一种多层复合电极的制备方法和多层复合电极的锂离子电池技术

本发明专利技术涉及一种多层复合电极的制备方法和锂离子电池，在集流体表面采用分层涂覆不同浓度梯度的正极浆料，自贴近集流体侧至远离集流体侧依次涂覆，构成粘结剂含量逐渐减少，导电剂含量逐渐增多的多层复合电极梯度结构，正极浆料组分按质量份数比为：正极主料80

【技术实现步骤摘要】
一种多层复合电极的制备方法和多层复合电极的锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，尤其涉及一种多层复合电极的制备方法和多层复合电极的锂离子电池。

技术介绍

[0002]提升电池比能量的一个重要设计方法为增加极片厚度，提高面密度。但是增加极片厚度、提高面密度将造成极片剥离力变差、电导率降低、电解液浸润性变差等问题。极片剥离力指活性物质与集流体之间的粘附的牢固程度，高面密度极片涂覆过程易发生导电剂及粘结剂上浮现象，造成极片剥离力降低，导电性变差；电解液浸润效果差，将造成离子传输距离变远，阻碍锂离子传输，未接触电解液的极片无法参与电化学反应，造成电池界面阻抗变大，影响电池容量、倍率性能及使用寿命。目前，提升电解液浸润性的方法大体分为以下几种：(1)改善注液工艺，延长注液抽真空时间及注液后静止时间，改变注液方式等，但该方法会延长电池制备周期，且电解液易吸水变质；(2)改善电极制备工艺，选取合适的正负极材料颗粒尺寸及压实密度，保证极片良好的孔隙率；(3)添加电解液浸润剂，如氟醚类添加剂等。
[0003]锂电池制造业的设计人员针对上述问题亟待研发一种可有效提升极片剥离力、电导率及电解液浸润性，提高锂离子电池倍率、循环等性能的极片。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种多层复合电极的制备方法和多层复合电极的锂离子电池，通过粘结剂和导电剂的梯度含量分层涂布获得的复合电极，可有效提升极片剥离力、电导率及电解液浸润性，提高锂离子电池倍率、循环等性能。/>[0005]本专利技术为实现上述目的，采用以下技术方案：一种多层复合电极的制备方法，在集流体表面采用分层涂覆不同浓度梯度的正极浆料，自贴近集流体侧至远离集流体侧依次涂覆，构成粘结剂含量逐渐减少，导电剂含量逐渐增多的多层复合电极梯度结构，具体步骤如下：
[0006](一)制备复合层正极浆料：所述正极浆料包括正极主料、导电剂和粘结剂，组分按质量份数比为：
[0007]正极主料
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80
‑
90份
[0008]导电剂
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0.1
‑
15份
[0009]粘结剂
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0.1
‑
15份；
[0010]其中每层正极浆料组分比例按照正极主料份数比不变，粘结剂含量逐层减少，导电剂含量逐层增多的比例原则配置；复合层各层的设置顺序为：自贴近集流体表面侧为第一层，逐层涂覆，至远离集流体表面侧为最后一层；
[0011](二)涂覆复合层正极浆料：将复合层正极浆料依次逐层均匀涂覆到集流体表面，每层涂覆厚度保持一致，每层涂覆浆料后，对涂覆层烘干，烘干温度为115
‑
135℃，烘干时间
为1
‑
5分钟；
[0012](三)碾压多层复合电极：对涂覆的复合层电极进行碾压，碾压复合电极的厚度为90
‑
200μm，获得多层复合电极。
[0013]进一步的，所述复合层正极浆料粘度为6000
‑
12000mPa
·
s。
[0014]进一步的，所述复合层正极浆料的固含量为40
‑
70％。
[0015]进一步的，所述多层复合电极的层数为2～5层，每层正极浆料按不同比例配制2～5种，所述正极浆料涂覆在集流体单面或双面。
[0016]进一步的，所述复合电极的双面涂覆总面密度为18
‑
50mg/cm2。
[0017]进一步的，所述集流体为铝箔，其厚度为8
‑
15μm。
[0018]进一步的，所述主料为镍钴锰酸锂材料、磷酸铁锂材料、磷酸锰铁锂材料、高锰酸锂材料或富锂锰基中的一种或几种的组合。
