极层的粘结剂，3-远离集流体的电极层的活性物质及其他添加剂，4-靠近集流体的电极层的活性物质及其他添加剂。
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
本实施例提供一种正极极片，所述正极极片包括铝箔和位于铝箔表面的两层电极层(铝箔的两侧均设置有双层电极层)；
靠近铝箔表面的电极层(厚度为30μm)包括磷酸铁锂(中值粒径为2μm)、聚偏氟乙烯(分子量的均值为10000)、导电炭黑；
远离铝箔表面的电极层(厚度为205μm)包括磷酸铁锂(中值粒径为10μm)、聚偏氟乙烯(分子量的均值为55000)、导电炭黑；
所述正极极片的制备方法如下：
靠近集流体的电极层的粉料以及远离集流体的电极层的粉料的制备方法均为：将磷酸铁锂、聚偏氟乙烯和导电炭黑搅拌混合均匀，得到粉料；
将靠近集流体的电极层粉料喷涂于铝箔表面，在200℃下加热，使粉料附着于集流体表面，然后将远离集流体的电极层粉料再次喷涂，继续在200℃下加热，然后辊压，得到所述正极极片。
图1示出了实施例1提供的正极极片的结构示意图，从图1可以看出，靠近离集流体的电极层的粘结剂2的分子量小于远离集流体的电极层的粘结剂1，从靠近集流体的电极层的活性物质及其他添加剂4和远离集流体的电极层的活性物质及其他添加剂3中可以看出，靠近集流体的电极层中的活性物质的中值粒径小于远离集流体的电极层中的活性物质的中值粒径。
实施例2
本实施例提供一种负极极片，所述负极极片包括铜箔和位于铜箔表面的两层电极层(铜箔的两侧均设置有双层电极层)；
靠近铝箔表面的电极层(厚度为40μm)包括人造石墨(中值粒径为5μm)、丁苯橡胶(分子量的均值为40000)、导电炭黑；
远离铝箔表面的电极层(厚度为123μm)包括人造石墨(中值粒径为20μm)、丁苯橡胶(分子量的均值为250000)、导电炭黑；
所述负极极片的制备方法如下：
靠近集流体的电极层的粉料以及远离集流体的电极层的浆料的制备方法均为：将人造石墨、丁苯橡胶、导电炭黑和水搅拌混合均匀，得到浆料；
将靠近集流体的电极层浆料涂布于铜箔表面，在80℃下加热烘干，然后将远离集流体的电极层粉料再次涂布，继续在100℃下加热烘干，然后辊压，得到所述负极极片。
实施例3
本实施例提供一种正极极片，所述正极极片包括铝箔和位于铝箔表面的两层电极层(铝箔的两侧均设置有双层电极层)；
靠近铝箔表面的电极层(厚度为30μm)包括磷酸铁锂(中值粒径为2μm)、聚偏氟乙烯(分子量的均值为10000)、碳纳米管(长度范围为10-20μm)；
远离铝箔表面的电极层(厚度为205μm)包括磷酸铁锂(中值粒径为10μm)、聚偏氟乙烯(分子量的均值为55000)、碳纳米管(长度范围为40-50μm)；
所述正极极片的制备方法如下：
靠近集流体的电极层的粉料以及远离集流体的电极层的粉料的制备方法均为：将磷酸铁锂、聚偏氟乙烯和碳纳米管搅拌混合均匀，得到粉料；
将靠近集流体的电极层粉料喷涂于铝箔表面，在200℃下加热，使粉料附着于集流体表面，然后将远离集流体的电极层粉料再次喷涂，继续在200℃下加热，然后辊压，得到所述正极极片。
实施例4
本实施例与实施例1的区别为，本实施例中的加热温度为100℃。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
实施例5
本实施例与实施例1的区别为，本实施例中的加热温度为450℃。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
对比例1
本对比例与实施例1的区别为，本对比例提供一种正极极片，所述正极极片中，铝箔表面设置有一层电极层，所述电极层中包括第一磷酸铁锂(中值粒径为2μm)、第二磷酸铁锂(中值粒径为10μm)、聚偏氟乙烯(分子量的均值为55000)和导电炭黑。
所述正极极片的制备方法为：
将粉料单层涂覆，其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
对比例2
本对比例与实施例1的区别为，本对比例中，靠近集流体一侧的电极层中的聚偏氟乙烯的分子量的均值为55000，远离集流体一侧的电极层中的聚偏氟乙烯的分子量的均值为10000。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
对比例3
本对比例与实施例1的区别为，本对比例中，靠近集流体一侧的电极层中的磷酸铁锂的中值粒径为10μm，远离集流体一侧的电极层中的磷酸铁锂的中值粒径为2μm。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
将实施例1-5与对比例1-3所提供的电池极片进行极片的压实密度、面密度、剥离力和活性物质放电容量的测试，
剥离力测试在25℃相对湿度＜30％条件下进行，测试方法如下：
将制作好的极片裁切为30mm*300mm的长条状样品；取其中一个长条状样品，放置在剥离力测试仪上，并使用胶接等方式固定样品；使用剥离力测试仪沿长度方向，180°角度均匀剥离极片上的活性物质；使用剥离力测试仪记录剥离极片时产生的拉力，最大值即为极片剥离力。
极片放电克容量采用扣电方式进行测试，其对电极均为过量金属锂，正极为磷酸铁锂极片或石墨极片。以磷酸铁锂极片制作的扣式电池容量测试工步为例：(1)静置3min；(2)0.5C恒流充电至3.75V转恒压充电至0.05C截止；(3)静置10min；(4)0.5C恒流放电至3.0V截止；(5)静置10min；(6)第2至第5步循环5次；
以石墨极片制作的扣式电池容量测试工步为：
(1)静置3min；(2)0.5C恒流放电至0.005V截止；(3)静置10min；(4)
