[发明专利]薄膜极片及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种薄膜极片及其制备方法和应用，涉及固态电池技术领域。所述薄膜极片主要由电极材料造粒后经滑动辊压制得；所述薄膜极片的厚度为30‑500μm，孔隙率＜20%，抗拉张力＞5N；具体的，所述薄膜极片的制备方法包括：将电极材料进行造粒，然后对造粒后的材料进行滑动辊压，最后辊压成膜，得到薄膜极片。本申请上述制备方法采取干法造粒工艺对电极材料进行造粒，保证进料的连续性及均匀性；同时，本申请在造粒后还设置有滑动辊压处理的步骤，物料在滑动剪切压力的作用下可以进一步提高粘接剂纤维化的效果。因此，本申请制得的薄膜极片具有更高的成膜效率。

技术领域

本发明涉及固态电池技术领域，尤其是涉及一种薄膜极片及其制备方法和应用。

背景技术

现有固态电池的薄膜极片制备方法分为湿法工艺和干法工艺，相较于湿法工艺，干法工艺具有较多的优点：1，无需进行湿法涂覆及干燥过程可大大降低能耗；2，避免采用大量有机试剂，降低生产成本及环境污染；3，避免了制备较厚电极时出现极片分层等现象；4，干法制膜过程中不会使用与硫化物固态电解质发生反应的溶剂，只需极少量的粘合剂，特别适用于制备硫化物全固态电池。因此，基于以上工艺优势使得干法工艺成为一种很有前途的电池制造技术引起了全世界的关注。

但现有的薄膜极片干法制备工艺也存在一定的技术缺陷。例如：1、现有干法工艺进料均一性难以保证，进料不均一将会导致物料成膜过程的不均一，最终不能连续形成均一的膜片；2、现已有的成膜工艺设备多为双辊或多辊辊压设备，在成膜时以滚动压力为主，不能很好的提供剪切力从而导致成膜效率低下。

因此，通过对现有工艺进行研究，开发出一种新型的薄膜极片的制备方法，以解决目前干法工艺制备膜片时，成膜效率低下，难以形成连续无孔干法膜且成膜制品良率不高等问题，变得十分必要和迫切。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种薄膜极片，所述薄膜极片主要由电极材料造粒后经滑动辊压制得；所述薄膜极片的厚度为30-500μm，孔隙率＜20%，抗拉张力＞5N。

本发明的第二目的在于提供一种薄膜极片的制备方法，所述制备方法通过工艺步骤的设置能够有效提高粘结剂的纤维化水平，使最终辊压得到的薄膜极片具有更高的成膜效率。

本发明的第三目的在于提供一种薄膜极片的应用，所述薄膜极片可以广泛应用于固态锂离子电池的制备过程中。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供的一种薄膜极片，所述薄膜极片主要由电极材料造粒后经滑动辊压制得；

所述薄膜极片的厚度为30-500μm，孔隙率＜20%，抗拉张力＞5N。

进一步的，所述电极材料包括活性物质、粘结剂、导电剂和电解质；

优选地，按质量百分数计，所述电极材料包括：活性物质60~85wt%、粘结剂0.1~10wt%、导电剂1~30wt%和电解质5~30wt%。

更进一步的，所述活性物质包括LiMn₂O₄、LiCoO₂、LiFePO₄、LiNi_xCo_yMn_zO₂(x+y+z＝1，0x/y/z1)、LiNi_xCo_yAl_zO₂(x+y+z＝1，0x/y/z1)和富锂化合物中的至少一种；

和/或，所述粘结剂包括聚四氟乙烯共聚物、聚偏氟乙烯的共聚物、丙烯酸树脂、聚四氟乙烯和丁苯橡胶中的至少一种；

和/或，所述导电剂包括炭黑、乙炔黑或碳纳米管中的至少一种；