[发明专利]一种电化学电池电极、含有该电极的电化学电池及其制备方法

说明书

本发明属于石墨烯制备领域，特别涉及一种电化学电池极片，包括集流体和活性物质层，所述集流体与所述活性物质层之间设置有缓冲层，所述缓冲层的厚度为5nm～20μm；所述缓冲层含有粘接剂和导电剂，所述导电剂包括石墨烯，所述石墨烯的片层平面与所述集流体的平面夹角为θ，且夹角θ≥45°的石墨烯的质量占石墨烯的总量的比例大于或等于50％。此时，石墨烯倾向于垂直于集流体排布，因此涂布层与集流体之间通过石墨烯片层平面导通，能够最大限度的发挥石墨烯导电性能优良的特点，从而降低电池阻抗，减少发热量，提高电池安全性能。

技术领域

本发明属于电化学电池领域，特别涉及一种电化学电池电极、含有该电极的电化学电池及其制备方法。

背景技术

进入21世纪以后，各种电子器件产品如手机、笔记本、可穿戴设备等层出不穷，极大的丰富了广大用户的生活；同时，电动汽车及各类储能电站也如雨后春笋般迅速萌芽、发展、壮大。以上高科技产品，具有一个共同特征：需要高性能、低成本的电池充当储能部件。

现有的电池主要有一次电池和二次电池两大类；所谓一次电池，即无法反复充电的电池，主要包括碳锌电池、碱性电池、糊式锌锰电池、纸板锌锰电池、碱性锌锰电池、扣式电池(扣式锌银电池、扣式锂锰电池、扣式锌锰电池)、锌空气电池、一次锂锰电池等、水银电池；所谓二次电池，即可充电电池，主要包括二次碱性锌锰电池、镍镉充电电池、镍氢充电电池、锂充电电池、铅酸电池、太阳能电池。铅酸蓄电池可分为：开口式铅酸蓄电池、全密闭铅酸蓄电池。而从外包装角度分析，现有电池主要分为软包装电池及硬壳包装电池，由于软包装电池包装膜本身厚度小，可塑性大，被广泛的运用于各类高档一次电池和二次电池中。

然而随着生活品味的提高，人们对移动用电器提出了更高的体验需求：更轻、更薄、更小、更持久、更安全便是这些体验具有代表性的几个方面，而更安全、更持久又是其中最重要的体验之一，这就对储电器(电池)提出了更高的安全及能量密度需求；使用阻抗更低的电极片、能量密度更高的电极材料是解决电芯安全性能、提高电芯能量密度的有效方法。

对于现有电极材料而言，往往是能量密度越高，其充放电体积膨胀率越大，因此充放电过程中导致成品电芯电极涂层脱落的概率越高，从而导致电池循环性能变差。

对于现有的导电材料，石墨烯(Graphene)由于其特殊的二维片层结构，赋予了其具有已知材料中最优的导电性能；但是石墨烯的导电性能，主要体现在其在片层平面内；而在垂直于片层的面上的电阻较大。

有鉴于此，确有必要开发一种新的电化学电池电极，其不仅电阻率低，而且能够改善电池的循环性能。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供的一种电化学电池极片，包括集流体和活性物质层，所述集流体与所述活性物质层之间设置有缓冲层，所述缓冲层的厚度为5nm～20μm；所述缓冲层含有粘接剂和导电剂，所述导电剂包括石墨烯，所述石墨烯的片层平面与所述集流体的平面夹角为θ，且夹角θ≥45°的石墨烯的质量占石墨烯的总量的比例大于或等于50％。此时，石墨烯倾向于垂直于集流体排布，因此涂布层与集流体之间通过石墨烯片层平面导通，能够最大限度的发挥石墨烯导电性能优良的特点，从而降低电池阻抗，减少发热量，提高电池安全性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电化学电池极片，包括集流体和活性物质层，所述集流体与所述活性物质层之间设置有缓冲层，所述缓冲层的厚度为5nm～20μm；所述缓冲层含有粘接剂和导电剂，所述导电剂包括石墨烯，所述石墨烯的片层平面与所述集流体的平面夹角为θ，且夹角θ≥45°的石墨烯的质量占石墨烯的总量的比例大于或等于50％。

作为本发明电化学电池极片的一种改进，所述缓冲层的厚度为10nm～10μm；所述粘接剂的质量占所述缓冲层的质量的比例为0.5％～10％，所述导电剂的质量占所述缓冲层的质量的比例为90％～99.5％。