电极及其制备方法、电池和电池应用技术

本申请公开了一种电极及其制备方法、电池和电池应用。电极包括集流体和与集流体结合的活性层，活性层含有SEI成膜添加剂，该SEI成膜添加剂包括不饱和有机物。该电极通过在其所含的活性层中添加不饱和有机物的SEI成膜添加剂，其能够在电池的首次充放电过程中或在首次充放电之前参与并形成稳定的人造SEI膜，从而有效降低电池在充放电过程中消耗电解液中有机组分和锂离子等组分的量，有效降低电池中的不可逆容量，从而显著提高了电池的首次库仑效率和循环性能。而且可以直接将该SEI成膜添加剂直接与电极活性材料配制成电极浆料制备电极，使得电极制备效率高，质量稳定。质量稳定。质量稳定。

【技术实现步骤摘要】
电极及其制备方法、电池和电池应用


[0001]本申请属于电池
，具体涉及一种电极及其制备方法、电池和电池应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于其具备高能量密度，自放电小等优点在汽车动力电源，3C电子产品以及储能装置等领域迅速普及。随着锂电池的应用普及，对锂电池的电化学性能，如能量密度等要求也越来越得到重视。
[0003]在离子电池充放电的过程中，电解液在负极表面发生还原反应，产生大量的有机或无机产物，沉积在负极表面，形成一层致密的钝化膜。然而在钝化膜的形成和修复过程中形成会消耗部分锂离子，导致不可逆容量的增加，降低电极材料的首次库仑效率，降低了离子电池的循环性能。虽然现有方法对此做出了一些尝试，但是现有方法对电池的首次库仑效率和循环性能提高有限。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本申请提供一种电极及其制备方法、电池和电池应用，以解决现有方案对电池由于钝化膜的形成和修复导致其能量密度下降改善有限的技术问题。
[0005]片所含电极活性层中粘结剂上浮而导致电极片和电池相关性能下降的技术。
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种电极。本申请实施例电极包括集流体和与集流体结合的活性层，所述活性层含有SEI成膜添加剂，所述SEI成膜添加剂包括不饱和有机物。
[0007]本申请实施例电极通过在其所含的活性层中添加不饱和有机物，其能够在电池的首次充放电过程中或在首次充放电之前参与并形成稳定的人造SEI膜，从而有效降低电池在充放电过程中消耗电解液中有机物组分和锂离子等组分的量，有效降低电池中的不可逆容量，从而显著提高了电池的首次库仑效率和循环性能。
[0008]一些实施例中，所述不饱和有机物在所述活性层中的质量含量为0.2%～3%，可选为0.5%～1.5%。通过对不饱和有机物在活性层的质量含量控制和调节，能够提高SEI成膜添加剂具体是不饱和有机物发挥上文中的作用，提高电极形成的人造SEI膜的含量和稳定性，从而进一步降低电池中的不可逆容量，以进一步提高电池的首次库仑效率和循环性能。
[0009]一些实施例中，所述不饱和有机物包括酸根基团、含碱性金属离子的酸根基团中的至少一种。该酸根基团、含碱性金属离子的酸根基团中的至少一种的存在，能够有效参与不饱和有机物在电极上形成人造SEI膜，并提高该人造SEI膜的含量和稳定性以及生长速率，并增强人造SEI膜与活性层如包括活性材料之间的结合强度，增强人造SEI膜与活性层如包括活性材料之间的亲和性。
[0010]实施例中，所述酸根基团包括羧酸根、磺酸根、磷酸根、硼酸根中的至少一种。
[0011]实施例中，所述碱性金属离子包括Li、Na、K、Cs、Rb、Ca、Mg、Al中的至少一种金属离子。
[0012]该些酸根基团、碱性金属能够相对更有效的参与不饱和有机物在电极上形成人造SEI膜，并进一步提高人造SEI膜的含量和稳定性以及生长速率。
[0013]一些实施例中，所述不饱和有机物包括如下分子式（Ⅰ）至式（Ⅱ）中的至少一种：（Ⅰ）、R5‑
C≡C
‑
R6（Ⅱ）；其中，R1至R6相同或不相同的包括
‑
C
m
H
n
‑
A
x
，其中，H表示氢原子，A表示含酸酐的基团或含碱性金属离子的酸根基团中的至少一种；m=0~3，n=0~6，x可以为0或1，且m、n、x不同时为0。
