本发明专利技术提供了一种厚电极、其制备方法、用途及制备其的系统装置，所述的厚电极包括集流体箔材，所述的集流体箔材表面依次层叠设置有至少两层活性层，所述活性层的孔隙率由靠近集流体箔材一层至远离集流体的一层逐层递增。本发明专利技术提供的厚电极中各层活性层的孔隙率逐渐递增，活性层的结构由致密逐渐疏松，这种结构有利于降低充放电过程中整个电极中离子流和电子流的阻碍，从而使电池发挥出更高的比容量，更好的循环和倍率性能。更好的循环和倍率性能。更好的循环和倍率性能。
【技术实现步骤摘要】
一种厚电极、其制备方法、用途及制备其的系统装置
[0001]本专利技术属于电极
，涉及一种厚电极、其制备方法、用途及制备其的系统装置。
技术介绍
[0002]由于新能源电动车的快速发展和人们一直存在的电动车续航焦虑问题，使得车企们对锂离子动力电池的功率和能量的要求越来越高，对成本的关注也很密切。而影响锂离子动力电池性能最核心的部件为电极。为使单体电芯能量密度更高，成本更低，可以在保证安全工作的情况下尽可能地提高单体电芯里活性材料所占比和使用无钴正极材料，即采用无钴厚电极，然而实际上随着电极厚度的增加，无钴厚电极的容量并不是呈正比的增长，尤其是在高倍率充放电时更为突出，这就要求电极具有理想的离子与电子传导性能。因此设计与制造一种最佳结构的无钴厚电极，改善电极离子和电子的传到性能，对锂离子动力电池的能量、功率和循环寿命等性能有着很大的影响。
[0003]锂离子在充放电过程中，无论是正极还是负极都伴随着锂离子的传输和电子的传导，且两者的传递规律是：无论是充电过程还是放电过程中，在电极中靠近集流体(这里指铜箔，铝箔)的电子流浓度最大，远离集流体的电子流浓度最小，然而离子流则反之。两者的传递如果受到的阻碍就会引起电极内部的欧姆极化和浓差极化，从而使得电池在容量和倍率性能上变差。
[0004]因此如果设计一种最佳结构的电极，即靠近集流体一侧的电极材料更致密，远离集流体的电极料更疏松，降低充放电过程中离子流和电子流的阻碍，则能对电池在容量和倍率性能上有很大的改善。在电极中如果孔隙率大则有利于离子流的传输，但不利于电子流的传导；如果孔隙率过小各种物质之间接触的更紧密则有利于电子流的传导，但不利于离子流的传输。理想中的电极各种物质是均匀分布的，但极片制成之后往往需要辊压来达到设计的压实密度，以提高电池的能量密度和降低极片电阻，但辊压带来的缺陷是导致远离集流体一侧的电极材料更致密，且电极料涂覆越厚这种缺陷就会越明显，与最佳电极结构相违背。
[0005]为了提高电池能量密度，制备最佳结构的厚电极，改善电池性能，CN102324493A公开了一种具有良好电化学性能的厚电极，采用浆料涂覆的方式将电极膜片与集流体复合烘干辊压，再进行浆料第二次涂覆在已烘干的电极膜片表面，再次烘辊压干制备厚电极，通过控制两次的辊压压力强度，来确保不同位置的电极膜片具有不同的电导率和孔隙率，解决了厚极片中电子和离子传输困难的问题。但是该专利技术是采用浆料涂覆的方式将电极膜片与集流体及电极膜片复合，由于将湿的浆料涂覆在已烘干的电极膜片表面，难免会出现已烘干的材料再次溶出的现象，影响电极电子电导及孔隙分布，同时该方法涉及到两次涂覆，烘干和辊压工序，操作繁琐，工艺能耗较高。
[0006]CN110010900A公开了一种具有良好电化学性能的厚电极，该专利采用两个具有不同孔隙率的电极膜压合，再将复合电极膜压合在涂碳铝箔上而制成，是两种干电极膜压合
而成。但是该专利技术采用两个具有不同孔隙率的电极膜压合，再将复合电极膜压合在涂碳铝箔上而制成，由于是两种干电极膜压合而成，因此电极膜内部必然存在两种电极膜贴合的界面，该种电极膜界面在电池的充放电过程中很容易由于电极内部应力变化而分层脱落，影响电池的循环性能，且成本也会较高。
技术实现思路
[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种厚电极、其制备方法、用途及制备其的系统装置，本专利技术提供的厚电极中各层活性层的孔隙率逐渐递增，活性层的结构由致密逐渐疏松，这种结构有利于降低充放电过程中整个电极中离子流和电子流的阻碍，从而使电池发挥出更高的比容量，更好的循环和倍率性能。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种厚电极，所述的厚电极包括集流体箔材，所述的集流体箔材表面依次层叠设置有至少两层活性层，所述活性层的孔隙率由靠近集流体箔材一层至远离集流体的一层逐层递增。
[0010]本专利技术提供的厚电极中各层活性层的孔隙率逐渐递增，活性层的结构由致密逐渐疏松，这种结构有利于降低充放电过程中整个电极中离子流和电子流的阻碍，从而使电池发挥出更高的比容量，更好的循环和倍率性能。
[0011]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述的集流体箔材表面依次层叠设置有第一活性层和第二活性层，所述的第一活性层的孔隙率＞第二活性层的孔隙率。
