[发明专利]一种锂离子电池极片及其制备方法，锂离子电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池极片的制备领域，具体涉及一种锂离子电池极片及其制备方法，锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因具有能量密度高、循环寿命长、绿色环保等特点被广泛应用于汽车、消费电子产品和储能等领域。目前人们对电池能量密度的要求越来越高，相应电池设计时对正负极极片的压实密度的要求越来越高；另一方面，处于电池成组的需要，对电池的一致性也提出了越来越高的要求。上述需求对锂电池正负极片的制备技术提出了更高的要求。

如图1所示，常规制片时，集流体1上的活性物质层2的涂布厚度在横向上和纵向上保持一致。如图2～图4所示，上轧辊30和下轧辊31经轧辊调节结构6调节后进行辊压，由于辊压机设备刚性及轧辊变形抗力的局限性，辊压时轧辊受力后会产生挠曲变形，导致极片辊压厚度呈现两端薄中间厚的现象。这样在压片后，极片两端部分压实较中间部分大，极片的两端区域会比中间区域先达到压实极限，而要使极片中间区域达到设计压实，极片的两端区域必然超过设计压实。

目前极片的设计压实已逼近材料的压实极限，因此极片经过辊压后经常出现因为两端区域压实过大而导致极片两端压死，极耳褶皱严重，生产频繁断带等问题，最终只能降低压实密度或者忍受大量的极片损失，而且压实密度一致性较差，对电池的一致性影响较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池极片，从而解决现有极片容易出现极片两端过压的问题。本发明同时提供上述锂离子电池极片的制备方法及使用上述极片的锂离子电池。

为实现上述目的，本发明的锂离子电池极片的技术方案是：

一种锂离子电池极片，包括集流体和活性物质层，在垂直于辊压前进方向上，极片两端部分的面密度小于中间部分的面密度。

本发明的提供的锂离子电池极片，通过极片两端和中间部分面密度的差异化设计，使极片两端和中间部分在辊压时压实差异减至最小，提升压实密度的一致性，将极片整体的压实密度提升到极限，进而提高电池能量密度与一致性，同时避免因极片两端压实过大导致的褶皱、压坏等现象。

活性物质层包括厚度不变的中间段和位于中间段两端的厚度减薄段，极片上厚度减薄段的面密度小于中间段的面密度。中间段即对应常规制片所得极片上的中间区域，该区域上活性物质层的厚度均匀一致。在极片制作时，通过在厚度减薄段减少活性物质的使用量，进而减小厚度减薄段的面密度。

在远离中间段的方向上，厚度减薄段上活性物质层的厚度逐渐减小。通过厚度减薄段上活性物质层厚度的均匀减小，可以实现面密度的均匀递减，经辊压后获得面密度一致性更好的极片。

厚度减薄段上活性物质层的厚度为d1，对应的面密度为a1；中间段上活性物质层的厚度为d2，面密度为a2；集流体厚度为d3，则a1、a2、d1、d2、d3满足a2÷(d2-d3)＝a1÷(d1-d3)。在该设计原则下优化中间段和厚度减薄段的参数设置，可达到中间段和厚度减薄段的一致性最佳。

优选的，面密度减小值μ＝a2-a1≤50g/m²。厚度减薄值Y＝d2-d1≤30μm。厚度减薄段沿垂直于辊压前进方向上的长度为X，1mm≤X≤100mm。以上参数值根据压实大小与轧辊的刚性与变形抗性进行选择，面密度、厚度从中间到边缘逐渐减小，直至在极片边缘部位，面密度、厚度减至最小。

本发明的提供的锂离子电池极片，减小了极片不同位置的压实密度差异，提升电池的一致性，有助于提高极片的整体压实密度，进而提高电池能量密度；此外，本发明的锂离子电池极片在辊压时受力均匀性好，可避免轧辊的局部变形磨损，提高轧辊的使用寿命。

本发明的锂离子电池极片的制备方法的技术方案是：

一种锂离子电池极片的制备方法，包括：在垂直于辊压前进方向上，按面密度中间大两端小的方式涂覆活性物质层，再经干燥、辊压，即得。

所述面密度中间大两端小的方式是通过减薄位于两端的活性物质层的涂覆厚度实现的。优选的，减薄区域的活性物质层的厚度沿远离极片中部的方向逐渐减小。

减薄参数的优选设置与上述锂离子电池极片的设置参数相同，在此不再详述。

本发明的锂离子电池极片的制备方法，通过制作极片时活性物质层涂覆厚度的差异化设计，改善极片辊压性能，减小极片不同位置的压实密度差异，提升电池的一致性。

上述方法制备的锂离子电池极片可制作成正极片和/或负极片，经进一步组装后制成锂离子电池。