
1.本技术涉及一种电极极片、包括该电极极片的电化学装置和电子装置。
背景技术:2.目前市场上的储能器件,比如超级电容器、锂离子电池、钠离子电池、燃料电池等,都需要电极。传统的电极膜制备工艺主要有拉浆、丝网印刷、刷涂、刮涂、喷涂等方法。这些方法一方面,在工艺实现过程中都会在电极膜中会引入非功能性材料,如去离子水、nmp、酒精等残留溶剂,从而影响储能器件整体性能;另一方面,在去溶剂的过程中需要大量的能耗,且制造过程复杂、设备成本高,使得储能器件总成本增加。为解决上述问题,人们不断探索研究新的电极膜制备技术。
3.cn1838999a公开了一种基于干加工的电化学装置以及制造用于该电化学装置中的自支持干电极膜的方法,即将干粉原料进行高度混合,其中粘结剂纤丝化并且连接其它颗粒,将粉末混合压延后形成电极膜。这种方法有两个主要缺陷:1)需要大量的粘结剂以做出具有足够强度的电极膜,从而降低活性材料比例,降低了能量密度;2)原粉料中各组分材料密度不同,纤丝化过程中物料容易团聚。
4.cn104521033a公开了一种能量存储器及其制备方法,其中,电极配方中的易变形粘结剂被特定的溶剂所活化,用高速搅拌的方法将被活化了的粘结剂均匀地分布在功能材料导电颗粒的表面,这些表面附有活化了的粘结剂颗粒被挤压后形成独立的电极膜。然而用于活化粘结剂的溶剂虽然量少,但是最终还是要通过加热等方式去除。。
技术实现要素:5.针对现有技术的不足,本技术提供了一种电极极片、包括该电极极片的电化学装置和电子装置。本技术提供的电极极片通过在活性材料层的粉料中增加电解液溶剂,能够使粉料的成膜性能大大提高,并且加入的电解液溶剂不需要去除,可以当后续电解液浸渍的电解液成分使用,具有优良的电化学性能。
6.本发明的第一方面提供了一种电极极片,包括集流体和位于所述集流体包面的活性物质层,所述活性物质层包括活性材料、导电剂、第一粘结剂、第二粘结剂和电解液溶剂,以所述活性材料的质量计,所述电解液溶剂的质量百分含量为0.5%至15%。
7.根据本发明的一些实施方式,以所述活性材料、导电剂、第一粘结剂和第二粘结剂的总质量计,所述活性材料的质量含量为80%至97%,所述导电剂的质量含量为0至10%,所述第一粘结剂的质量含量为1%至5%,所述第二粘结剂的质量百分含量为1%至15%。
8.根据本发明的一些实施方式,所述电解液溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸二苯酯、碳酸二丁酯、碳酸丁烯酯、甲酸甲酯、乙酸乙酯、丁酸甲酯、丙酸乙酯或碳酸二乙酯中的一种或多种。本发明中,所述电解液溶剂为具有高介电常数的有机溶剂,其能够活化所述第一粘结剂使其具有粘结性能,从而提高混合粉体的可成膜性,并且所述电解液溶剂的成分为电极极片最终浸渍的电解液中的溶剂成分的
其中一种或多种,在制备电化学装置的后续过程中不需要去除,可以作为后续电解液浸渍的电解液成分使用。
9.根据本发明的一些实施方式,所述第一粘结剂包括改性聚丙烯酸、羟乙基纤维素、聚乙烯甲基醚、聚乙二醇、氯化橡胶或聚乙烯基乙醚中的一种或多种。根据本发明的一些实施方式,所述粘结剂还可以包括其他能够被所述电解液溶剂所活化的材料。
10.根据本发明的一些实施方式,所述第二粘结剂选自热塑性粘结剂,优选包括聚偏氟乙烯(pvdf)、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、羧甲基纤维素、聚丙烯酸丁酯、聚环氧乙烷或丁苯橡胶中的一种或多种。
11.本发明中的活性材料不做具体限定,对现有的锂离子电池、钠离子电池以及锂离子电容器中的正极活性材料或负极活性材料都是适用的,包括但不限于:活性材料可以是电池电极中的金属氧化物(锂氧化物、钠氧化物等)、锂离子电容器或锂离子电池电极中的活性炭、锂氧化物、插层碳、硬碳等材料。根据本发明的一些实施方式,所述活性材料包括正极活性材料和/或负极活性材料,所述正极活性材料包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂或钴锰酸锂中的至少一种,所述负极活性材料包括碳材料或硅材料中的至少一种。
