一种高倍率性能锂离子电池及其厚电极极片的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高倍率性能锂离子电池及其厚电极极片的制造方法，所述厚电极极片的制造方法包括如下步骤：S100、铺送粉体的准备，将电极活性材料颗粒与导电剂充分混合，得到粘结剂喷射打印增材制造中所需的铺送粉体；S200、铺粉打印，在逐层铺粉和打印过程中形成预定的沟道图案；S300、进行下一个周期的逐层铺粉和打印；S400、重复以上步骤S200和S300，直到完成厚电极极片或厚电极极片的制造。本发明专利技术实施例提供的高倍率性能锂离子电池及其厚电极极片的制造方法，具有优异图案调控塑造能力，并能实现具有沟道图案的电池厚电极极片的高效大规模生产，且通过本发明专利技术实施例的制造方法，能有效提高锂电池的能量密度、倍率性能和使用寿命。使用寿命。使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种高倍率性能锂离子电池及其厚电极极片的制造方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池，尤其涉及一种厚电极极片构型及其制造方法，以及采用该锂电池厚电极极片的高电池倍率性能锂离子电池。

技术介绍

[0002]在锂离子电池中，增加电池正负电极极片厚度和载量可以有效提高电池的能量密度。然而随着电池极片厚度的增加，因为锂离子需要更多的在极片中扩散而非在高离子电导的电解液中扩散，电池的倍率性能(或动力学性能)会减弱。同时，厚极片也不利于电解液的浸润。在电池电极中适当引入沟道可以有效改善电池电极的倍率性能和浸润性，如图1所示，但该结构的引入往往会对生产效率产生严重影响，或者造成产品品质、性能的损失或劣化等，因此，目前，还未见有针对以上问题的真正有效的解决方案。
[0003]公开号为CN109768223A中国专利技术专利申请公开了一种卷绕式锂离子电池负极极片的制备方法，该技术方案用激光刻蚀方法在活性材料层的表面雕刻有负极极片宽度方向的凹槽10，如图1的示意图所示。公开号为CN114203970A的中国专利技术专利申请公开了一种改善锂电池电解液浸润性的电极极片及其制备方法，该技术方案用针头雕刻电极极片中的沟槽。但两种技术方案均有较为显著的缺点：激光雕刻需要逐点的扫描切割，因受制于激光加载在加工材料上的光功率密度，耗时较长，同时无法深度雕刻，且雕刻过程会使电极表面发生化学变化并产生有毒有害气体，会污染环境。而针头雕刻会产生雕刻碎屑或毛刺等，劣化电池的循环性能。此外，所用设备昂贵，操作精度要求高，不易商业化。
[0004]综上所述，需要一种能够灵活、高效、适用于大规模生产的新的方法。

