[发明专利]一种锂离子二次电池极片及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及锂离子二次电池领域，尤其是涉及一种含有短纤维作为极片浸润调节剂的锂离子二次电池极片及其制备方法和应用。锂离子二次电池极片，包括：集流体；以及活性材料层，涂覆在集流体上；所述活性材料层中添加极片浸润调节剂；其中，极片浸润调节剂为短纤维，所述极片中短纤维浸润调节剂含量为0.1%‑1%。本发明中在极片中引入短纤维作为浸润改进剂，改善了电解液对极片的浸润速度和效率，同时提高了极片中导电剂的分散均匀性，有效降低了电池的阻抗，提高了电池倍率性能和循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池领域，尤其是涉及一种含有短纤维作为极片浸润调节剂的锂离子二次电池极片及其制备方法和应用。

背景技术

随着动力电池和储能电池的发展，锂离子二次电池的能量密度需要进一步提升以满足日益增长的储能需求。而为了获得高能量密度的二次电池可以从提高电池工作电压和活性物质容量两方面改进，实际电池生产中则可以通过提升极片中活性物质的面密度提高电池的能量密度，最终制备的极片厚度会随之增加。

现有的常规液态电解质（如1 M LiPF₆、EC/EMC）具有较低的粘度，一般小于10厘泊，其在48小时之内即可浸润厚极片，但常规液态电解质具有易燃等安全隐患；高浓度锂盐不燃电解质以及原位固化电解质可以提高电解质的安全性，但高浓度锂盐不燃电解质以及原位固化电解质的前驱体溶液均具有较高的粘度，其粘度在几十至几百厘泊（NatureEnergy，2018，3, 22–29），需要远超过48小时的时间来浸润极片，且浸润的均一性不佳，极片浸润效果差会导致电池的内阻增加，导致电池化成和循环过程中容量衰减加速。

发明内容

本发明为了解决高安全、高浓度、高粘电解液体系对于厚极片浸润耗时长、浸润一致性差的问题；进而提供一种使用短纤维作为极片浸润改性剂的极片及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用技术方案：

一种锂离子二次电池极片，包括：集流体；以及活性材料层，涂覆在集流体上；所述活性材料层中添加极片浸润调节剂；其中，极片浸润调节剂为短纤维，所述极片中短纤维浸润调节剂含量为0.1%-1%。

所述短纤维表面具有促进高粘度电解液对极片的浸润的功能结构。

所述活性材料层为按重量百分比计，85%-95%活性物质、1%-10%导电剂、1%-4%粘结剂和0.1%-1%短纤维。

所述短纤维为经表面功能化处理带有表面功能结构的纳米纤维；纳米纤维为纳米聚芳砜酰胺纤维、纳米碳酸钙晶须、金属氮化物纳米纤维或金属氧化物纳米纤维中的至少一种成分；表面功能结构为磺酸基团、羧基基团、季铵基团、，其中1≤n≤50；所述的短纤维的直径为4nm-500nm（优选为4nm-100nm），长度为200nm-10000nm（优选为500nm-10000nm）。

所述的短纤维可以通过物理方法或化学方法将官能团修饰至纳米纤维表面，其中物理方法包括高速搅拌法、球磨法、溅射法、静电纺丝法，化学方法包括溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、水热法、溶剂热法。

所述的纳米聚芳砜酰胺纤维，优选直径为10-100纳米，优选长度为500-10000纳米。

所述的金属氮化物纳米纤维为氮化钛纳米管、氮化钼纳米纤维、氮化钒纳米纤维、氮化铌纳米纤维、氮化钨纳米纤维，优选直径为4-100纳米，优选长度为500-10000纳米。

所述的金属氧化物纳米纤维为二氧化钛纳米线、二氧化钛纳米管、二氧化硅纳米线、氧化铝纳米线、氧化铜纳米线、氧化镍纳米线、氧化钼纳米线、氧化钨纳米线、氧化钒纳米线、氧化锰纳米线，优选直径为4-100纳米，优选长度为500-10000纳米。

所述的活性物质为正极活性物质或负极活性物质。