12.根据本发明的一些实施方式,所述导电剂包括导电炭黑、导电石墨、碳纤维、多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、硬碳、软碳、科琴黑或石墨烯中的至少一种。
13.本发明的第二方面提供了一种根据第一方面所述的电极极片的制备方法,其包括如下步骤:
14.s1:提供活性材料、导电剂、第一粘结剂和第二粘结剂的第一混合粉料;
15.s2:将所述电解液溶剂与所述第一混合粉料混合,得到第二混合材料;
16.s3:将所述第二混合材料热压,得到活性物质层;
17.s4:将所述活性物质层与所述集流体复合,得到所述电极极片。
18.本发明中,将电解液溶剂加入第一混合粉料中,使得电解液溶剂沾湿或润湿第一混合粉料中各粉料颗粒的部分或全部表面,使得第一粘结剂活化,使其粘结性能增强,从而使第二混合材料的成膜性能大大提高;并且,加入的电解液溶剂不需要去除,可以当后续电解液浸渍的电解液成分使用,该方法制备的电极极片,能够保持较高的电极能量密度,具有优良的电化学性能。
19.根据本发明的一些实施方式,步骤s2中,将所述电解液溶剂雾化后与所述混合粉料混合。根据本发明的一些实施方式,所述雾化选自超声波雾化、压缩雾化或网式雾化。根据本发明的一些实施方式,所述雾化后的电解液溶剂的颗粒大小为5μm至200μm。
20.根据本发明的一些实施方式,所述第二粘结剂玻璃化转变温度为t1,所述第二粘结剂的熔点温度为t2,所述热压的温度为t,满足:t1≤t≤t2。根据本发明的一些实施方式,20℃≤t≤180℃。在本发明的一些实施方式中,t可以为20℃、40℃、60℃、80℃、100℃、120℃、140℃、160℃、180℃或它们之间的任意值。
21.本发明的第三方面提供了一种电化学装置,其包括正极、负极、隔离膜和电解液,其中所述正极和/或负极包括权利要求1-4中任一项所述的电极极片或根据权利要求5-7中任一项所述的制备方法得到的电极极片。
22.根据本发明的一些实施方式,所述电极极片中的电解液溶剂选自所述电解液中的
溶剂的一种或多种。
23.本发明的第四方面提供了一种电子装置,包括本发明第三方面所述的电化学装置。
24.本技术的有益效果为:
25.本发明提供的电极极片中包含第一粘结剂和第二粘结剂,通过加入电解液溶剂,沾湿或润湿各粉料颗粒表面,并活化第一粘结剂使其粘结性能增强,从而使粉料的成膜性能大大提高。而加入的电解液溶剂不需要去除,可以当后续电解液浸渍的电解液成分使用。通过该方法能够制备高性能电极。此外,本发明提供的电极极片的制备过程简单,粉料成膜容易,能够保持较高的电极能量密度。
附图说明
26.图1为根据本技术的实施方式的电极极片的制备工艺流程图。
具体实施方式
27.为了简明,本文仅具体地公开了一些数值范围。然而,任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围;以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围,同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外,每个单独公开的点或单个数值自身可以作为下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
28.在本文的描述中,除非另有说明,“以上”、“以下”包含本数。
