多层电极、多层电极的制备方法及锂离子电池技术

本发明专利技术揭示了一种多层电极及锂离子电池，其中多层电极，包括集流体、第一导电层以及第二导电层，所述第一导电层和所述第二导电层依次层叠设置于所述集流体的表面，所述第一导电层的面密度小于所述第二导电层的面密度，所述第一导电层的厚度小于所述第二导电层的厚度，所述第二导电层部分嵌入所述第一导电层，降低了电池极片导电层发生的膨胀效应。

【技术实现步骤摘要】
多层电极、多层电极的制备方法及锂离子电池
本专利技术涉及到电池的
，特别是涉及到一种多层电极、多层电极的制备方法及锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池作为一种新型储能装置，被广泛地使用在电子产品、电动汽车及电网等领域。锂离子的性能指标如能量密度、充电速率越来越受到产品开发者们的重视。但是，通常来说，能量密度与充电速度存在着一定的矛盾性，即较高的能量密度其充电速度不会太高，较高的充电速度其能量密度不会太高。因此，如何平衡和提高这两项技术指标成为了技术攻关点。就极片而言，提高能量密度就是提高单位体积里活性物质的含量和提高活性物质的比容量。目前的电极，通常是将导电层利用干法涂覆在集流体表面，为了达到较高的能量密度，将导电层压实得较厚或较实，但是在较厚或者压实较高的情况下，导电层易发生较大的膨胀效应，导致导电层出现析锂等性能衰减和安全问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的为提供一种能量密度较高且膨胀效应较小的多层电极。此外，还提供了一种多层电极的制备方法以及锂离子电池。一种多层电极，包括集流体、第一导电层以及第二导电层，所述第一导电层和所述第二导电层依次层叠设置于所述集流体的表面，所述第一导电层的面密度小于所述第二导电层的面密度，所述第一导电层的厚度小于所述第二导电层的厚度，所述第二导电层部分嵌入所述第一导电层。在其中一个实施例中，所述第一导电层的面密度为0.5mg/cm2～5mg/cm2；所述第二导电层的面密度为5.5mg/cm2～68mg/cm2。在其中一个实施例中，所述第一导电层的厚度为8μm～30μm；所述第二导电层的厚度为30μm～350μm。在其中一个实施例中，所述第一导电层由湿法工艺制成；所述第二导电层由干法工艺制成。在其中一个实施例中，所述第一导电层包括：第一活性物质、第一导电剂以及第一粘结剂；其中，所述第一活性物质的质量百分比为70％～98％；所述第一粘结剂的质量百分比为1％～28％；所述第一导电剂质量百分比为1％～5％。在其中一个实施例中，所述第二导电层包括第二活性物质、第二导电剂以及第二粘结剂；其中，第二活性物质的质量百分比为70％～98％；第二粘结剂质量百分比为1％～28％；第二导电剂的质量百分比为1％～10％。在其中一个实施例中，还包括第三导电层；所述第三导电层由湿法工艺制成；所述第三导电层设置于所述第二导电层远离所述第一导电层的一侧；且所述第二导电层部分嵌入所述第三导电层。在其中一个实施例中，所述第一导电层和所述第二导电层均为两个，两个所述第一导电层中的一个和两个所述第二导电层中的一个依次设置在所述集流体的一侧表面上，两个所述第一导电层中的另一个和两个所述第二导电层中的另一个依次设置在所述集流体的另一侧表面上。一种多层电极的制备方法，包括如下步骤：将第一原料分散于第一分散剂中形成第一浆液，将所述第一浆液涂布于集流体表面，经过干燥和辊压得到第一导电层，其中，所述第一原料包括第一活性剂、第一导电剂以及第一粘结剂；将第二原料混合均匀得到混合物，将所述混合物涂覆于所述第一导电层远离所述集流体的一侧得到第二导电层，其中，所述第二原料包括第二活性剂、第二导电剂以及第二粘结剂，所述第一导电层的面密度小于所述第二导电层的面密度，所述第一导电层的厚度小于所述第二导电层的厚度。一种锂离子电池，包括上述的多层电极或者上述的多层电极的制备方法制得的多层电极。本专利技术带来的有益效果：本专利技术多层电极的第一导电层的面密度小于第二导电层的面密度，第一导电层的厚度小于第二导电层的厚度，而使第一导电层具有蓬松结构，第二导电层具有较紧实结构，将具有蓬松结构的第一导电层与具有较紧实结构的第二导电层层叠设置，第二导电层部分嵌入第一导电层，使第一导电层和第二导电层之间形成铆接结构；巧妙地使具有蓬松结构的第一导电层以铆接的形式将高能量密度的第二导电层铆接一起，形成多层导电层的多层电极结构。这种强有力的铆接方式，使得导电层之间接触紧密，第一导电层的蓬松的结构可以吸收与缓解第二导电层的膨胀效应，有效的缓解了第二导电层的膨胀效应，即降低多层电极第二导电层的膨胀效应，降低电池极片的导电层发生的膨胀效应；此外，第一导电层的蓬松结构为具有高导电性的第二导电层提供了较多的锂离子通道，提高了其充电速率；使该多层电极同时具有高的能量密度和充电速率。附图说明图1是本专利技术一实施例中的多层电极结构示意图；图2是本专利技术中多层电极的制备方法的流程图图3是实施例2中不同倍率下的电极质量比容量密度图；图4是实施例3中不同倍率下的电极质量比容量密度图；图5是实施例1-3与对比例1-3中不同倍率下的电极质量比容量密度图；图6是实施例5制得的软包电芯的倍率性能图。图中：1、集流体；2、第一导电层；3、第二导电层；4、第三导电层；5、铆接结构。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解，此处所描述的实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本申请实施例提供一种多层电极，包括：集流体1、第一导电层2以及第二导电层3；第一导电层2由湿法工艺制成；第二导电层2由干法工艺制成；第一导电层2和第二导电层3依次层叠设置于集流体1的表面；第二导电层3部分嵌入第一导电层2。集流体1为铜箔、镍箔、钛箔中的一种；多层电极为单面多层导电层；在具体实施过程中，将第一导电层2和第二导电层3均为多层，多层第一导电层2和多层第二导电层3依次交替层叠设置；在集流体1和第二导电层之间3始终设置有第一导电层2，使第二导电层3和集流体1之间具有蓬松的结构，蓬松的结构给第二导电层3提供了膨胀空间，缓解了第二导电层3的膨胀效应即可。湿法工艺的步骤包括：将第一原料按照一定的比例分散在分散剂中形成浆液，分散剂选用水或者氮甲基吡咯烷酮；将所得浆液涂覆于集流体1或者第二导电层的表面，经过干燥和辊压即得到第一导电层2，第一原料包括第一活性剂、第一导电剂以及第一粘结剂。干法工艺的步骤包括：将第二原料在没有液体分散剂的存在下进行混合得到混合物，直接将所得混合物涂覆于第一导电层2后形成第二导电层3；第二原料包括第二活性剂、第二导电剂以及第二粘结剂。湿法工艺的特点是制成结构蓬松且导电性较好的第一导电层2；干法工艺的特点是制成较湿法工艺具有更高能量密度的主体导电层即第二导电层3。本专利技术利用湿法工艺制备出具有蓬松结构的第一导电层2，利用干法制备出具有紧实结构的第二导电层3，将具有蓬松结构的第一导电层2与具有较紧实结构的第二导电层3层叠设置，第一导电层1和第二导电层3相互朝向的一侧互相嵌合，使第一导电层2和第二导电层3之间形成铆接结构5；巧妙地使具有蓬松结构的第一导电层2以铆接的形式将高能量密度的第二导电层3铆接一起，形成多层导电层的多层电极结构。这种强有力的铆接方式，使得导电层之间接触紧密，第一导电层2的蓬松的结构可以吸收与缓解第二导电层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层电极，其特征在于，包括集流体、第一导电层以及第二导电层，所述第一导电层和所述第二导电层依次层叠设置于所述集流体的表面，所述第一导电层的面密度小于所述第二导电层的面密度，所述第一导电层的厚度小于所述第二导电层的厚度，所述第二导电层部分嵌入所述第一导电层。/n

