[发明专利]一种造孔辊及其提升极片孔隙率的方法与应用

说明书

本发明提供了一种造孔辊及其提升极片孔隙率的方法与应用，所述造孔辊包括辊体，以及分布于辊体表面的造孔钉；所述造孔钉包括至少一列第一造孔钉与至少一列第二造孔钉；每列第一造孔钉与每列第二造孔钉相邻设置；所述第一造孔钉的长度大于第二造孔钉的长度。本发明提供的造孔辊不需要改变现有电池生产流程，也无需添加造孔剂等非活性物质，降低了锂离子电池制造的成本，实现了对极片孔隙率的调控；同时，能够通过调节造孔辊上造孔钉的阵列排布，实现对极片孔隙率的调控，并且在极片上得到的孔为直孔，可以大大提高极片对电解液的浸润性能，从而提升锂离子电池的电化学性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，涉及一种造孔辊，尤其涉及一种造孔辊及其提升极片孔隙率的方法与应用。

背景技术

锂离子电池由于具有高能量密度，高电压和循环寿命长等优点，已大规模应用在储能领域。为了提升锂离子电池的能量密度，降低锂离子电池中集流体的使用量是常用方法之一。为了实现上述方法，通常采用厚电极设计，以提升电池中活性成分的综合占比，但是随着电极涂覆量的增加，电池的倍率性能以及循环性能会出现不同幅度的下降。由于在厚电极中，锂离子扩散的阻力会大幅度的增加。因此，如何实现提升极片厚度的同时不减弱锂离子的扩散，是厚极片设计的重点研究工作。

CN 103178241A中公开了一种锂离子电池阳极片的制作方法，所述方法包括以下步骤：将阳极活性物质、粘接剂和导电剂加入去离子水中，混合均匀后，得到阳极浆料，然后将阳极浆料涂布在阳极集流体上，干燥后在所述阳极集流体上形成阳极膜片，冷压；将冷压后的阳极片置于温度小于或等于0℃的冷冻箱中进行冷冻处理，使得阳极膜片内的水凝固成固体；再将阳极片置于温度大于或等于100℃的烘箱中进行烘烤处理，使阳极膜片内凝固成固体的水升华，最终完成阳极片的制作。公开的方法虽然对阳极极片的孔隙率有一定提升，但在极片冷压前已完成了烘干工序，因此极片中含水量较少，对极片孔隙率的提升较小，同时由于在正常锂离子电池生产工艺的基础上加入了冷冻工序，需要对产线做较大的改造，且不利于产线提升产能，且该方法只适合于水系的负极不适用于油系的正极体系。

CN 111312985A中公开了一种孔隙率梯次分布的极片及其制备方法和用途，所述的方法包括以下步骤：准备两种不同的正极或负极浆料，并在浆料中添加入一定量的石蜡微球、精萘、聚氧化乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯作为造孔剂；先将第一种浆料涂覆在集流体上，并烘干形成第一层膜，随后在第一层膜表面涂覆第二层膜浆料并烘干，然后进行冷压，通过调造孔剂用量既可以得到孔隙率梯次分布的极片。其公开的方法虽然可以实现孔隙率的阶梯分布，但是需要加入额外的造孔剂，同时需要涂布两次，会大大降低产线的生产效率，并且会提高成本。

CN 110212157A公开一种锂离子电池极片及其制备方法及锂离子电池，所述极片包括集流体以及分别交替依次设置于集流体两侧的活性物层和功能层，所述集流体每侧的活性物质层的层数为n+1层，功能层的层数为n层，其中，1≤n≤10；其公开的多层活性物质层与功能层的设计，使得孔隙率分布难以控制，并且需要对现有电池产线的基础上进行较大程度的改造升级。

基于以上研究，如何提供一种造孔辊及其提升极片孔隙率的方法，不需要改变现有电池生产工艺及流程，也无需添加造孔剂，便可实现对极片孔隙率的调控，同时，所述方法对于锂电池的正极极片与负极极片均适用，成为了目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种造孔辊及其提升极片孔隙率的方法与应用，所述造孔辊能实现对极片孔隙率的调控，提升极片的孔隙率，且不需要改变现有电池生产工艺及流程，也无需添加造孔剂等非活性物质，同时，所述方法对于锂电池的正极极片与负极极片均适用。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种用于电池极片造孔的造孔辊，所述造孔辊包括辊体，以及分布于辊体表面的造孔钉；

所述造孔钉包括至少一列第一造孔钉与至少一列第二造孔钉；