0.5C恒流充电至2V，转恒压充电至0.05C截止；(5)静置10min；(6)第2至第5步重复5次。
其中最后三次放电容量的平均值记为磷酸铁锂的放电容量与极片中活性物质质量的比值，即为该极片活性物质的放电克容量。
其结果如表1所示。
表1
从实施例1与实施例4和实施例5的数据结果可知，电极层原料为粉料时，加热温度过低，不利于粘结剂的软化，靠近集流体层活性物质与集流体之间的粘结强度弱，而加热温度过高，又会导致活性物质或其他添加剂发生热分解，氧化等化学反应，改变材料的性质，降低活性物质的可用容量。
从实施例1与对比例1的数据结果可知，单一电极层中的活性物质，大小颗粒混合，会导致，材料的0.5C放电克容量无法完全发挥。
从实施例1与对比例2的数据结果可知，靠近集流体的电极层中的粘结剂的分子量大于远离集流体的电极层中的粘结剂的分子量，会出现材料剥离力偏小的问题。
从实施例1与对比例3的数据结果可知，靠近集流体的电极层中的活性物质的中值粒径大于远离集流体的电极层中的活性物质的中值粒径，会使得材料的0.5C放电克容量偏低。
综上所述，本发明提供的电池极片，可以充分发挥大颗粒与小颗粒的特征，有效提升极片的活性物质含量，极片面密度，提升极片的压实密度，降低了粘结剂在烘烤中的上浮现象，降低了粘结剂用量，提升了极片与集流体之间的粘结力，同时提升了涂布的速度，提升生产效率和产品良率。本发明提供的电池极片，正极极片的剥离力可达0.24N以上，25℃，0.5C下的放电克容量可达135.44mAh/g以上，进一步地调控粉料的加热温度，正极极片的剥离力可达0.63N以上，25℃，0.5C下的放电克容量可达143.74mAh/g以上，本发明提供的负极极片，剥离力可达0.27N以上，25℃，0.5C下的放电克容量可达347.81mAh/g以上。
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)
1.一种电池极片，其特征在于，所述电池极片包括集流体和位于集流体表面的至少两层电极层；
其中，靠近集流体的电极层中的活性物质的中值粒径小于远离集流体的电极层中的活性物质的中值粒径，靠近集流体的电极层中的粘结剂的分子量小于远离集流体的电极层中的粘结剂的分子量。
2.根据权利要求1所述的电池极片，其特征在于，所述靠近集流体的电极层中的正极活性物质的中值粒径为0.01～10μm；
优选地，所述远离集流体的电极层中的正极活性物质的中值粒径为0.1～30μm；
优选地，所述远离集流体的电极层中的正极活性物质的中值粒径与靠近集流体的电极层中的正极活性物质的中值粒径的比值≥1.3。
3.根据权利要求1或2所述的电池极片，其特征在于，所述靠近集流体的电极层中的石墨的中值粒径为1～20μm；
优选地，所述远离集流体的电极层中的石墨的中值粒径为10～60μm；
优选地，所述远离集流体的电极层中的石墨的中值粒径与靠近集流体的电极层中的石墨的中值粒径的比值≥1.3。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电池极片，其特征在于，所述靠近集流体的电极层中的粘结剂的分子量为100～50000；
优选地，所述远离集流体的电极层中的粘结剂的分子量为1000～500000。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电池极片，其特征在于，所述远离集流体的电极层中的粘结剂的分子量与靠近集流体的电极层中的粘结剂的分子量的比值≥1.1。
6.根据权利要求1-5任一项所述的电池极片，其特征在于，所述靠近集流体的电极层的厚度小于远离集流体的电极层的厚度；
优选地，所述靠近集流体的电极层的厚度为20～100μm；
优选地，所述远离集流体的电极层的厚度为50～400μm；
优选地，所述远离集流体的电极层的厚度与靠近集流体的电极层的厚度的差值为≥30μm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的电池极片，其特征在于，所述靠近集流体的电极层中的导电剂和远离集流体的电极层中的导电剂均为碳纳米管时，靠近集流体的电极层的碳纳米管的长度小于远离集流体的电极层中的碳纳米管的长度；
所述电池极片包括正极极片和/或负极极片。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的电池极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将靠近集流体的电极层材料涂覆于集流体表面，第一热处理，然后将远离集流体的电极层材料涂覆于靠近集流体的电极层表面，第二热处理，辊压，得到所述电池极片；
其中，所述靠近集流体的电极层材料和远离集流体的电极层材料各自独立地包括浆料和/或粉料。
9.根据权利要求8所述的电池极片的制备方法，其特征在于，所述靠近集流体的电极层材料和远离集流体的电极层材料为粉料时，第一热处理和第二热处理的温度各自独立地为150～400℃；
优选地，所述靠近集流体的电极层材料和远离集流体的电极层材料为浆料时，第一热处理和第二热处理的温度各自独立地为80～120℃。
10.一种电池，其特征在于，所述电池包括如权利要求1-7任一项所述的电池极片；
优选地，所述电池包括锂电池、钠电池或镁电池中的任意一种或至少两种的组合。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210125652.2A CN114464792A (zh) | 2022-02-10 | 2022-02-10 | 一种电池极片及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210125652.2A CN114464792A (zh) | 2022-02-10 | 2022-02-10 | 一种电池极片及其制备方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114464792A true CN114464792A (zh) | 2022-05-10 |
