本发明专利技术涉及一种锂离子电池及其制备方法，尤其是一种机械性能好、电化学过程顺畅和循环稳定性好的电池电极片及其制备方法以及由其制成的电池，这种电池电极片包括集流介质和含有电极活性物和辅料的涂覆层，所述电极活性物在涂覆层中由集流介质向外粒度和含量呈逐渐减小的梯度分布。其制备包括：（１）制备电极活性物和辅料的混合物；（２）再加入粘结剂均匀混合制浆；（３）将制得的浆料涂覆于集流介质上形成涂覆层，通过沉降、干燥使涂覆层内部形成活性物质的梯度分布；（４）使用滚压机将制得的电极片压制而成。本发明专利技术还涉及由此方法制造的电极片所制成的电池。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种锂离子电池及其制备方法，尤其是一种机械性能好、 电化学过程顺畅和循环稳定性好的电池电极片及其制备方法以及由其制成 的电池。
技术介绍
锂离子电池基于其优越的性能，代表着未来便携式电子产品用电池的发展趋势，市场容量自问世以来连续多年保持100%的成长。锂离子电池具有工作电压高、体积和重量能量密度高、寿命长、自放电率低、无记忆效 应以及对环境的公害小等优点，已经广泛用于移动通讯设备、笔记本电脑、 数码相机、数码摄影机等领域。随着能源危机的逐步加剧和民众环保意识 的增强，电动汽车用动力锂离子电池的研制正在成为锂离子电池发展的主 攻方向，与普通的锂离子电池不同，动力锂离子电池对电池整体性能的要 求更高，特别是对电池的比能量、倍率充放电性质和寿命提出了更高的要求。美国能源部提出了混联电动车用锂离子电池的寿命应当达到3000-5000 次，从这个意义上讲，使用现有的锂离子电池电极材料，更新电池工艺参 数，使电池的总体性能达到动力锂离子电池的要求，是一项非常有意义的 工作。在所有可以提高锂离子电池性能的措施中，改善电池的电极材料是其 主要的利用手段，目前新的电极材料还没有被人们发现之前如何采用工艺 手段提高电池的性能是大多研究人员所考虑的课题。如何在现有电极材料 的基础上通过合理的手段制备出机械性能好、电化学过程顺畅和循环稳定 性好的电池电极是人们所不断寻求的改进方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电极活性物梯度分布的电池电极片及其制备方法。本专利技术目的通过如下措施达到这种电池电极片，包括集流介质和含有电极活性物和辅料的涂覆层， 其特殊之处在于，所述电极活性物在涂覆层中由集流介质向外粒度和含量 呈逐渐减小的梯度分布。优选地，所述电极活性物包括下述材料1 )至5 )中所表示的一种材料1) 、 LixNii—yMyAz02-z ;2) 、 LixCch-yMyAzOz—z;3) 、 LLMm一yMyAz02—z;4) 、 LixFe^MyPO"5) 、 LixNiaCobMnc02 (a+b+c=l);其中0.9《x《l.l， 0《y《0.2， 0《z《0.2;M代表Mn、 Co、 Ni、 Fe、 Al、 Cu、 Cr、 Mg、 Ba或稀土元素中的一种或2种元素；A代表F、 S、 P或C1中的一种元素。 优选地，所述辅料为乙炔黑导电剂。 优选地，所述集流介质为铜或铝材料。 上述电池电极片的制备方法，包括以下步骤1) 、将电极活性物质及其辅料均匀分散在N-甲基吡咯烷酮(NMP) 溶剂中制得混合溶液。2) 、加入适量的聚偏氟乙烯(PVDF)粘结剂混合制浆，高速搅拌时间 不少于2小时，将整个浆料充分混合均匀，并适当控制浆料的粘度为 400~600厘泊(C.P.S.)。3) 、将制得的浆料涂覆于集流介质上形成涂覆层，通过沉降、干燥使涂 覆层内部形成活性物质的梯度分布。4)、使用滚压机将制得的电极片压制到孔率为35%左右。 优选地，所述步骤(l)中所述电极活性物质及其辅料进行预混合。 优选地，所述步骤(4)所述电极压制由空率控制压制操作，电极片的最 佳空率为35%。本专利技术的另一 目的在于提供一种根据以上电极片制备的电池。 按照本专利技术提供的技术方案与现有技术相比具有以下几方面的优点(1) 电极片的机械性能好。这种电极活性物质呈梯度分布的电极片表面 粘结剂和导电剂含量相对较高，电极片韧性优、可加工性能好。(2) 电极活性物质的粒度分布于电场方向一致，大颗粒材料在电场较强 的位置，小颗粒材料处于电场较弱的位置，这种分布有利于电极的电化学 过程。(3淛成电池的循环稳定性好。