[发明专利]具有良好电化学性能的厚电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，更具体地说，本发明涉及一种具有良好电化学性能的厚电极及其制备方法。

背景技术

目前，随着科学技术的不断进步，锂离子电池的应用领域也迅速扩展，已经从最初的手机、摄像机等便携式移动设备扩展至电动自行车、电动汽车等大功率高能量要求的大型电动设备。因此，对锂离子电池的设计和制作工艺的要求也越来越高。

电动自行车和电动汽车等大型设备要求锂离子电池具有高的能量密度。从设计的角度考虑，能够提高能量密度的理想方式是增加活性物质的含量，提高电极极片的厚度。但是，在实际应用过程中，电极极片的厚度会因为受电池性能恶化的制约而无法大幅增加。如何在保证锂离子电池性能的前提下尽可能增加电极极片的厚度，已经成为影响锂离子电池应用前景的一个重要问题。

例如，中国发明专利申请CN 200910261533.4公开了一种用于可充电锂离子电池的电极，通过电极中电导率不同的设计，可避免极片表面出现裂纹导致电化学性能差的问题。但是，该发明专利申请的设计仅考虑了导电物质对极片产生的影响，忽略了厚电极由于厚度过大带来的其他问题。采用厚电极的锂离子电池通常用于大电流充放电的大型电动设备，因此在大电流充放电状态下必须解决极片内部浓差极化大、倍率性能差的问题，仅仅通过极片中电导率的不同设计还无法使厚电极具有良好的电化学性能。

中国发明专利申请CN200580027135.6也公开了一种电极结构及其制造方法，该电极结构的特点在于：具有从内(靠近集流体)到外(远离集流体)方向降低的非均匀的孔隙率。这种电极结构能够提高电极活性物质的利用率，以提高容量和功率。但是，在电池的充放电循环过程中，锂离子在电极极片中的传输是从外(远离集流体)到内(靠近集流体)，如果采用从内(靠近集流体)到外(远离集流体)方向降低的非均匀的孔隙率的结构设计，在充放电循环进行一段时间后，小孔隙率的极片外层无法保留充足的电解液用于锂离子的传输，因此会降低极片外层电化学性能的持续发挥。

有鉴于此，确有必要提供一种具有良好电化学性能的厚电极及其制备方法。

发明内容

为了充分发挥厚电极的电化学性能，在设计时，一方面要全面考虑极片厚度对电池性能的影响(如电解液的浸润性差、极片的大电流倍率性能差和循环性能差)，另一方面还要考虑到具有良好电化学性能的厚电极的制备过程容易实现，尽量与现有工艺水平保持一致。

本发明的发明目的在于：提供一种具有良好电化学性能的厚电极及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种具有良好电化学性能的厚电极，其包括集流体与分布在集流体上含有活性物质和导电物质的电极膜片，电极膜片包括靠近集流体的内层膜片和远离集流体的外层膜片，电极膜片的厚度大于300μm，从内层膜片到外层膜片电极膜片的孔隙率增加。

作为本发明厚电极的一种改进，所述内层膜片的孔隙率为5%~10%，外层膜片的孔隙率为15%~30%。

作为本发明厚电极的一种改进，所述电极膜片的厚度为300 ~3000μm。

作为本发明厚电极的一种改进，所述内层膜片的离子转移电阻小于外层膜片的离子转移电阻。

作为本发明厚电极的一种改进，所述电极膜片还含有用于传输或存储电解液的电解液传导物质。

作为本发明厚电极的一种改进，所述电解液传导物质为碳纳米管和/或碳纤维。

作为本发明厚电极的一种改进，所述内层膜片的厚度为厚电极厚度的1%-90%，外层膜片的厚度为厚电极厚度的10%-99%。

作为本发明厚电极的一种改进，所述厚电极为正极，所述电极膜片还含有金属氧化物，金属氧化物包覆在所述活性物质颗粒的表面。

作为本发明厚电极的一种改进，所述内层膜片中导电物质的质量含量为2%~10%，外层膜片中导电物质的质量含量为0%~5%。

作为本发明厚电极的一种改进，从内层膜片到外层膜片所述电极膜片的电导率减小。

作为本发明厚电极的一种改进，所述内层膜片和外层膜片的导电物质相同，且内层膜片中导电物质的含量大于外层膜片中导电物质的含量。

为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种具有良好电化学性能的厚电极的制备方法，其包括以下步骤： 

a) 提供集流体；

b) 提供电极膜片组合物，电极膜片组合物中含有活性物质和导电物质；

c) 在集流体上涂覆一层或多层步骤b)的电极膜片组合物，经造孔和/或烘干，形成内层膜片，以及