技术实现思路

[0005]为克服前述现有技术的缺陷，本申请实施例提供一种厚电极极片的制造方法，包括如下步骤：
[0006]S100、铺送粉体的准备，将电极活性材料颗粒与导电剂充分混合，得到粘结剂喷射打印增材制造中所需的铺送粉体；
[0007]S200、铺粉打印，在铺粉打印工位将所述铺送粉体进行逐层铺粉和打印至电池集流体上，并在逐层铺粉和打印过程中形成预定的沟道图案；
[0008]S300、将已铺粉打印的所述电池集流体自所述铺粉打印工位送出，同时将待铺粉打印的所述电池集流体输送至所述铺粉打印工位进行下一个周期的逐层铺粉和打印；
[0009]S400、重复以上步骤S200和S300，直到完成厚电极正极片或厚电极负极片的制造。
[0010]本专利技术还可采用如下可选/优选方案：
[0011]所述步骤S200中的所述逐层铺粉和打印通过粘结剂喷射技术实现。
[0012]所述步骤S300中所述电池集流体的输送采用电池集流体卷轴连接传送带的方式实现，相邻两次铺粉打印的所述电池集流体之间留有用于切割的空白区。
[0013]还包括加热固化成型步骤，即在所述步骤S200或所述步骤S300之后，对铺粉打印
并形成沟道图案后的厚电极极片进行加热固化成型处理。
[0014]所述步骤S100中，所述电极活性材料颗粒是正极活性材料颗粒或负极活性材料颗粒；当所述电极活性材料颗粒是正极活性材料颗粒时，得到的所述铺送粉体是正极铺送粉体，当所述电极活性材料颗粒是负极活性材料颗粒时，得到的所述铺送粉体是负极铺送粉体。
[0015]所述电池集流体是铜箔或铝箔，所述正极活性材料颗粒是钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂和三元正极材料颗粒中的至少一种；所述负极活性材料颗粒为硅、硅碳、和钛酸锂中的至少一种；所述导电剂是导电炭黑。
[0016]所述加热固化成型的温度为100
‑
120℃。
[0017]所述预定的沟道图案有两层以上，相邻层的所述预定的沟道图案相同或相异。
[0018]两层以上的所述预定的沟道图案至少局部相互连通。
[0019]本专利技术还提供一种高倍率性能锂离子电池的制造方法，包括正极和负极，所述正极和/或所述负极由厚电极极片制成，所述厚电极极片采用如上文任一项所述的制造方法制备得到。
[0020]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，与现有技术相比至少具有如下有益效果：
[0021]本专利技术实施例提供的高倍率性能锂离子电池及其厚电极极片的制造方法，具有优异图案调控塑造能力，并能实现具有沟道图案的电池厚电极极片的高效、大规模生产，且通过本专利技术实施例的制造方法，能有效提高锂电池的能量密度、倍率性能和使用寿命。
附图说明
[0022]图1为现有技术的厚电极极片中的沟道结构示意图；
[0023]图2为本申请一个实施例的厚电极极片的制造方法流程图；
[0024]图3为本申请一个实施例的厚电极极片中的沟道结构示意图。
[0025]图4为实例1(通过粘结剂喷射打印形成沟道图案的正极电极)与对比例1(没有沟道图案的正极电极)两种正电极倍率性能间的对比。
[0026]图5为实例1(通过粘结剂喷射打印形成沟道图案的正极电极)与对比例1(没有沟道图案的正极电极)两种正电极容量的循环性能间的对比。
具体实施方式
[0027]如图2所示，是本申请实施例的制造方法流程示意图，包括如下步骤：
[0028]S100、铺送粉体的准备，将正极活性材料颗粒与导电剂充分混合，得到粘结剂喷射打印增材制造中所需的正极铺送粉体，或将负极活性材料颗粒与导电剂充分混合，得到粘结剂喷射打印增材制造中所需的负极铺送粉体；
[0029]S200、铺粉打印，在铺粉打印工位将所述正极铺送粉体或所述负极铺送粉体进行逐层铺粉和打印至电池集流体上，并在逐层铺粉和打印过程中形成预定的沟道图案及预定的厚度；
[0030]S300、将已铺粉打印的所述电池集流体自所述铺粉打印工位送出，同时将待铺粉打印的所述电池集流体输送至所述铺粉打印工位进行下一个周期的逐层铺粉和打印；
[0031]S400、重复以上步骤S200和S300，直到完成厚电极正极片或厚电极负极片的制造。
[0032]为了更好的理解上述技术方案，下面结合附图2
‑
3和具体的实施方式对本专利技术作进一步说明，其中相同的附图标记表示相同的部件，除非另外特别说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。本专利技术的背景部分可以包含关于本专利技术的问题或环境的背景信息，而不一定是描述现有技术。因此，在
技术介绍
部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。
[0033]实施例1
[0034]一种厚电极极片的制造方法，用于制造具有预定的沟道图案的厚电极正极片，包括如下步骤：
[0035]S100、铺送粉体的准备，将正极活性材料颗粒与导电剂充分混合，得到粘结剂喷射打印增材制造中所需的正极铺送粉体，所述正极活性材料颗粒的粒径分布范围优选为1
‑
10μm，所述导电剂优选采用导电炭黑，所述正极活性材料颗粒与所述导电炭黑的质量比为(80
‑
90)∶(10
‑
20)。具体可为，将质量比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种厚电极极片的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：S100、铺送粉体的准备，将电极活性材料颗粒与导电剂充分混合，得到粘结剂喷射打印增材制造中所需的铺送粉体；S200、铺粉打印，在铺粉打印工位将所述铺送粉体进行逐层铺粉和打印至电池集流体上，并在逐层铺粉和打印过程中形成预定的沟道图案；S300、将已铺粉打印的所述电池集流体自所述铺粉打印工位送出，同时将待铺粉打印的所述电池集流体输送至所述铺粉打印工位进行下一个周期的逐层铺粉和打印；S400、重复以上步骤S200和S300，直到完成厚电极正极片或厚电极负极片的制造。2.如权利要求1所述的厚电极极片的制造方法，其特征在于，所述步骤S200中的所述逐层铺粉和打印通过粘结剂喷射技术实现。3.如权利要求1所述的厚电极极片的制造方法，其特征在于，所述步骤S300中所述电池集流体的输送采用电池集流体卷轴连接传送带的方式实现，相邻两次铺粉打印的所述电池集流体之间留有用于切割的空白区。4.如权利要求1所述的厚电极极片的制造方法，其特征在于，还包括加热固化成型步骤，即在所述步骤S200或所述步骤S300之后，对铺粉打印并形成沟道图案后的厚电极极片进行加热固化成型处理。5.如权利要求1所述的厚电极极片的制造方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡振宇，
申请(专利权)人：深圳品谱科技有限公司，
类型：发明
国别省市：