[0019]进一步的，所述粘结剂为PVDF、PTFE或非氟类粘结剂。
[0020]进一步的，所述导电剂为石墨、炭黑、活性炭、碳纳米管、掺氮的碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯、掺氮的石墨烯或掺氮的氧化石墨烯中的一种或多种的组合。
[0021]一种采用多层复合电极制作的的锂离子电池。
[0022]有益效果：与现有技术相比，本专利技术采用分层涂覆不同浓度梯度的导电剂和粘结剂浆料制备复合电极，在电极两侧形成粘结剂和导电剂梯度分布结构，在保证高面密度极片剥离力的同时有效提高极片的电解液浸润性和极片电导率，减小电池充放电过程极化。采用多层复合电极制作的电池电化学性能明显优于单层电极。复合电极能使电解液更好的浸润，改善充放电性能，同时复合电极剥离强度提升，使得电池循环性能提升。另外多层电极的涂覆方式提升了极片电导率，减小电池充放电过程极化，改善电池倍率性能。
附图说明
[0023]图1是本专利技术的制作工艺流程图；
[0024]图2是单面多层涂覆的复合电极结构示意图；
[0025]图3是复合电极与传统电极扣电阻抗对比曲线图；
[0026]图4是复合电极与传统电极扣电放电克容量对比曲线图；
[0027]图5是复合电极与传统电极扣电循环容量保持率对比曲线图。
[0028]图中：1、集流体，2、导电剂，3
‑
1、3
‑
2、3
‑
3、不同比例浆料代号，4、粘结剂。
具体实施方式
[0029]为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0030]在本专利技术的各实施例中，为了便于描述而非限制本专利技术，本专利技术专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语"连接"并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。"上"、"下"、"下方"、"左"、"右"等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
[0031]详见附图1、2，本专利技术提供了一种多层复合电极的制备方法，在集流体表面采用分层涂覆不同浓度梯度的正极浆料，自贴近集流体侧至远离集流体侧依次涂覆，构成粘结剂含量逐渐减少，导电剂含量逐渐增多的多层复合电极梯度结构，具体步骤如下：
[0032](一)制备复合层正极浆料：所述正极浆料包括正极主料、导电剂和粘结剂，组分按质量份数比为：
[0033]正极主料
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80...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层复合电极的制备方法，其特征是：在集流体表面采用分层涂覆不同浓度梯度的正极浆料，自贴近集流体侧至远离集流体侧依次涂覆，构成粘结剂含量逐渐减少，导电剂含量逐渐增多的多层复合电极梯度结构，具体步骤如下：(一)制备复合层正极浆料：正极浆料包括正极主料、导电剂和粘结剂，组分比例按质量份数比为：正极主料 80
‑
90份导电剂 0.1
‑
15份粘结剂 0.1
‑
15份；其中每层正极浆料组分比例按照正极主料份数比不变，粘结剂含量逐层减少，导电剂含量逐层增多的比例原则配置；复合层各层的设置顺序为：自贴近集流体表面侧为第一层，逐层涂覆，至远离集流体表面侧为最后一层；(二)涂覆复合层正极浆料：将复合层正极浆料依次逐层均匀涂覆到集流体表面，每层涂覆厚度保持一致，每层涂覆浆料后，对涂覆层烘干，烘干温度为115
‑
135℃，烘干时间为1
‑
5分钟；(三)碾压多层复合电极：对涂覆的复合层电极进行碾压，碾压复合电极的厚度为90
‑
200μm，获得多层复合电极。2.根据权利要求1所述的多层复合电极的制备方法，其特征是：所述复合层正极浆料粘度为6000
‑
12000mPa
·
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马洪运，李琳慈，王知常，张淑娴，许刚，
申请(专利权)人：天津力神电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：