[0014]该些不饱和有机物能够有效参与并形成人造SEI膜，并提高了人造SEI膜的稳定性，从而有效提高了电池的首次库仑效率和循环性能。该些不饱和有机物所含的基团种类能够相对提高电池中人造SEI膜的与电极材料界面的亲和性、人造SEI膜自身的稳定性等性能，并降低电池中可逆离子的消耗，相对提高电池的首次库仑效率和循环性能。
[0015]实施例中，所述不饱和有机物为NH
x
M
y
；其中，N为含不饱和键和酸根基团的有机基团，H为酸根上可电离的氢原子，M为碱性金属离子，x和y满足如下关系：x+k
×
y=a，且所述a=1~8，0≤x/a≤0.2；0.8≤k
×
y/a≤1所述a为所述有机分子电离后的总价态，所述k为所述碱性金属离子价态。
[0016]实施例中，所述NH
x
M
y
包括(CH2=CH
‑
COO
‑
)H
x1
Na
y1
、(
‑
OOC
‑
CH=CH
‑
COO
‑
)H
x2
Mg
y2
、(
‑
OOC
‑
CH=CH
‑
COO
‑
)H
x3
Na
y3
、(
‑
OOC
‑
CH=CH
‑
COO
‑
)H
x4
Li
y4
、(CH(CH3)=CH
‑
COO
‑
)H
x5
Na
y5
、(
‑
OOC
‑
C(C2H5)=CH
‑
COO
‑
)H
x6
Li
y6
, (
‑
OOC
‑
C(CH3)=CHCH2‑
COO
‑
)H
x7
Li
y7
、(
‑
OOC
‑
CH2C(COO
‑
)=CH2)H
x8
Li
y8
、(
‑
OOC
‑
C(COO
‑
)=CHCH3)H
x9
Li
y9
、(
‑
OOCCH2CH2CH2‑
C(COO
‑
)=CHCH3)H
x10
Li
y10
、(
‑
OOC
‑
C(CH(CH3)CH2COO
‑
)=CHCH3)H
x11
Li
y11
、(
‑
OOC
‑
C(C2H5)=C(CH2CH2CH3)CH2CH2‑
COO
‑
)H
x12
Li
y12
、(HC≡C
‑
COO
‑
) H
x13
Li
y13
、(
‑
OOC
‑
C≡C
‑
COO
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电极，包括集流体和与集流体结合的活性层，其特征在于：所述活性层含有SEI成膜添加剂，所述SEI成膜添加剂包括不饱和有机物；所述不饱和有机物包括如下分子式（Ⅰ）至式（Ⅱ）中的至少一种：（Ⅰ）、R5‑
C≡C
‑
R6（Ⅱ）；其中，R1至R6相同或不相同的包括
‑
C
m
H
n
‑
A
x
，其中，H表示氢原子，A表示含酸酐的基团或含碱性金属离子的酸根基团中的至少一种；m=0~3，n=0~6，x可以为0或1，且m、n、x不同时为0。2.如权利要求1所述的电极，其特征在于：所述不饱和有机物在所述活性层中的质量含量为0.2%～3%。3.如权利要求1或2所述的电极，其特征在于：所述不饱和有机物包括酸根基团、含碱性金属离子的酸根基团中的至少一种。4.如权利要求3所述的电极，其特征在于：所述酸根基团包括羧酸根、磺酸根、磷酸根、硼酸根中的至少一种；所述碱性金属离子包括Li、Na、K、Cs、Rb、Ca、Mg、Al中的至少一种金属离子。5.如权利要求1、2、4任一项所述的电极，其特征在于：所述不饱和有机物为NH
x
M
y
；其中，N为含不饱和键和酸根基团的有机基团，H为酸根基团上可电离的氢原子，M为碱性金属离子，x和y满足如下关系：x+k
×
y=a，且所述a=1~8，0≤x/a≤0.2，0.8≤k
×
y/a≤1；所述a为所述有机分子电离后的总价态，所述k为所述碱性金属离子价态。6. 如权利要求5所述的电极，其特征在于：所述NH
x
M
y
包括(CH2=CH
‑
COO
‑
)H
x1
Na
y1
、(
‑
OOC
‑
CH=CH
‑
COO
‑
)H
x2
Mg
y2
、(
‑
OOC
‑
CH=CH
‑
COO
‑
)H
x3
Na
y3
、(
‑
OOC
‑
CH=CH
‑
COO
‑
)H
x4
Li
y4
、(CH(CH3)=CH
‑
COO
