[发明专利]一种锂离子电池极片及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种锂离子电池极片及其制备方法和用途，所述方法包括：(1)向碾压后的极片表面涂覆溶剂，得到预处理的极片；(2)将步骤(1)得到的预处理极片进行烘干，得到所述的锂离子电池极片。所述极片孔径从集流体到极片表面逐渐变大，呈“喇叭”状梯度分布；本发明还提供一种提升电极孔隙率的方法，通过向碾压后的极片表面涂覆溶剂得以实现。本发明提供的极片保证高载量的同时，极片的孔隙率为32％以上，确保离子的扩散和活性物质的充分利用，解决极片在满充状态下，表面出现过充现象而导致的电位不平衡问题，同时解决表面极化较大，出现“过劳”现象，导致内部活性物质未完全发挥作用的问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池极片及其制备方法和用途。

背景技术

锂离子电池是一种能量密度和功率密度高、循环寿命长、自放电小、无记忆效应的环保电池，已经被广泛用于智能手机、笔记本、平板电脑等便携式电子设备、电动汽车和储能等领域。随着社会经济的发展，对锂离子电池的比能量、寿命和安全性提出了更高的要求。

目前，提高锂离子电池的能量密度是锂离子电池发展的重要方向之一，最直接的手段就是采用较大的涂覆厚度和较高的压实密度的电极，使得单位面积内活性物质的量变多，降低非活性物质所占的比例。但是，这种厚电极技术极片工作时，离子扩散受到限制，使得极片表面的界面在满充状态下会提前出现过充现象，而此时极片内部的活性物质并未达到完全嵌入的状态，电位不平衡，因此会造成表面锂析出的现象；而充电时正极电位越高，负极越来越低，但在负极表面的电流最大，极化越大，液相极化也最大，使得负极片表面出现“过劳”现象，内部物质并未完全发挥作用。为了在保证高载量的同时确保离子扩散速度以及活性物质的充分利用，设计和优化电极的微观结构更加重要。

目前，日本一家设备公司通过对设备进行改造，使收卷极片通过表面带有“毛刺”状的收卷辊，通过机械摩擦的方式改变负极涂覆层表面的结构状态，进而起到打开极片表面由碾压造成的表面过压的情况，达到改善负极片表面孔隙分布的效果。实际使用中通过传统机械摩擦的方式对极片易造成脱粉，掉料现象，影响极片在实际使用中的性能发挥。另外通过改变不同目数的辊所带来的成本也会提高。

Huang等采用超音速悬浮液雾化和自动喷涂沉积工艺制备双层涂层，首先在集流体上制备一层厚度约6.1μm的多孔钛基材料涂层，材料粒径约200nm，孔径40nm，然后再在上面沉积一层无孔钛基材料。多孔TiO₂内部孔洞有利于锂离子的扩散，从而提高倍率特性。(Atwo layer electrode structure for improved Li Ion diffusion and volumetriccapacity in Li Ion batteries.Huang C,Young N P,Zhang J,et al.Nano Energy,Vol31,pp:377-385,2016.)该文章采用双层电极结构能够同时保证高体积能量密度和高功率密度特性，但是降低了电极的压实密度。

鉴于现有技术存在的问题，如何在不改变电极涂覆厚度和压实密度的前提下，不破坏电极表面结构，提升电极表面孔隙率，有利于液相的传输，促进极片在工作状态下表面和内部的电位平衡，避免电极表面锂析出，同时降低电极表面极化现象，改善表面“过劳”现象，成为亟待解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种锂离子电池极片及其制备方法和用途。所述方法采用对碾压后的极片表面涂覆水性的溶剂，再通过烘干时溶剂挥发，使得极片表面会疏松，起到扩充表面孔隙的效果，使得极片表面孔隙率变大，有利于液相的传输，解决了电极表面的界面出现过充现象导致表面和内部的电位不平衡，造成锂析出的问题，同时降低电极表面层的极化现象，改善表面“过劳”现象。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种锂离子电池极片的制备方法，包括以下步骤：