【技术特征摘要】
1.一种多层电极，其特征在于，包括集流体、第一导电层以及第二导电层，所述第一导电层和所述第二导电层依次层叠设置于所述集流体的表面，所述第一导电层的面密度小于所述第二导电层的面密度，所述第一导电层的厚度小于所述第二导电层的厚度，所述第二导电层部分嵌入所述第一导电层。


2.根据权利要求1所述的多层电极，其特征在于，所述第一导电层的面密度为0.5mg/cm2～5mg/cm2；所述第二导电层的面密度为5.5mg/cm2～68mg/cm2。


3.根据权利要求1所述的多层电极，其特征在于，所述第一导电层的厚度为8μm～30μm；所述第二导电层的厚度为30μm～350μm。


4.根据权利要求1所述的多层电极，其特征在于，所述第一导电层由湿法工艺制成；所述第二导电层由干法工艺制成。


5.根据权利要求1所述的多层电极，其特征在于，所述第一导电层包括：第一活性物质、第一导电剂以及第一粘结剂；其中，所述第一活性物质的质量百分比为70％～98％；所述第一粘结剂的质量百分比为1％～28％；所述第一导电剂质量百分比为1％～5％。


6.根据权利要求1所述的多层电极，其特征在于，所述第二导电层包括第二活性物质、第二导电剂以及第二粘结剂；其中，第二活性物质的质量百分比为70％～98％；第二粘结剂质量百分比为1％～28％...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，褚春波，张耀，
申请(专利权)人：欣旺达电动汽车电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44