[发明专利]电极及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种电极及其制备方法和应用，该电极包括电极膜以及集流体层，且集流体层通过磁控溅射的方式设置在电极膜的外表面上。基于此，本发明不仅可以有效降低电极中集流体的质量占比，从而显著提升电芯的质量能量密度和体积能量密度，进而提高动力电池的能量密度。还可以加强电极膜与集流体的结合力，促使电极膜与集流体的结合强度更大，从而在锂离子电池充放电过程中，可以有效电极膜与集流体发生分离现象，使电极在充放电过程中依然可以保持良好的电接触，进而提高了电池的循环寿命。

技术领域

本发明涉及电极制造技术领域，具体而言，涉及一种电极及其制备方法和应用。

背景技术

专利CN112420986A公开了一种干法制备锂电池正负极片的方法，包括正极极片和负极极片的制备，具体步骤如下：将导电剂、粘结剂、活性材料粉体和固态电解质粉体进行搅拌混合，经过多步挤压成型后形成一定厚度的薄片，与集流体结合的方式是通过热辊压的方式，挤压成型的正负极薄片分别与铝箔、铜箔正反面热辊压，其中正极电极热辊压时温度范围是150～250℃，负极电极热辊压时温度范围是200～300℃。

专利CN112466681A公开了一种超级电容器用干电极及其制备方法，包括利用高频电磁感应装置复合自支撑电极膜与集流体，，集流体的表面含有导电胶，利用高频电磁感应装置加热时集流体表面的导电胶发生熔融，从而粘结自支撑干膜到集流体上。高频电磁感应装置频率为200kHz、250kHz、300kHz、350kHz、400kHz等，加热时间短，为2s、2.5s、3s、3.5s、4s、4.5s、5s等，加热温度为200℃、210℃、221℃、220℃、230℃、236℃、240℃、245℃、250℃、254℃、260℃、270℃、280℃、290℃、300℃等。

专利CN105225847B公布了一种超级电容器电机制备工艺，利用超强剪切混合并挤压成干态碳膜，然后预先向铝箔表面喷涂一层厚度在3-5μm的导电胶后，形成导电涂层，将所得的干态炭膜均匀粘贴在导电涂层上，在100-150℃之间的恒温烘箱中进行加热固化，即可得到最终干法电极。

基于上述现有技术，一方面，上述将自支撑干电极膜与集流体复合方法是利用热辊压技术或者通过涂覆导电胶并加热完成，这种类型的复合方式均为简单的物理结合，电极膜与集流体之间的结合强度弱。通常，锂离子电池在充放电过程中会出现体积胀缩现象，上述结合强度较弱电极膜与集流体会导致二者发生分离现象，从而使电极失去电接触，进而造成电池性能衰减。另一方面，上述电极膜与集流体复合方法中所用集流体膜需要一定的厚度要求，以避免在热辊压过程中发生集流体破裂或被电极膜刺破，因此无法利用超薄集流体进行复合。这样就造成集流体在整个电极中的质量占比非常大，而电芯能量密度计算是需要考虑电芯的整体质量，因此使用厚集流体复合很难实现高能量密度动力电池。

综上，现有技术中的电极存在电极膜与集流体结合强度较弱及集流体质量占比较高的问题。故而，有必要提供一种新的电极以解决上述问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电极及其制备方法和应用，以解决现有技术中电极存在的电极膜与集流体结合强度较弱及集流体质量占比较高等问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电极，电极包括：电极膜以及集流体层，且集流体层通过磁控溅射的方式设置在电极膜的外表面上。

进一步地，电极膜的厚度为10～1000μm，集流体层的厚度为0.06～0.9μm。

进一步地，电极膜为干法自支撑电极膜，且电极膜(10)中的活性物质为磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、镍锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、石墨、硬碳、硅/碳、锡、金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物、金属磷化物、钛酸锂或硅的氧化物/碳中的一种或多种；集流体层的材料为铜和/或铝。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种前述的电极的制备方法，制备方法包括：采用磁控溅射的方式在电极膜的表面沉积集流体材料后对其进行压制，形成电极。