[发明专利]一种锂离子二次电池的干法正极极片及其制备方法

说明书

本发明属于锂电池正极极片制备技术领域，具体涉及一种锂离子二次电池的干法正极极片及其制备方法。本发明所提供的锂离子二次电池的正极极片为夹层结构，顺序依次为：电极涂层、金属箔、电极涂层；所述电极涂层包括：载体及负载于载体内部或表面的正极主材和导电剂；所述载体为PTFE无纺布。本发明通过改变正极极片的复合方式，提高了极片中活性物质的负载量及活性物质和PTFE在极片中的分散均匀性，从而显著降低了极片的电阻，提高其电性性能；同时由于不涉及有机溶剂，无NMP废气排除，且电池物料成本节省5‑10％；因无烘干工序，制造成本节省40‑60％。

技术领域

本发明属于锂电池正极极片制备技术领域，具体涉及一种锂离子二次电池的干法正极极片及其制备方法。

背景技术

锂离子二次电池的正极极片的制备流程为：配料→合浆→涂布→热压→分切；其中关键步骤为合浆与涂布工序。而目前合浆主要通过湿法制备工艺完成合浆，即通过添加有机溶剂实现配料混合；例如，最常用的正极极片的合浆过程为：将活性物质、导电剂、粘结剂PVDF(聚偏氟氯乙烯)均匀混合，逐步向其中加入有机溶剂NMP(N-甲基吡咯烷酮)，配制一定固含量的浆料。所得浆料再经涂布机挤压喷涂金属集流体表面，烘干，进入下一工序。

然而，现有采用湿法制备工艺的合浆与涂布工序存在的问题主要有：

(1)有机溶剂NMP用量大，单价高，回收后的NMP无法重复利用，导致电池制造成本偏高；

(2)在烘干过程中会有一部分有机溶剂NMP以废气形式排除，有污染环境的可能；

(3)烘干后，会有微量有机溶剂NMP残留在正极极片中，裂化电池性能；

(4)随着有机溶剂的回收，粘结剂在烘干过程中会上浮，增加了电池电阻率，降低了电池性能；

(5)烘干工序占电池制作过程总能耗的40-55％，导致电池制造成本偏高。

为了解决湿法制备工艺存在的问题，现有技术提出在不借助溶剂的条件下完成电极材料的混合，如CN111725477A，该方法通过化学气相沉积或静电喷涂方式在活性颗粒外层生长石墨烯，再通过静电喷涂将聚合物粘结剂包裹在活性颗粒和石墨烯的外层，得到混合均匀的干性材料。但该方法的干性材料的制作成本较高，且也未给出该此层结构的干性材料与金属箔复合形成极片的制备方式；由于该方法所采用的粘结剂包覆形式，基于目前正极极片的制备技术，本领域技术人员还难以获得电阻较低的正极极片。

发明内容

本发明的第一方面提供一种锂离子二次电池的正极极片，其具有较低的电阻，且由于制备原料中不涉及有机溶剂，避免了因有机溶剂使用所带来的一系列问题，如污染环境、溶剂残留、粘结剂上浮、烘干能耗大等问题。

本发明提供一种锂离子二次电池的正极极片，其为夹层结构，顺序依次为：电极涂层、金属箔、电极涂层；

所述电极涂层包括：载体及负载于载体内部或表面的正极主材和导电剂；所述载体为PTFE(聚四氟乙烯)无纺布。

现有技术以常规无纺布作为载体，通过溅射方式在无纺布内部或表面涂覆金属浆，进而形成金属层，获得集流体。该集流体具有电阻较低、质量更轻等优点，将其通过粘结剂负载活性物质，可提高锂离子电池的充放电性能。然而，本发明研究发现，由于金属层的存在导致该集流体在后续电极极片制备过程中对活性物质的负载量较少，且活性物质及粘结剂在载体中分散不均匀，所得极片的电学性能无法达到预期。

为此，本发明提出新的复合结构，即以PTFE无纺布为载体，负载正极主材和导电剂等活性物质，形成电极涂层；再将电极涂层与金属箔以三明治结构复合形成电极极片。本发明通过改变极片复合结构，提高了极片中活性物质的负载量，以及活性物质和PTFE在极片中的分散程度，从而显著降低了极片的电阻，提高其电性性能；同时原料中不涉及有机溶剂，避免了湿法制备工艺中存在的问题。