‑
)H
x5
Na
y5
、(
‑
OOC
‑
C(C2H5)=CH
‑
COO
‑
)H
x6
Li
y6
、(
‑
OOC
‑
C(CH3)=CHCH2‑
COO
‑
)H
x7
Li
y7
、(
‑
OOC
‑
CH2C(COO
‑
)=CH2)H
x8
Li
y8
、(
‑
OOC
‑
C(COO
‑
)=CHCH3)H
x9
Li
y9
、(
‑
OOCCH2CH2CH2‑
C(COO
‑
)=CHCH3)H
x10
Li
y10
、(
‑
OOC
‑
C(CH(CH3)CH2COO
‑
)=CHCH3)H
x11
Li
y11
、(
‑
OOC
‑
C(C2H5)=C(CH2CH2CH3)CH2CH2‑
COO
‑
)H
x12
Li
y12
、(HC≡C
‑
COO
‑
)H
x13
Li
y13
、(
‑
OOC
‑
C≡C
‑
COO
‑
)H
x14
Li
y14
、(
‑
OOCCH2C≡C
‑
COO
‑
) H
x15
Li
y15
、(
‑
OOC
‑
C≡CCH(CH3)CH2‑
COO
‑
)H
x16
Li
y16
、(CH2=CH
‑
SO3‑
)H
x17
Na
y17
、(
‑
O3S
‑
CH=CH
‑
SO3‑
)H
x18
Mg
y18
、(
‑
O3S
‑
CH=CH
‑
SO3‑
)H
x19
Na
y19
、(
‑
O3S
‑
CH=CH
‑
SO3‑
)H
x20
Li
y20
、(CH(CH3)=CH
‑
SO3‑
)H
x21
Na
y21
、(
‑
O3S
‑
C(C2H5)=CH
‑
SO3‑
)H
x22
Li
y22
、(
‑
O3S
‑
C(CH3)=CHCH2‑
SO3‑
)H
x23
Li
y23
、(
‑
O3S
‑
CH2C(SO3‑
)=CH2)H
x24
Li
y24
、(
‑
O3S
‑
C(SO3‑
)=CHCH3)H
x25
Li
y25
、(
‑
O3SCCH2CH2CH2‑
C(SO3‑
)=CHCH3)H
x26
Li
y26
、(
‑
O3S
‑
C(CH(CH3)CH2SO3‑
)=CHCH3)H
x27
Li
y27
、(
‑
O3S
‑
C(C2H5)=C(CH2CH2CH3)CH2CH2‑
SO3‑
)H
x28
Li
y28
、(HC≡C
‑
SO3‑
)H
x29
Li
y29
、(
‑
O3S
‑
C≡C
‑
SO3‑
)H
x30
Li
y30
、(
‑
O3SCH2C≡C
‑
SO3‑
)H
x31
Li
y31
、（
‑
O3S
‑
C≡CCH(CH3)CH2‑
SO3‑
)H
x32
Li
y32
、(CH2=CH
‑
PO
32
‑
)H
x33
Na
y33
、(
‑2O3P
‑
CH=CH
‑
PO
32
‑
)H
x34
Mg
y34
、(
‑2O3P
‑
CH=CH
‑
PO
32
‑
)H
x35
Na
y35
、(
‑2O3P
‑
CH=CH
‑
PO
32
‑
)H
x36
Li
y36
、(CH(CH3)=CH
‑
PO
32
‑
)H
x37
Na
y37
、(
‑2O3P
‑
C(C2H5)=CH
‑
PO
32
‑
)H
x38
Li
y38
、(
‑‑2O3P
‑
C(CH3)=CHCH2‑
PO
32
‑
)H
x39
Li
y39
、(
‑2O3P
‑
CH2C(PO
32
‑
)=CH2)H
x40
Li
y40
、(
‑2O3P
‑
C(PO
32
‑
)=CHCH3)H
x41
Li
y41
、(
‑2O3P
‑
CH2CH2CH2‑
C(PO
32
‑
)=CHCH3)H
x42
Li
y42
、(
‑2O3P
‑
C(CH(CH3)CH2‑
PO
32
‑
)=CHCH3)H
x43
Li
y43
、(
‑2O3P
‑
C(C2...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴凯，刘桓基，林逵，谢浩添，陈晓，孙信，叶永煌，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：