[发明专利]一种电极及其制备方法

说明书

本发明涉及一种电极制备方法，在制备电极过程中，将集流体上的电极活性物质层分成两个以上与集流体平行的待涂布层进行分层涂布；并且以该集流体为基本面，根据各待涂布层相对该基本面的距离不同，相应选择不同粒径的电极活性材料配制该待涂布层的电极活性物质浆料，使烘干后整个电极活性物质层中各部位的孔隙率接近一致。由此保证电极活性物质层各处储存电解液的能力相当，以提高电池容量和容量保持率。本发明还涉及上述方法制备的电极。

技术领域

本发明涉及锂离子电池生产技术领域，尤其是一种电极制备方法和采用该方法制备的电极。

背景技术

电极包括集流体和附着在集流体上的电极活性物质层，其制备过程为：将电极活性物质浆料(由电极活性材料+粘合剂+导电剂在溶剂中共混制成浆料)涂布到集流体上，再加热干燥去除溶剂后制得电极。现有涂布技术是根据锂离子电池的性能参数确定涂布厚度范围，然后将电极活性物质浆料按照该厚度范围涂布到电极表面。在涂布过程中，需尽量保证电极活性物质层靠近隔膜一侧和靠近集流体一侧组分保持一致，以保证电极活性物质层内各处的材料组分和性质保持一致性。

现有技术中，相关技术人员为了保证电极活性物质层内各部位材料的一致性，在制备电极时，会着重注意配制得到均匀性好的电极活性物质浆料，并在涂布过程中保证涂布的均匀性。而为了得到均匀性好的电极活性物质浆料，相关技术人员通常会选择使用颗粒粒径均一的电极活性材料与粘合剂及导电剂在溶剂中充分搅拌混合，来配制电极活性物质浆料。然而，在电极的制备过程中，除配制电极活性物质浆料和涂布浆料之外，还包括加热烘制的处理步骤。在这个过程中，涂布了电极活性物质层的电极在烘箱中，其电极活性物质层的外层受热与内层受热程度不一致、溶剂脱离浆料时是从底部向上运动，导致所形成的电极极片的电极活性物质层内部的孔隙不均，影响了电极物质层内部各部位储存电解液的能力。然而，目前鲜有相关技术人员注意到这个实际问题并提出解决方案。具体原因为，电极在烘箱中受热时(120～200℃)，由于溶剂在挥发的过程中，形成气泡不断上升或膨胀，将上升途中的材料颗粒推开形成气孔，而气泡在上升过程中不断膨胀气泡越来越大，因此外层(靠近隔膜侧电极活性物质易形成较大的孔隙，同时外层直接受热、受热强度较大等因素，导致其易结块，因此外层电极活性物质中很容易得数量稀少的大孔隙，而内层(靠近集流体侧)相对形成较小的孔隙，两者孔隙的不同导致能贮存电解液的量不同，电解液在循环过程中会不断消耗，因此电解液的量的不均匀导致循环寿命的降低。经发明人切开电极切面进行孔隙特征(孔隙特征包含孔隙率和孔隙尺寸，在本申请中孔隙尺寸简称孔隙)的测试，结果也显示，与靠近隔膜侧的电极活性物质层相比较，靠近集流体侧的孔隙较小但孔隙率较大。而孔隙率是直接影响电解液容纳能力的重要参数，也决定了电极活性物质与电解液离子交换的活性强弱。

极片上电极活性物质层中的孔隙可储存电解液，因此若电极极片靠近隔膜侧(外侧)和靠近集流体侧(内侧)孔隙特征不一致，将会导致锂离子二次电池内部储存电解液的能力不同，在循环消耗电解液的过程中，一些少电解液的区域(即孔隙率更低的区域)，电解液将首先被消耗完，导致该区域的容量无法发挥出来。对比具有均匀孔隙的极片，极片孔隙率小的电极极片中的电解液在循环消耗后会导致贮存电解液的极片中电解液消耗殆尽后，导致极片中无法导电，导致区域性的容量无法发挥，然后导致整体的容量降低，循环稳定性差。

发明内容

本发明的目的是一种电极制备方法，解决电极极片上电极活性物质层中孔隙不均匀的问题，使整个电极活性物质层中各部位的孔隙特征尽可能均匀和一致，使该电极活性物质层中各处储存电解液的能力接近，从而提升锂离子二次电池的循环寿命。本发明还提供该方法制备的电极。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种电极制备方法，是在制备电极过程中，将集流体上的电极活性物质层分成两个以上与集流体平行的待涂布层进行分层涂布；并且以该集流体为基本面，根据各待涂布层相对该基本面的距离不同，相应选择不同粒径的电极活性材料配制该待涂布层的电极活性物质浆料，使烘干后整个电极活性物质层中各部位的孔隙率接近一致。