[发明专利]一种厚膜锂电池的涂布工艺及厚膜锂电池

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种厚膜锂电池的涂布工艺及其所制备的锂电池，所述锂离子涂布过程包括如下步骤：先将预涂层电极涂布于集流体上，再在预涂层电极表面覆盖表面活性剂，而后再采用涂布的方式在表面活性剂上覆盖工作层电极。所述工艺方法适用于厚膜电池生产，避免因电极厚度增加导致的电极起皱、开裂、粉化等问题，且进一步提升电极内部致密性，有助于提高电池整体性能。本发明制备工艺简单，重复性好，可以大规模生产。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种厚膜电池的涂布工艺及制得的厚膜锂电池。

背景技术

作为新一代绿色高能量电池体系，锂离子电池具有放电平台高、循环性能长、对环境友好等特点，被广泛应用于各类数码产品、电动汽车等多个领域。而随着日益增长的商业化需求而言，目前制约锂离子电池的最大瓶颈在于能量密度。根据《汽车产业中长期发展规划》中提出，要求动力电池单体能量密度达到300Wh/kg。而目前商业化锂离子电池根据正极材料划分主要包括磷酸铁锂电池及三元锂电池，其单体能量密度分别仅为140-160Wh/kg和230-250Wh/kg。

提高锂离子电池能量密度主要方法包括采用新型体系，例如锂硫电池、锂空气电池等。锂硫电池理论比能量可达2600Wh/kg，但目前仍难以解决导电性差及穿梭效应等问题，而锂空气电池理论比能量则高达11430Wh/kg，与汽油的比能量相近，但其存在催化效率低、放电产物再分解等致命缺陷。另一种方法则采用克容量更高的正极材料，例如高镍三元材料、富锂锰材料等。这类高镍材料虽然通过提高镍元素的比例来提升材料理论克容量，但同时也会造成不可逆容量的提高以及安全性能的降低。其他方法则包括减少如壳体材料、电极集流体、电解液等非活性物质的比例来提高锂电池整体能量密度，而目前大多数厂家所采用的方法多是以牺牲电池循环性能或安全性能的前提来实现。

在提高锂离子电池能量密度的同时，其安全性能在一定程度上会有所降低。根据GB/T31485-2015规定，锂离子电池在过充、跌落、针刺等安全试验过程中应不起火，不爆炸。目前商业化电池中，大多数厂商采用的方式主要在壳体上安装安全阀等装置以延缓热失控时间，而非在电极本身设计上加以优化。

发明内容

本发明的一个目的是为了解决现有锂电池能量密度低和安全性能不高的缺陷而提供一种厚膜锂电池的涂布工艺，本发明大幅降低集流体材料等非活性物质比例来提高电池整体能量密度，同时以较厚的电极层作为延缓电池热失控的途径，提高安全性。

本发明另一个目的是为了提供该涂布工艺制得的厚膜锂电池。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种厚膜锂电池的涂布工艺，所述涂布工艺包括以下步骤：

S1：采用涂布方式在集流体上覆盖预涂层；

S2：采用涂布方式在步骤S1得到的预涂层上覆盖表面活性层；

S3：采用涂布方式在步骤S2得到的表面活性层上覆盖工作层；

其中，所述预涂层的厚度为5-1000μm，所述表面活性层的厚度为0.1-20μm，所述工作层的厚度为5-1000μm；所述预涂层与工作层均分为正极与负极。

作为本发明的一种优选方案，所述的涂布方式包括刮刀涂布，辊涂转移式涂布或狭缝挤压式涂布中的任意一种。

作为本发明的一种优选方案，所述的集流体中，正极集流体的厚度为5-100μm；负极集流体的厚度为3-100μm。

作为本发明的一种优选方案，所述正极的预涂层的配方与工作层的配方相同，所述配方为正极材料：粘结剂：导电剂＝60-99:0-20:0-20。

作为本发明的一种优选方案，所述正极材料包括镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂或镍钴铝酸锂中的任意一种；所述粘结剂包括聚偏氟乙烯，所述导电剂包括导电炭黑。