[发明专利]一种打孔锂离子电池极片和锂离子二次电池

说明书

本发明公开了一种打孔的锂离子电池极片和含有此种极片的锂离子二次电池。此种打孔极片拥有十分丰富的孔结构，且孔排列有序，这一方面增大了极片的孔隙率，有利于电解液的浸润和吸收，另一方面同时极大缩短了锂离子的扩散距离，有效减少了锂离子的传质阻力。因此，此种打孔极片可有效提高锂离子电池的克容量发挥、首次效率、放电容量、低温放电性能和循环性能。该打孔极片尤其适用于高涂敷量的锂离子电池极片，对电池的性能提升效果尤为明显。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种打孔锂离子电池极片和锂离子二次电池。

背景技术

随着对锂离子电池能量密度的进一步需求，高涂敷电池设计已成为一种提升能量密度有效的手段。然而，高涂敷的极片由于极片超厚，电解液不易渗透，导致了锂离子的扩散距离增长，使得电解液无法接触极片内部的部分活性物质，从而严重影响电池的容量发挥和循环寿命。为解决上述问题，多孔极片的设计已被证实时一种有效的改善方法。多孔极片由于孔径丰富、孔隙率高，易于吸收和存储电解液，极大减少了锂离子的扩散距离。因此，可明显提升锂离子电池的循环性能和倍率性能等。如公开号CN105633350A公开了一种多孔极片及其制备方法，此种多孔极片的制备需要前期在浆料中引入造孔剂实现，这样一方面减少了活性物质比例，导致容量部分损失，另一方面造孔剂的残留可能会影响电池其它方面性能。此外，引入造孔剂生成的孔为无序的孔结构，孔径差异显著，不利于电极的后续加工。因此，开发一种有序、易加工的多孔极片显得尤为重要。本发明所述的打孔锂离子电池极片无需引入造孔剂，仅需在极片碾压工序结束后，通过增添一道机械打孔工序即可获得所需的多孔极片。该种打孔极片孔径统一，打孔深度可调，孔隙率高，即满足实际的生产要求，又可有效提升锂离子电池的综合性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种打孔的锂离子电池极片和含有此种打孔极片的锂离子二次电池。通过有序孔结构的引入，大幅提升锂离子电池综合性能。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

一种打孔锂离子电池极片，在锂离子电池极片上具有肉眼可分辨的人造孔结构，为电极碾压工序结束后，通过机械加工的方式在极片表面打入密集的孔单元，形成打孔极片；所述锂离子电池极片包含了金属箔材层和在金属箔材表面涂敷的活性粉料层，其中，金属箔材层无通孔结构，而活性粉料层具有盲孔或通孔结构。进一步的，所述的肉眼可分辨是指通过眼睛或者借助普通放大镜可感知其存在性；所述的机械加工方式是指利用金属细针阵列模具通过机械方式在极片表面定点定速实施打孔。

进一步的，所述的金属箔材的可选类型包括铜箔或铝箔，金属箔材层不含盲孔或含有盲孔结构，盲孔深度0-30um。

优选的，最大盲孔孔深为金属箔材厚度的三分之二。

进一步的，所述的活性粉料层的主材成分主要包括钴酸锂、三元材料、富锂材料、磷酸铁锂、锰酸锂、钛酸锂、石墨及硅等中的一种或多种

进一步的，所述的活性粉料层具有通孔或盲孔结构，其中，单面活性粉料层的盲孔深度1-150um。

优选地，在单面活性粉料层的盲孔深度为单面活性粉料层厚度的四分之一至二分之一。

进一步的，所述的打孔极片具有一种或多种不同孔径的孔结构，打孔孔径分布在1-150um；优选地，打孔孔径在5-50um。

进一步的，所述的打孔锂离子电池极片上人造孔的孔隙率为10％-60％；优选地，孔隙率25％-45％。

所述的打孔锂离子电池极片在打孔过程中不严重影响电池极片的原始面密度，或仅发生低于1％改变量的微小影响。

本发明还公布一种锂离子二次电池，其正极或负极选用上述的打孔锂离子电池极片。

进一步的，该锂离子二次电池的负极极片中含有硅、硅合金、硅碳复合物、硅氧化物、硅碳氧化物中的一种或多种。