[发明专利]一种高性能锂离子电池厚极片及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高性能锂离子电池厚极片及其制备方法，包括如下步骤：(1)将锂离子电池正/负极材料与导电剂、粘结剂、添加剂以及溶剂混合均匀制备浆料；(2)将所述浆料涂敷在集流体上，然后进行烘干与辊压；(3)对(2)中辊压后的极片构造孔道阵列，得到高性能锂离子电池厚极片；(4)将所述高性能锂离子电池厚极片组装电池。本发明制备的具有树状电解液通道的高性能锂离子电池厚极片，可以保证电解液对厚极片的充分浸润、实现锂离子在厚极片孔隙中较快的液相传输，且同步提高电解液浓度，从而提升厚极片的电化学性能。

技术领域

本发明涉及储能器件领域，特别涉及一种高性能锂离子电池厚极片及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展，现有的锂离子电池的能量密度已经不能满足日常需求。目前现有的商业化锂离子电池已经接近其能量密度的极限，而新型的高比容量电池材料距离商业化应用还有许多不足，这时就需要从电池结构入手来提高锂离子电池的能量密度。通过增加极片厚度提高活性物质负载量是简单易行的提高锂离子电池能量密度的途径。

厚极片通过提高活性物质负载量以降低电池中非活性物质的占比，从而提高能量密度，降低电池成本。但是在增加极片厚度的同时，电解液对极片的浸润也变得更加困难，极片中离子的传输路径也会相应的增加。充放电时，锂离子在极片孔隙中的液相传质将成为制约锂离子电池发挥容量的关键步骤。当极片厚度过大时，极片孔隙中锂离子较大的浓度梯度将会导致极片中距隔膜较远的活性物质难以利用，从而影响锂离子电池的容量发挥。

专利CN102324493A采用双涂层结构，在靠近集流体一侧的涂层电导率高、孔隙率小，而靠近隔膜一侧的涂层电导率低、孔隙率高，以此来提升厚极片的电化学性能，该方法在一定程度上改善了电解液对厚极片的浸润程度，电化学性能有一定的提升，但是其靠近隔膜一侧的涂层由于较低的电子电导率将会导致其在电化学动力学上与靠近集流体一侧的涂层不匹配，影响容量发挥；且该双涂层制备工艺较为复杂，成本较高。

专利CN111129425A采用表面带有凸起的集流体来改善厚极片的电子导电性能，通过向电极浆料中加入一定比例的固体电解质和聚环氧乙烷来增加极片的离子传输性能，所制备的厚极片电化学性能得到一定提升。但是相较于电子传导，厚极片孔隙中锂离子的液相传质对于容量发挥的影响更为明显，所以采用带有凸起的集流体对厚极片的容量发挥虽然有利，但提升效果并不明显；而向浆料中加入固体电解质与聚环氧乙烷虽然可以提升厚极片的锂离子传输速率，但是固体电解质与聚环氧乙烷的加入改变了现有稳定的锂离子电极组分体系，需要对浆料制备工艺进行调整，且对厚极片的循环性能有无负面影响还需要进一步验证。

专利CN111244392A采用激光打孔的方式在正负极构造出通孔来加快锂离子传输，虽然提高了厚极片的倍率性能，但是这只加快了离子在通孔中的液相传质，而离子从通孔液相向极片本体内的慢速扩散依旧制约着厚极片的容量发挥。

因此，有必要设计一种可以保证电解液对厚极片的充分浸润、实现锂离子在厚极片孔隙中较快的液相传输，且同步提高电解液浓度的具有树状电解液通道的厚极片及其制备方法。

发明内容

本发明提供了一种高性能锂离子电池厚极片及其制备方法，其目的是为了解决厚极片的电解液浸润困难、锂离子在极片孔隙中的液相传输较慢以及厚极片的循环性能较差的问题。

为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种高性能锂离子电池厚极片的制备方法，包括如下步骤：

(1)将锂离子电池正/负极材料与导电剂、粘结剂、添加剂以及溶剂混合均匀制备浆料；

(2)将所述浆料涂敷在集流体上，然后进行烘干与辊压；

(3)对(2)中辊压后的极片构造孔道阵列，得到高性能锂离子电池厚极片；

(4)将所述高性能锂离子电池厚极片组装电池。