[发明专利]一种电池的电极极片及其制备方法和电池

说明书

本发明涉及一种电极极片及其制备方法和电池。本发明可根据需要选择不同的浓度变化曲线，提高电池性能。一方面，本发明能够更有效减少集流体与活性物质材料的接触电阻，并且直接使用非涂炭的裸集流体，减少了集流体的采购成本。另一方面，本发明减少与电解液发生副反应的活性点位，降低电池产气量，减少内部活性物质快速溶出到极片表面而导致的活性物质损失、电池极化增加，能够防止电池循环寿命减少。

技术领域

本发明涉及电池电极极片技术领域，具体涉及一种活性物质浓度可变的电极片及其制备方法和电池。

背景技术

现今，电池极片的制造工艺是采用一次性涂覆工艺技术，将电极浆料均匀涂布在集流体上，获得的是活性物质(电池的正极材料或者负极材料)浓度在涂层内平行于集流体表面和垂直于集流体表面都是分布均一的电极片。

由于极片涂层中电池活性材料的导电性比导电剂(导电剂包括各种导电碳、导电金属颗粒、导电金属氧化物、导电有机化合物等)低很多；通常为了提高电池能量密度，导电剂添加量很少(<10％)，因此垂直于集流体方向的均一浓度涂布，活性物质涂层与集流体接触界面导电碳含量很低，直接导致活性物质涂层与集流体的接触电阻增加。

目前为了解决这一问题而广泛采用涂炭集流体，但是涂炭集流体会导致集流体生产成本增加；另外涂炭集流体为了实现牢固的碳层黏附，粘合剂添加量很大(大于10％)，而粘合剂通常都是不导电的有机高分子材料，涂炭后的表面粗糙度增加不多，与再次涂布的活性物质涂层接触面积有限，因此对解决活性物质涂层与集流体之间接触电阻问题能够起到的效果也是很有限的。

另外当电极极片上涂层表面上(极片涂层最上层)活性材料浓度过大时也会因为其导电性较低引起电池内阻增加极化增大；同时活性材料暴露更多的活性点也导致电解液的副反应增多，产生更多气体引起电池涨气；第三，极片涂层表面活性物质浓度过大，由于一些电池活性物质在放电过程中易溶解、体积变化过大，而导致表面活性材料脱落极片导电骨架，引起活性物质流失，电池内阻增加。

为了解决上述技术问题，如果能够在电池极片的垂直方向实现活性物质浓度可调，并且生产这样的电池极片的涂布方法能够较为简单的实现，将带来很大的实用价值。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种集流体表面的垂直方向上活性物质浓度可变的电极极片及其制备方法。

通过本发明提供的电极片能够降低集流体的生产成本、减少活性物质涂层与集流体之间接触电阻，和/或减少电池极化和电解液副反应。在绿色环保电池以及使用电池的领域均具有广泛的应用前景。

(二)技术方案

本发明提供了一种电池的电极极片，所述电极极片包括：集流体，以及直接涂布于所述集流体表面的含活性物质的电极材料涂层，其中，所述活性物质在所述电极材料中的含量沿所述涂层的厚度方向变化。

根据本发明优选的电极极片，所述涂层包括至少两层子涂层，其中，贴近所述集流体表面的子涂层中的活性物质的含量低于与其相邻子涂层中的活性物质的含量，和/或，位于所述涂层表层的子涂层中活性物质的含量低于与其相邻子涂层中活性物质的含量。

根据本发明的电极极片，其中所述涂层中的活性物质的含量均在相应电极材料对应的含量范围内，即均在其可以实施的含量范围内的高低变化。

本发明所述的电极极片，可以是正极极片也可以是负极极片。

本发明所述电极材料为用于制造电池的正极材料或者负极材料。正极材料可以是所有电池的正极材料，电池可以是锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池、镁离子电池、锂硫电池。负极材料可以是所有类型电池的负极材料，电池可以是锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池、镁离子电池、锂硫电池。