29.除非另有说明,本技术中使用的术语具有本领域技术人员通常所理解的公知含义。除非另有说明,本技术中提到的各参数的数值可以用本领域常用的各种测量方法进行测量(例如,可以按照在本技术的实施例中给出的方法进行测试)。
30.术语“中的至少一者”、“中的至少一个”、“中的至少一种”或其他相似术语所连接的项目的列表可意味着所列项目的任何组合。例如,如果列出项目a及b,那么短语“a及b中的至少一者”意味着仅a;仅b;或a及b。在另一实例中,如果列出项目a、b及c,那么短语“a、b及c中的至少一者”意味着仅a;或仅b;仅c;a及b(排除c);a及c(排除b);b及c(排除a);或a、b及c的全部。项目a可包含单个组分或多个组分。项目b可包含单个组分或多个组分。项目c可包含单个组分或多个组分。
31.下面结合具体实施方式,进一步阐述本技术。应理解,这些具体实施方式仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。
32.一、电极极片
33.本发明的第一方面提供了一种电极极片,包括集流体和位于所述集流体包面的活性物质层,所述活性物质层包括活性材料、导电剂、第一粘结剂、第二粘结剂和电解液溶剂,以所述活性材料的质量计,所述电解液溶剂的质量百分含量为0.5%至15%,例如可以为0.5%、1%、2.5%、5%、7.5%、10%、12.5%、15%以及它们之间的任意值。
34.根据本发明的一些实施方式,所述电解液溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸二苯酯、碳酸二丁酯、碳酸丁烯酯、甲酸甲酯、乙酸乙酯、丁酸甲酯、丙酸乙酯或碳酸二乙酯中的一种或多种。本发明中,所述电解液溶剂为具有
高介电常数的有机溶剂,其能够活化所述第一粘结剂使其具有粘结性能,从而提高混合粉体的可成膜性,并且所述电解液溶剂的成分为电极极片最终浸渍的电解液中的溶剂成分的其中一种或多种,在制备电化学装置的后续过程中不需要去除,可以作为后续电解液浸渍的电解液成分使用。
35.根据本发明的一些实施方式,以所述活性材料、导电剂、第一粘结剂和第二粘结剂的总质量计,所述活性材料的质量含量为80%至97%,所述导电剂的质量含量为0至10%,所述第一粘结剂的质量含量为1%至5%,所述第二粘结剂的质量百分含量为1%至15%。
36.根据本发明的一些实施方式,以所述活性材料、导电剂、第一粘结剂和第二粘结剂的总质量计,所述电解液溶剂的质量百分含量为0.5%至15%,例如可以为0.5%、1%、2.5%、5%、7.5%、10%、12.5%、15%以及它们之间的任意值。
37.根据本发明的一些实施方式,以所述活性材料、导电剂、第一粘结剂和第二粘结剂的总质量计所述活性材料的质量百分含量为80%至97%,例如可以为80%、82%、84%、86%、88%、90%、92%、94%、96%、97%以及它们之间的任意值。
38.根据本发明的一些实施方式,以所述活性材料、导电剂、第一粘结剂和第二粘结剂的总质量计所述第一粘结剂的质量百分含量为1%至5%,例如可以为0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%以及它们之间的任意值。
39.根据本发明的一些实施方式,以所述活性材料、导电剂、第一粘结剂和第二粘结剂的总质量计所述第二粘结剂的质量百分含量为1%至15%,例如可以为0.5%、1%、2.5%、5%、7.5%、10%、12.5%、15%以及它们之间的任意值。
40.根据本发明的一些实施方式,以所述活性材料、导电剂、第一粘结剂和第二粘结剂的总质量计所述导电剂的质量百分含量为0至10%,例如可以为0.5%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%以及它们之间的任意值。
