[发明专利]一种促进电解液浸润的正极极片结构及其制备方法和应用

说明书

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种促进电解液浸润的正极极片结构及其制备方法和应用。本发明制备方法包括：将金属网平放在锂电池正极极片表面，通过辊压机进行辊压，将金属网压入锂电池正极极片，然后移除金属网，即可得到正极极片结构，正极极片被金属网中的金属丝压到之处为沟道结构，未压之处为阵列单元。本发明通过利用金属网在平板正极上压制阵列沟道图案，获得的阵列沟道结构正极极片相较于平板正极极片，提供了大量的电解液传输通道，大幅缩短了其传输距离，有助于大幅减少电解液浸润时间，使电池内部充分浸润，同时增大了比表面积，能够降低电流密度，具有广阔的市场前景。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种具有沟道结构的锂电池正极极片及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池凭借高能量密度、高功率密度、长寿命受、对环境友好以及无记忆效应等优点受到广泛的关注和研究，在便携式能源以及新能源汽车市场取得了巨大的商业成功。锂电池电解液是电池中离子传输的载体，对于提升锂电池的综合性能有着至关重要的作用。但是，目前商业动力锂离子电池浸润耗时长，充分浸润时间为12-36小时。随着新能源产业对于高能量密度电池的需求增高，电解液在电极中的浸润差的问题就越加明显。电解液在电池中传输主要受到三个力的相互作用：电解液流动的压力、毛细管力和空气阻力。通过设计电极结构、修饰隔膜和调节电解液组份等一系列改善措施，取得一定的有益效果。其中，极片结构具有增加与电解液接触面积的作用，但是单一依靠隔膜浸润引流的作用，并没有实质增大电解液流动压力和毛细管力，很难达到充分浸润锂电池内部的目的。

CN113488614A公开了圆柱锂电池的花纹极片结构以及极片花纹工装和加工方法，具体公开了包括用于相互叠合的正极极片和负极极片，并通过第一冲压装置和第二冲压装置的冲压加工，使所述正极极片和所述负极极片的正面与背面分别形成有第一花纹面和第二花纹面，所述第一花纹面与第二花纹面在所述正极极片与负极极片之间相互叠合。该技术方案采用凹槽与花纹叠合的方法进行组装，要保证所有凹槽和花纹相互叠合，工艺难度巨大；对于石墨负极，若过度辊压，其颗粒易发生变形，被压之处颗粒间的空隙会大幅变少和更加紧密，反而会导致负极浸润性下降和电化学性能衰减，还存在改进空间。

CN109768223A公开了一种卷绕式锂离子电池负极极片的制备方法，具体公开了所述卷绕式锂离子电池负极极片由活性材料浆料涂覆于负极集流体上后经干燥、辊压、分切制备而成，涂覆于负极集流体上的活性材料浆料干燥后形成活性材料层，所述活性材料浆料按重量百分比，包括硅碳复合材料96.5％、炭黑1％、碳纤维混合导电剂0.5％、丁苯橡胶1％和羧甲基纤维素钠1％；所述活性材料层的表面开设有负极极片宽度方向的凹槽。该技术方案通过在卷绕式锂离子电池负极极片上设置凹槽，具有易于成型、为电解液浸润提供了更多的空间与通道，但是所述电池负极极片上的凹槽在宽度方向上没有贯穿，很难达到充分浸润锂电池内部的目的，还存在改进空间。

综述所述，现有技术仍缺乏一种实现电解液充分浸润锂电池内部的锂电池正极极片结构。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种具有沟道结构的锂电池正极极片及其制备方法和应用，其目的在于通过辊压获得相互连通的沟道，增大电解液流动压力，以此来引导电解液在沟道中的快速流通，同时缩短了电解液纵向和横向的传输距离，有助于电池内部快速、充分的浸润。此外，相互连通的沟槽结构大大增加了极片的比表面积，有利于降低电流密度，提高电池的循环和倍率性能。由此解决锂电池电解液难浸润和快充的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，将金属网平放在锂电池正极极片表面，通过辊压机进行辊压，将金属网压入锂电池正极极片，然后移除金属网，即可得到正极极片结构，正极极片被金属网中的金属丝压到之处为沟道结构，未压之处为阵列单元，其中，所述沟道结构的沟道相互连通，相邻两个平行沟道之间间距相同，所述阵列单元的形状一致。

作为优选，所述沟道的横截面的形状为碗状形和方形中的一种。

作为优选，所述金属网的丝径为25-130μm。