[发明专利]锂离子电池电极及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明涉及一种锂离子电池电极及其制备方法和锂离子电池，锂离子电池电极由集流体和位于集流体上的多层依次相互叠置的单层膜片构成；所述多层大于等于2层；每层单层膜片的电极活性材料具有不同的材料粒径，每层单层膜片中电极活性材料的粒径分布范围不大于10％；由集流体一侧向外侧，所述多层依次相互叠置的单层膜片的电极活性材料的平均粒径逐渐增大，且相邻两层单层膜片中，平均粒径的尺寸差异不小于50％。每层单层膜片还包括：导电剂和粘结剂；多层依次相互叠置的单层膜片的固含量、导电剂含量和粘结剂含量均由靠近集流体一侧向外侧呈递减分布。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种锂离子电池电极及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

随着电子产品和电动汽车市场的不断发展，为获取更长的待机时长和行驶里程，对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求。目前，有发展新型的电化学体系的电池，例如Li-S，Li-O₂等，但该新型该电池体系发展尚未成熟，工艺方法还有待进一步开发。也有在发展高容量电极材料体系，比如富锂锰基或高镍正极，硅碳和锂金属负极等，新电极材料具有高容量的同时也会存在其他的问题，比如稳定性差，在脱嵌锂过程中存在严重的膨胀等，影响电池的电性能。而电池结构设计在不改变基本电化学体系时，能进一步提升电池能量密度，成为一种可行性的普遍方法。

厚电极设计能最小化单体电芯的非活性成分比例，极大提升电极材料的活性负载，进而提升锂离子电池能量密度。但厚电极设计也存在一些问题，电极厚度增加会延长电子和离子的传输路径，导致电池倍率性能和反应动力学差等问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种锂离子电池电极及其制备方法和锂离子电池。本发明提供的锂离子电池电极为厚电极，本技术方案的厚电极具有较大的孔隙率和外侧膜层具有小的曲折度的设计，解决了厚电极带来的电解液浸润性差的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种锂离子电池电极，所述锂离子电池电极由集流体和位于集流体上的多层依次相互叠置的单层膜片构成；所述多层大于等于2层；

每层单层膜片的电极活性材料具有不同的材料粒径，每层单层膜片中电极活性材料的粒径分布范围不大于10％；

由集流体一侧向外侧，所述多层依次相互叠置的单层膜片的电极活性材料的平均粒径逐渐增大，且相邻两层单层膜片中，平均粒径的尺寸差异不小于50％；

每层所述单层膜片还包括：导电剂和粘结剂；

所述多层依次相互叠置的单层膜片的固含量、导电剂含量和粘结剂含量均由靠近集流体一侧向外侧呈递减分布。

优选的，所述多层依次相互叠置的单层膜片的固含量、导电剂含量和粘结剂含量具体为：

最靠近集流体一侧的单层膜片中的固含量为70％～90％，导电剂含量为5％～10％、粘结剂含量为5％～10％；最外侧的单层膜片中的固含量为45％～70％，导电剂含量为2％～5％、粘结剂含量为2％～5％。

优选的，所述多层依次相互叠置的单层膜片的总厚度为200μm～1000μm；各单层膜片中电极活性材料的粒径的总体范围从5μm～300μm。

进一步优选的，所述多层为2层；

靠近集流体一侧的单层膜片的厚度为100μm～300μm；

外侧的单层膜片的厚度为100μm～900μm。

优选的，所述每层单层膜片中电极活性材料的粒径分布范围为：

该层单层膜片中，电极活性材料的最大粒径与最小粒径之差与平均粒径的比值。

优选的，所述相邻两层单层膜片中，平均粒径的尺寸差异为：