[发明专利]热致相分离聚烯烃微多孔材料作为粘结物的干法极片及其制造方法

说明书

热致相分离聚烯烃微多孔材料作为粘结物的干法极片及其制造方法，干法极片采用的粘结物与高温相容剂制备成热力学溶液后再加入极片活性材料粉体进行混炼分散，粘接物中的高分子在热力学溶液中呈网络状均匀弥散和缠结物理形态，有助于粘结物高分子和极片活性材料粉体的混炼分散均匀性；高温相容剂和电池中注入的电解液中的酯互溶后，粘结物的物理形态类似湿法PE隔膜的微多孔形态，可以在提高粘结物的体积比以保障干法极片的强度之后，基本不影响极片活性材料粉体的离子传输性能；粘结物采用高低熔点搭配的聚烯烃组合物，有助于利用液固两相区，将干法极片和含油隔膜之间形成可靠的热压粘结，电池一致性改善。

技术领域

本发明属于锂离子或钠离子二次电池领域，尤其是动力电池及储能电池中使用的干法极片，及采用干法极片制造的电池产品。

背景技术

锂离子电池以其能量密度高，无记忆效应，广泛应用于手机、笔记本电脑、电动汽车、储能等领域，目前作为移动能源的动力电池和固定位置使用的储能用电池均要求提高循环寿命和安全性。

钠离子电池虽然比锂离子电池的能量密度低一些，但是原料来源没有硬约束，成本竞争力大，在未来的发展潜力巨大。

传统的湿法极片采用PVDF或CMC/SBR等聚合物作为粘结物，采用NMP或者水作为溶剂，首先在室温环境中配制胶液，然后向胶液中加入活性材料等粉体，搅拌均匀后采用涂布机将极片烘干，精密涂布机的设备投资和工艺能耗及溶剂损耗均不理想；另外现有的湿法极片制备技术，其聚合物粘结剂的比例不适合提高，否则极片的活性材料与电解液和导电剂之间的接触面积会受到严重影响，直流内阻较大，倍率特性恶化；传统湿法极片的面密度和强度均有局限性，不能单层制备较大面密度的实用的极片涂层。

以日本Maxwell和美国特斯拉公司为代表的干法极片技术，采用聚四氟乙烯粉体聚合物经高温微纤维化后作为粘结物，其PTFE聚合物粘结剂的比例同样不适合提高，制备的干法极片的单层面密度和强度还不够满意；另外一个不足是：由于聚四氟乙烯的化学惰性，采用聚四氟乙烯制备的干法极片与隔膜之间很难实现热压粘结，一般要靠隔膜表面制备PVDF-HFP共聚物点阵或微多孔PVDF-HFP涂层来实现隔膜与干法极片之间的热压粘结，隔膜和干法极片之间在热压粘结后的粘结力主要依赖PVDF-HFP共聚物软化后与极片活性材料颗粒的表面之间微弱机械锚固作用，在电动汽车等微震频繁的场合，复合隔膜与干法极片之间的热压粘结容易失效，极片之间容易出现振动错位等安全隐患。

为克服现有干法极片的缺点和不足，特提出本发明。

发明内容