[发明专利]一种三明治结构极片及其生产系统装置

说明书

本发明提供了一种三明治结构极片及其生产系统装置，所述三明治结构极片包括第一活性材料层以及设置于所述第一活性材料层两侧的第二活性材料层；所述第一活性材料层包括泡沫状集流体以及分散于所述泡沫状集流体内的第一活性材料，所述第二活性材料层包括第二活性材料。本发明制备得到的三明治结构极片具有优良的电子传输、高剥离强度以及优异的电解液浸润特性，在极片较厚的条件下仍能保持良好的电池性能，提升电极面密度上限，进一步提升电池的能量密度和电化学性能。此外，本发明提供的三明治结构极片生产系统装置可以实现高效连续化生产高能量密度极片，并且能够实现对电极面密度的控制。

技术领域

本发明属于电极制备的技术领域，尤其涉及一种三明治结构极片及其生产系统装置。

背景技术

锂离子电池被广泛应用于各种能量储存领域。随着人们对锂离子电池能量密度要求的不断提高，材料体系、电芯设计均面临着巨大的挑战。在一定材料体系下，提高电池能量密度需要增大极片的压实密度和活性材料敷料面密度，但是会导致电池内阻与极化大幅度增加，制约着电池能量密度进一步提升。

对极片结构的优化主要为在集流体表面依次涂覆活性材料层，但会造成极片厚度过大，活性材料脱嵌锂不均，电子传输和电离子扩散阻碍过大，影响电池电化学性能。因此电极通常具有面密度上限，而面密度上限制约着电池能量密度的提升。

因此，开发高效可量产的高面密度极片生产技术，在提高电极面密度的同时，能够保证优异的电子传输和锂离子传输性能，进一步提高电池的能量密度和电化学性能至关重要。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种三明治结构极片及其生产系统装置，本发明选取泡沫状集流体，先将活性材料分散于泡沫状集流体内，随后将活性材料涂布在泡沫状集流体的表面制备得到的三明治结构极片具有优良的电子传输、高剥离强度以及优异的电解液浸润特性，在极片较厚的条件下仍能保持良好的电池性能，提升电极面密度上限，进一步提升电池的能量密度和电化学性能。此外，本发明提供的三明治结构极片生产系统装置可以实现高效连续化生产高能量密度极片，并且能够实现对电极面密度的精确控制。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种三明治结构极片，所述三明治结构极片包括第一活性材料层以及设置于所述第一活性材料层两侧的第二活性材料层。

所述第一活性材料层包括泡沫状集流体以及分散于所述泡沫状集流体内的第一活性材料,所述第二活性材料层包括第二活性材料。

本发明中第一活性材料分散于泡沫状集流体内，在较高的敷料面密度下，本发明提供的极片厚度小于常规极片，并且泡沫状集流体穿插在第一活性材料内部，同时具备骨架作用、传输电子作用以及导电剂作用，同时泡沫状集流体的多孔性使得极片具有优良的电解液浸润性。此外，部分第二活性材料层与第一活性材料层结合，亲和性更高，能够显著增强剥离强度。因此，本发明提供的三明治结构极片可以有效提升电极片面密度上限，提升电池的能量密度和电化学性能。

本发明选取泡沫状集流体，将活性材料分步涂布在泡沫状集流体上制备得到的三明治结构极片具有优良的电子传输、高剥离强度以及优异的电解液浸润性和锂离子扩散一致性等特点，即使在极片较厚的条件下仍能保持良好的电池性能，提升电极面密度上限，进一步提升电池的能量密度和电化学性能。

作为本发明一种优选的技术方案，所述三明治结构极片的厚度为80μm至 3000μm，例如可以是80μm、300μm、500μm、800μm、1000μm、1200μm、1500μm、 1800μm、2000μm、2300μm、2500μm、2800μm或3000μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中，泡沫状集流体包括泡沫状镍集流体、泡沫状铝集流体或泡沫状铜集流体中的任意一种。