Family
ID=81413434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210125652.2A Pending CN114464792A (zh) | 2022-02-10 | 2022-02-10 | 一种电池极片及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114464792A (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111900392A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-11-06 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种正极片及含有该正极片的锂离子电池 |
| US20200381698A1 (en) * | 2017-11-24 | 2020-12-03 | Nec Corporation | Method for manufacturing electrode for secondary battery and method for manufacturing secondary battery |
| CN112103468A (zh) * | 2020-09-21 | 2020-12-18 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种负极片及包括该负极片的锂离子电池 |
| CN112582580A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-03-30 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种正极片及包括该正极片的锂离子电池 |
| CN112582581A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-03-30 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种正极片及包括该正极片的锂离子电池 |
| CN112599722A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-02 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种正极片及包括该正极片的锂离子电池 |
| CN112599721A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-02 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种正极片及包括该正极片的锂离子电池 |
| CN112820854A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-18 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种电极片及其应用 |
| CN113764625A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-12-07 | 蜂巢能源科技有限公司 | 硫化物硅基负极片及其制备方法、全固态锂离子电池 |
| CN113851609A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-12-28 | 蜂巢能源科技有限公司 | 硅基负极极片及其制备方法、全固态锂离子电池 |
-
2022
- 2022-02-10 CN CN202210125652.2A patent/CN114464792A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20200381698A1 (en) * | 2017-11-24 | 2020-12-03 | Nec Corporation | Method for manufacturing electrode for secondary battery and method for manufacturing secondary battery |
| CN111900392A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-11-06 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种正极片及含有该正极片的锂离子电池 |
| CN112103468A (zh) * | 2020-09-21 | 2020-12-18 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种负极片及包括该负极片的锂离子电池 |