电极中大颗粒处于极片内部，可以减少 电极循环过程中电极表面电极活性物质的粉化和结构破坏，同时也可能会 减少电极活性物质中Mn、 Ni、 Co等的溶解，可以提高电极的循环性能。附图说明图1是本专利技术使用沉降法制备的梯度电极片的切面扫描电镜照片。 图2是本专利技术使用沉降法制备的梯度电极片与普通电极片组装的电池 的循环性能比较图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术所述的电池电极片及其制备方 法作进一步详细的说明。实施例中电池电极活性物为下述材料1 )至5 )中所表示的一种材料1) 、 LixN"—yMyAz02—z ;2) 、 LixCo卜yMyAX)2_i;3) 、 LLMm-yMyAzOh;4) 、 LixFe^MyP04;5) 、 LixNiaCobMnc02 (a+b+c=l);其中0.9《x《l.l， 0《y《0.2， 0《z《0.2;M代表Mn、 Co、 Ni、 Fe、 Al、 Cu、 Cr、 Mg、 Ba或稀土元素中的一种或2种元素；A代表F、 S、 P或C1中的一种元素。实施例l以LiCol/3Nil/3Mn1/302为研究对象，这种电池电极片的具体制备方法包括以下步骤第一步将200g LiCc^NiwMi^02与20g乙炔黑导电剂，均匀分散在300g N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中制得LiCc^Ni"3Mm,302-导电剂混合物。第二步加入20 g聚偏氟乙烯(PVDF)粘结剂混合制浆，以每分钟4000转的转速高速搅拌，每搅拌10分钟，中间停顿10分钟，高速搅拌时间不少于2小时，将整个浆料充分混合均匀，浆料的粘度为560厘泊(C.P.S.)。第三步将制得的浆料在涂布机上涂布，静置lh后干燥，电极片的干燥厚度控制在60(im~120|Lim之间。第四步使用滚压机将制得的电极片压制到孔率为35%左右。实施例2以LiNia8Co。,sAl,02为研究对象，这种电池电极片的具体制备方法包括以下步骤第一步将200g LiNi。Xo。,5Al謹02与12g乙炔黑导电剂，均匀分散在200g N -甲基吡咯烷酮(NMP )溶剂中制得LiNi。8Co^AU502-导电剂混合物。7第二步加入18g聚偏氟乙烯(PVDF )粘结剂混合制浆，以每分钟4000转的转速高速搅拌，每搅拌10分钟，中间停顿10分钟，高速搅拌时间不少于2小时，将整个浆料充分混合均匀，浆料的粘度为520C.P.S.。第三步将制得的浆料在涂布机上涂布，静置lh后干燥，电极片的干燥厚度控制在60nm~120|dm之间。第四步使用滚压机将制得的电极片压制到孔率为35%左右。实施例3以LiCo02为研究对象，这种电池电极片的具体制备方法包括以下步骤第一步将200g LiCo02与15g乙炔黑导电剂，均匀分散在200g N -甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中制得LiCo02-导电剂混合物。第二步加入20g聚偏氟乙烯(PVDF )粘结剂混合制浆，以每分钟4000转的转速高速搅拌，每搅拌10分钟，中间停顿10分钟，高速搅拌时间不少于2小时，将整个浆料充分混合均匀，浆料的粘度为480 C.P.S.。第三步将制得的浆料在涂布机上涂布，静置lh后干燥，电极片的干燥厚度控制在60iiim 12(^m之间。第四步使用滚压机将制得的电极片压制到^^率为35%左右。实施例4以LiMn204为研究对象，这种电池电极片的具体制备方法包括以下步骤第一步将200g LiMn204与20g乙炔黑导电剂，均匀分散在200g N -甲基吡P各烷酮(NMP)溶剂中制得LiMn204-导电剂混合物。第二步加入25g本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电池电极片，其包括集流介质和含有电极活性物和辅料的涂覆层，其特征在于，所述电极活性物在涂覆层中由集流介质向外粒度和含量呈逐渐减小的梯度分布。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑洪河，邓永红，毛玉华，覃九三，
申请(专利权)人：深圳新宙邦科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]
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