[发明专利]一种锂离子电池极片的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，更具体地说，本发明涉及一种具有大的表面孔隙率的锂离子电池极片的制备方法。

背景技术

近几年来，各大电池终端厂商都在竞相推出各种轻薄、平板形的电子产品，如ipad，iphone，乐phone和kindle等。随着消费群体对电子产品的体验要求的不断增长，电子终端厂商赋予了电子产品更加丰富的功能，产品的显示屏也越来越大，这些导致的结果就是要求移动电源做成超薄型，同时又要保持高能量。从目前市场来看，锂离子电池是移动电子终端采用得最多的可循环充放电电源。众多锂离子电池制造商也在不断地加速轻薄而高能量密度型的锂离子电池的开发进程。

假如材料体系选择一定，即正极活性物质，负极活性物质，电解液一定，那么，从电池设计的角度来讲，要使电池既轻薄，能量又高，其中一个最直接的手段就是增加极片的压实密度。另一个很好的手段就是增加极片的厚度，以减少集流体、隔膜等辅助材料在电池厚度方面的负面贡献。

但是，增加极片的压实密度，极片中的孔隙率将降低，从而导致极片的电解液吸收能力变差，电解液在极片中的流通不畅，进而影响电池的充放电性能，如极化增加、低温析出锂枝晶等。

而若采用增加极片的厚度的方法，将会增加电解液在极片表层和极片内层的浓度梯度，进而导致锂离子电池在充放电的过程中极化增加，活性物质的容量发挥不充分等。

另外，本发明的发明人在研究过程中发现，极片在压制的过程中，表面的孔道大量被堵塞，这更加妨碍了极片对电解液的吸收。

有鉴于此，确有必要提供一种具有大的表面孔隙率的锂离子电池极片的制备方法，以增强电解液在极片中的浸润性能，改善锂离子电池的电化学性能。

发明内容

本发明的发明人在经过大量试验研究后发现，现有技术中极片经过压实后，导致电解液在极片中流通不畅的区域主要集中在距离极片表面的少于30μm的表面层。这将导致以下不利后果：一方面，在电池制作的过程中，电解液对极片的浸润性变差，完全浸润通常需要较长时间，这将导致电池生产工序时间增长，生产效率低下；另一方面，由于极片表面孔隙率的低下，导致电池在充放电过程中，锂离子在极片中的穿梭将变得困难，即将降低电池的倍率充/放电性能、低温性能等。

基于以上问题，本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种具有大的表面孔隙率的锂离子电池极片的制备方法，以增强电解液在极片中的浸润性能，改善锂离子电池的电化学性能。

为了达到上述目的，本发明采用如下方案：

一种锂离子电池极片的制备方法，包括以下步骤：

在集流体上涂覆含有活性物质的浆料，烘干，得到待处理极片；

在待处理极片的至少一个表面上放置缓冲材料层；

将设置有缓冲材料层的待处理极片通过压辊进行压制后，分离缓冲材料层和极片。

本发明在极片压实过程中增加缓冲材料层，对缓冲材料层与极片共同进行压制，可有效改善极片表面的孔道结构，在该极片表面滴50uL电解液溶液(溶剂为质量比为1∶1的碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯的混合物，溶质为1M LiPF₆)时，电解液液珠被极片完全吸收时间不超过3min，其原因在于，采用本发明的方法对缓冲材料层和极片共同冷压以后，极片表面的孔道结构得到完好的保护，表面孔隙率显著增加，当电解液滴加到电解表面以后，更容易渗透到极片表面的内部。

本发明中由于缓冲材料层的存在，当极片和缓冲材料层一起经过压辊进行压实时，可以把极片和缓冲材料层当成一个整体，即极片出现了一个新的表面层，那么在压实的过程中真正的极片表面变成了极片与缓冲材料层整体的内层，因而缓冲材料层起到了保护极片表面的孔道结构的作用，进而可确保电解液在极片中的流动更畅通，锂离子的动力学过程更加容易，电池的极化更小，从而提高了电池的生产效率，提高了活性物质的质量比容量发挥，改善了电池的倍率充/放电性能和低温性能。

由于极片对电解液的吸收时间大大缩短，在电池制作过程中就可以提高电解液的注入速度也不会有电解液溢出的风险。因此，采用本发明的方法，可大大提高电池的生产效率。

作为本发明锂离子电池极片的制备方法的一种改进，所述缓冲材料层为高分子薄膜层。高分子薄膜层具有一定的柔性，可以起到保护极片表面孔道结构的作用，同时又不会对极片表面造成损伤。

作为本发明锂离子电池极片的制备方法的一种改进，所述缓冲材料层具有多孔结构。

作为本发明锂离子电池极片的制备方法的一种改进，所述缓冲材料层的材质为聚烯烃、卤代聚烯烃或聚酯化合物。