[0012]优选地，所述的第一活性层的孔隙率为28～33％，例如可以是28％、29％、30％、31％、32％或33％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0013]优选地，所述的第二活性层的孔隙率为20～24％，例如可以是20％、21％、22％、23％或24％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0014]优选地，所述的第一活性层和第二活性层的厚度比为2:(2～3)，例如可以是1:1、2:2.1、2:2.2、2:2.3、2:2.4、2:2.5、2:2.6、2:2.7、2:2.8、2:2.9或2:3，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0015]优选地，所述的厚电极的厚度为87～116μm，例如可以是87μm、90μm、92μm、94μm、96μm、98μm、100μm、102μm、104μm、106μm、108μm、110μm、112μm、114μm或116μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0016]优选地，所述的厚电极的压实密度为3.3～3.5g/cm3，例如可以是3.3g/cm3、3.32g/cm3、3.34g/cm3、3.36g/cm3、3.38g/cm3、3.4g/cm3、3.42g/cm3、3.44g/cm3、3.46g/cm3、3.48g/cm3或3.5g/cm3，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0017]优选地，所述的厚电极的面密度为30～40mg/cm2，例如可以是30mg/cm2、31mg/cm2、32mg/cm2、33mg/cm2、34mg/cm2、35mg/cm2、36mg/cm2、37mg/cm2、38mg/cm2、39mg/cm2或40mg/cm2，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0018]第二方面，本专利技术提供了一种第一方面所述的厚电极的制备方法，所述的制备方法包括：
[0019]在集流体箔材表面依次涂覆至少两种不同组分配比的活性浆料，由靠近集流体箔
材至远离集流体方向，每种活性浆料中所包含的造孔剂含量逐级递增；涂覆后的集流体箔材依次经低温烘干和高温烘干后得到所述的厚电极。
[0020]本专利技术提供了一种厚电极的制备方法，在涂覆过程中，靠近集流体箔材的活性浆料中含有极少量的造孔剂或不含造孔剂，在烘干后得到低孔隙率的活性层，离集流体箔材表面越远，涂覆的活性浆料中造孔剂的添加量越多，在烘干后，造孔剂分解产生气泡使得远离集流本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种厚电极，其特征在于，所述的厚电极包括集流体箔材，所述的集流体箔材表面依次层叠设置有至少两层活性层，所述活性层的孔隙率由靠近集流体箔材一层至远离集流体的一层逐层递增。2.根据权利要求1所述的厚电极，其特征在于，所述的集流体箔材表面依次层叠设置有第一活性层和第二活性层，所述的第一活性层的孔隙率＞第二活性层的孔隙率；优选地，所述的第一活性层的孔隙率为28～33％；优选地，所述的第二活性层的孔隙率为20～24％；优选地，所述的第一活性层和第二活性层的厚度比为1:1～2:3；优选地，所述的厚电极的厚度为87～116μm；优选地，所述的厚电极的压实密度为3.3～3.5g/cm3；优选地，所述的厚电极的面密度为30～40mg/cm2。3.一种权利要求1或2所述的厚电极的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括：在集流体箔材表面依次涂覆至少两种不同组分配比的活性浆料，由靠近集流体箔材至远离集流体方向，每种活性浆料中所包含的造孔剂含量逐级递增；涂覆后的集流体箔材依次经低温烘干和高温烘干后得到所述的厚电极。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在集流体箔材表面依次涂覆第一活性浆料和第二活性浆料；优选地，所述的集流体箔材的两端分别卷绕至放卷辊和收卷辊，集流体箔材由放卷辊向收卷辊单向传动，放卷辊和收卷辊之间的集流体箔材上方设置有第一储罐和第二储罐，所述的第一储罐靠近放卷辊，所述的第二储罐位于第一活性浆料储罐远离放卷辊的一侧，第一储罐和第二储罐分别同时向集流体箔材表面喷涂第一活性浆料和第二活性浆料。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述的第一活性浆料采用如下方法制备得到：第一活性物质、第一导电剂和第一粘结剂混匀后得到所述第一活性浆料；优选地，所述的第一活性物质、第一导电剂和第一粘结剂的质量比为(90～95):(3～6):(2～4)；优选地，所述的第一活性物质包括无钴材料、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂或三元材料中的一种或至少两种的组合；优选地，所述的第一导电剂包括SP、碳纳米管或石墨烯中的一种或至少两种的组合；优选地，所述的第一粘结剂包括聚偏氟乙烯；优选地，所述的第一活性浆料的混匀温度为20～30℃，进一步优选为25℃。6.根据权利要求3
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5任...
【专利技术属性】
技术研发人员：王亚州，张树涛，王壮，潘海龙，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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