| CN112582580A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-03-30 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种正极片及包括该正极片的锂离子电池 |
| CN112582581A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-03-30 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种正极片及包括该正极片的锂离子电池 |
| CN112599722A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-02 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种正极片及包括该正极片的锂离子电池 |
| CN112599721A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-02 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种正极片及包括该正极片的锂离子电池 |
| CN112820854A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-18 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种电极片及其应用 |
| CN113764625A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-12-07 | 蜂巢能源科技有限公司 | 硫化物硅基负极片及其制备方法、全固态锂离子电池 |
| CN113851609A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-12-28 | 蜂巢能源科技有限公司 | 硅基负极极片及其制备方法、全固态锂离子电池 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bauer et al. | Influence of dry mixing and distribution of conductive additives in cathodes for lithium ion batteries | |
| CN106099062B (zh) | 双包覆硅基复合材料Si@C@TiO2及其制备方法 | |
| CN110148708A (zh) | 一种负极片及锂离子电池 | |
| CN101457131B (zh) | 一种锂离子电池电极材料用水性粘合剂及其制备方法 | |
| US8951670B2 (en) | Adhesion of active electrode materials to metal electrode substrates | |
| CN104638240B (zh) | 一种锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法及其产品 | |
| CN101232091B (zh) | 一种锂离子电池正极浆料的制备方法及电池 | |
| CN104518200B (zh) | 一种含石墨烯导电胶层的锂离子电池正极片的制作方法 | |
| CN105720258B (zh) | 锂离子电池负极材料及其制备方法和应用、锂离子电池 | |
| CN106384807B (zh) | 一种锂离子电池正极片及其制备方法 | |
| CN111916678B (zh) | 一种高比能锂电池电极及其干法制备方法和锂电池 | |
| CN101174685A (zh) | 一种锂离子电池正极或负极极片及其涂布方法 | |
| CN109923697A (zh) | 用于锂离子电池的阳极浆料 | |
| CN103460453A (zh) | 蓄电设备用电极、电极用浆料、电极用粘结剂组合物以及蓄电设备 | |
| CN103928657A (zh) | 一种高功率锂离子电池极片及其制备工艺 | |
| CN111653739B (zh) | 一种制备高循环性能的锂电池SiO负极材料的方法 | |
| US20080113088A1 (en) | Water Adhesive, Preparation Method Thereof and Application in Manufacture of Positive Plate of Lithium Ion Battery | |
| CN102593444A (zh) | 一种碳包覆钛酸锂的制备方法及其产物 | |
| CN109950524A (zh) | 多晶型钼酸锌材料的合成方法及其在锂离子电池中的应用 | |
| CN113903981A (zh) | 锂离子电池及其制备方法和应用 | |
| CN106299245A (zh) | 硅基负电极及其制备方法和锂离子电池 | |
| CN109411114A (zh) | 一种适用于锂离子电池生产的超级导电膏及其制备方法 | |
| CN112447971A (zh) | 一种正极材料添加剂、活性材料、正极材料及其制备和在锂离子电池中的应用 | |
| WO2020241691A1 (ja) | 全固体電池及びその製造方法 | |
| JP2023528650A (ja) | ハイブリットキャパシタの正極、その調製方法および使用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |