【技术实现步骤摘要】
本申请涉及锂电池制造，特别涉及一种复合极片及其制备方法和一种电池。
技术介绍
1、锂电池具有比能量高、循环寿命长、电压平台高、安全性好、无记忆效应等特点，已广泛应用在3c数码产品和电动交通工具领域，并逐渐在储能领域占据主导地位。
2、常规锂电池正、负电极一般由电极活性材料、粘结剂、导电剂和集流体构成。在电极制备时，需要先将电极活性材料、粘结剂和导电剂通过溶剂混合得到浆料，再将浆料均匀涂覆至集流体的表面，后对涂覆有浆料的集流体进行真空干燥，使浆料中的溶剂完全挥发以获得电极。制备好的电极中不含有任何溶剂和电解质锂盐，在制备成电池时需额外注入大量电解液，并需将电池进行长时间静置，使电解液渗透进入电极内部孔隙，使电极具备离子导电能力，从而实现电池的充放电。这就使得使用常规电极制备锂电池的工艺较为繁琐，耗时较长。
3、因此，需要一种极片，可以在制备锂电池时省去电解液注入的步骤，以简化锂电池的制备工艺。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种极片，可以在制备锂电池时省去电解液注入的步骤，以简化锂电池的制备工艺。
2、第一方面，本申请提供一种复合极片，包括集流体和位于所述集流体至少一侧表面的活性材料层，所述活性材料层包括团簇体电解质，所述团簇体电解包括由锂盐的阳离子与有机溶剂分子发生络合反应生成的络合分子，以及位于所述阳离子的溶剂化鞘层中的所述锂盐的阴离子。
3、在一些实施例中，所述锂盐包括三氟甲基磺酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、二
4、在一些实施例中，所述活性材料层还包括粘结剂，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的至少一种；或所述粘结剂包括丁腈橡胶、氯丁橡胶、氢化丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶、丁苯橡胶及其衍生物中的至少一种。
5、在一些实施例中，所述活性材料层还包括电极活性材料和导电剂，所述电极活性材料为正极活性材料或负极活性材料；所述正极活性材料包括钴酸锂、高压钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、富锂锰基材料以及锰酸锂中的至少一种，所述负极活性材料包括碳基材料，硅基材料、硅碳复合材料、钛酸锂、锡基材料、锗基材料以及黑磷基材料中的至少一种；所述导电剂包括电炭黑、碳纳米管、纳米碳纤维以及石墨烯中的至少一种。
6、在一些实施例中，所述活性材料层还包括包括添加剂，所述添加剂包括性能优化剂、阻燃剂、固态电解质以及离子电子双导材料中的至少一种，所述性能优化剂包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、硫酸亚乙酯、亚硫酸亚乙酯、硫酸丙烯酯、亚硫酸丙烯酯、4-甲基硫酸亚乙酯、4-甲基亚硫酸亚乙酯、1,4-丁烷磺酸内酯、1,3-丙烷磺酸内酯、环己基苯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、丁二腈、己二腈、五氟丙酸酐、氟代碳酸乙烯酯、二氟草酸硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、三氟甲基磺酸锂以及硝酸锂中的至少一种；所述阻燃剂包括三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯、三(4-氟苯基)膦、三(2,2,3,3,3-五氟丙基)磷酸酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯、亚磷酸三丁酯、甲基膦酸二甲酯、乙基膦酸二乙酯、乙氧基五氟环三磷腈、苯氧基五氟环三磷腈、六甲氧基环三磷腈以及离子液体中的至少一种；所述固态电解质包括无机氧化物固态电解质、硫化物固态电解质以及卤化物固态电解质中的至少一种；以及所述离子电子双导材料包括无机固态离子电子双导体材料以及聚合物基离子电子双导材料。
7、第二方面，本申请还提供一种复合极片的制备方法，包括：将包括锂盐和有机溶剂的原料物共混，形成混合物；将所述混合物涂覆至集流体的至少一侧表面，在所述集流体表面形成活性材料层；以及对所述集流体加热和/或施加负压，使所述活性材料层中的有机溶剂分子与所述锂盐结合原位形成团簇体电解质，并使未形成所述团簇体电解质的所述有机溶剂完全挥发，得到所述复合极片，其中，所述团簇体电解质包括所述锂盐的阳离子与所述有机溶剂分子发生络合反应生成的络合分子，以及位于所述阳离子的溶剂化鞘层中的所述锂盐的阴离子。
8、在一些实施例中，所述锂盐包括三氟甲基磺酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、二(多氟烷基磺酰)亚胺锂、二(多氟烷氧基磺酰)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂、二草酸硼酸锂以及二氟草酸硼酸锂中的至少一种，和/或所述有机溶剂包括碳酸酯类溶剂、氟代碳酸酯类溶剂、醚类溶剂、氟代醚溶剂、羧酸酯类溶剂、亚硫酸酯类溶剂中的至少一种。
9、在一些实施例中，所述原料物还包括活性材料、导电剂和第一粘结剂，所述第一粘结剂溶解于所述有机溶剂，所述第一粘结剂包括丁腈橡胶、氯丁橡胶、氢化丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶、丁苯橡胶及其衍生物中的至少一种。
10、在一些实施例中，所述形成混合物的方法包括：将所述锂盐溶解于所述有机溶剂，得到团簇体电解质前驱体；将所述第一粘结剂溶解至所述团簇体电解质前驱体中，得到粘结液；以及将所述活性材料、所述导电剂加入所述粘结液并混合均匀，得到所述混合物。
11、在一些实施例中，所述原料物还包括活性材料、导电剂和第二粘结剂，所述第二粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的至少一种。
12、在一些实施例中，在所述集流体表面形成活性材料层的方法包括：将锂盐溶解于有机溶剂，得到团簇体电解质前驱体；将活性材料、导电剂以及第二粘结剂混合，得到浆料；将所述浆料涂覆至集流体的至少一侧表面并烘干，在所述集流体的表面形成浆料层；通过喷淋或者浸润工艺使所述团簇体电解质前驱体均匀分散至所述浆料层中，形成所述活性材料层。
13、在一些实施例中，所述原料物还包括添加剂，所述添加剂包括性能优化剂、阻燃剂、固态电解质以及离子电子双导材料中的至少一种，所述性能优化剂包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、硫酸亚乙酯、亚硫酸亚乙酯、硫酸丙烯酯、亚硫酸丙烯酯、4-甲基硫酸亚乙酯、4-甲基亚硫酸亚乙酯、1,4-丁烷磺酸内酯、1,3-丙烷磺酸内酯、环己基苯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、丁二腈、己二腈、五氟丙酸酐、氟代碳酸乙烯酯、二氟草酸硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、三氟甲基磺酸锂以及硝酸锂中的至少一种；所述阻燃剂包括三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯、三(4-氟苯基)膦、三(2,2,3,3,3-五氟丙基)磷酸酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯、亚磷酸三丁酯、甲基膦酸二甲酯、乙基膦酸二乙酯、乙氧基五氟环三磷腈、苯氧基五氟环三磷腈、六甲氧基环三磷腈以及离子液体中的至少一种；所述固态电解质包括无机氧化物固态本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种复合极片，其特征在于，包括集流体和位于所述集流体至少一侧表面的活性材料层，所述活性材料层包括团簇体电解质，所述团簇体电解包括由锂盐的阳离子与有机溶剂分子发生络合反应生成的络合分子，以及位于所述阳离子的溶剂化鞘层中的所述锂盐的阴离子。
2.根据权利要求1所述的复合极片，其特征在于，所述锂盐包括三氟甲基磺酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、二(多氟烷基磺酰)亚胺锂、二(多氟烷氧基磺酰)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂、二草酸硼酸锂以及二氟草酸硼酸锂中的至少一种，和/或所述有机溶剂包括碳酸酯类溶剂、氟代碳酸酯类溶剂、醚类溶剂、氟代醚溶剂、羧酸酯类溶剂、亚硫酸酯类溶剂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的复合极片，其特征在于，所述活性材料层还包括粘结剂，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的至少一种；或所述粘结剂包括丁腈橡胶、氯丁橡胶、氢化丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶、丁苯橡胶及其衍生物中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的复合极片，其特征在于，所述活性材料层还包括电极活性材料和导电剂，所述电极活性材料为正极活性材料或负
5.根据权利要求4所述的复合极片，其特征在于，所述活性材料层还包括添加剂，所述添加剂包括性能优化剂、阻燃剂、固态电解质以及离子电子双导材料中的至少一种，
6.一种复合极片的制备方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述锂盐包括三氟甲基磺酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、二(多氟烷基磺酰)亚胺锂、二(多氟烷氧基磺酰)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂、二草酸硼酸锂以及二氟草酸硼酸锂中的至少一种，和/或所述有机溶剂包括碳酸酯类溶剂、氟代碳酸酯类溶剂、醚类溶剂、氟代醚溶剂、羧酸酯类溶剂、亚硫酸酯类溶剂中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述原料物还包括活性材料、导电剂和第一粘结剂，所述第一粘结剂溶解于所述有机溶剂，所述第一粘结剂包括丁腈橡胶、氯丁橡胶、氢化丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶、丁苯橡胶及其衍生物中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述形成混合物的方法包括：
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述原料物还包括活性材料、导电剂和第二粘结剂，所述第二粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的至少一种。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，在所述集流体表面形成活性材料层的方法包括：
12.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述原料物还包括添加剂，所述添加剂包括性能优化剂、阻燃剂、固态电解质以及离子电子双导材料中的至少一种，
13.一种电池，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种复合极片，其特征在于，包括集流体和位于所述集流体至少一侧表面的活性材料层，所述活性材料层包括团簇体电解质，所述团簇体电解包括由锂盐的阳离子与有机溶剂分子发生络合反应生成的络合分子，以及位于所述阳离子的溶剂化鞘层中的所述锂盐的阴离子。
2.根据权利要求1所述的复合极片，其特征在于，所述锂盐包括三氟甲基磺酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、二(多氟烷基磺酰)亚胺锂、二(多氟烷氧基磺酰)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂、二草酸硼酸锂以及二氟草酸硼酸锂中的至少一种，和/或所述有机溶剂包括碳酸酯类溶剂、氟代碳酸酯类溶剂、醚类溶剂、氟代醚溶剂、羧酸酯类溶剂、亚硫酸酯类溶剂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的复合极片，其特征在于，所述活性材料层还包括粘结剂，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的至少一种；或所述粘结剂包括丁腈橡胶、氯丁橡胶、氢化丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶、丁苯橡胶及其衍生物中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的复合极片，其特征在于，所述活性材料层还包括电极活性材料和导电剂，所述电极活性材料为正极活性材料或负极活性材料；所述正极活性材料包括钴酸锂、高压钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、富锂锰基材料以及锰酸锂中的至少一种，所述负极活性材料包括碳基材料，硅基材料、硅碳复合材料、钛酸锂、锡基材料、锗基材料以及黑磷基材料中的至少一种；
5.根据权利要求4所述的复合极片，其特征在于，所述活性材料层还包括添加剂...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁飞，王磊，
申请(专利权)人：天津巨及科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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