41.根据本发明的一些实施方式,所述第一粘结剂包括改性聚丙烯酸、羟乙基纤维素、聚乙烯甲基醚、聚乙二醇、氯化橡胶或聚乙烯基乙醚中的一种或多种。根据本发明的一些实施方式,所述粘结剂还可以包括其他能够被所述电解液溶剂所活化的材料。
42.根据本发明的一些实施方式,所述第二粘结剂选自热塑性粘结剂,优选包括聚偏氟乙烯(pvdf)、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、羧甲基纤维素、聚丙烯酸丁酯、聚环氧乙烷或丁苯橡胶中的一种或多种。
43.本发明中的活性材料不做具体限定,对现有的锂离子电池、钠离子电池以及锂离子电容器中的正极活性材料或负极活性材料都是适用的,包括但不限于:活性材料可以是电池电极中的金属氧化物(锂氧化物、钠氧化物等)、锂离子电容器或锂离子电池电极中的活性炭、锂氧化物、插层碳、硬碳等材料。根据本发明的一些实施方式,所述活性材料包括正极活性材料和/或负极活性材料,所述正极活性材料包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂或钴锰酸锂中的至少一种,所述负极活性材料包括碳材料或硅材料中的至少一种。
44.根据本发明的一些实施方式,所述导电剂包括导电炭黑、导电石墨、碳纤维、多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、硬碳、软碳、科琴黑或石墨烯中的至少一种。
45.本发明的第二方面提供了一种根据第一方面所述的电极极片的制备方法,其包括如下步骤:
46.s1:提供活性材料、导电剂、第一粘结剂和第二粘结剂的第一混合粉料;
47.s2:将所述电解液溶剂与所述第一混合粉料混合,得到第二混合材料;
48.s3:将所述第二混合材料热压,得到活性物质层;
49.s4:将所述活性物质层与所述集流体复合,得到所述电极极片。
50.本发明中,电解液溶剂沾湿或润湿第一混合粉料中各粉料的颗粒表面,并活化第一粘结剂使其粘结性能增强,从而使第二混合材料的成膜性能大大提高;并且,加入的电解液溶剂不需要去除,可以当后续电解液浸渍的电解液成分使用,该方法制备的电极极片,能够保持较高的电极能量密度,具有优良的电化学性能。
51.目前的干法电极制备过程由于在压延成膜时比较困难,因此需要加入较多的粘结剂以达到成膜的目的,通常粘结剂的占比较高,而本发明不需要添加过多粘结剂;另一方面,本发明在制备电极的过程中,未引入如传统湿法制备电极时所用的溶剂:水或nmp,这些溶剂在电极中很难全部通过干燥的方法除去,会在电极极片中有残留,会降低电极能量密度;此外本发明虽然引入了电解液溶剂,但是前期引入的电解液溶剂是后期电化学装置注液时添加的电解液的必须成分之一,因此本发明的制备方法制备的电极极片不会降低电极能量密度。
52.根据本发明的一些实施方式,步骤s2中,将所述电解液溶剂雾化后与所述混合粉料混合。根据本发明的一些实施方式,所述雾化选自超声波雾化、压缩雾化或网式雾化。根据本发明的一些实施方式,所述雾化后的电解液溶剂的颗粒大小为5μm至200μm。
53.根据本发明的一些实施方式,所述第二粘结剂玻璃化转变温度为t1,所述第二粘结剂的熔点温度为t2,所述热压的温度为t,满足:t1≤t≤t2。根据本发明的一些实施方式,20℃≤t≤180℃。在本发明的一些实施方式中,t可以为20℃、40℃、60℃、80℃、100℃、120℃、140℃、160℃、180℃或它们之间的任意值。
54.在一些实施方式中,集流体包括正极集流体和负极集流体。负极集流体包括:铜箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍、泡沫铜、覆有导电金属的聚合物基底或其任意组合。正极集流体可以采用金属箔片或复合集流体。例如,可以使用铝箔。复合集流体可以通过将金属材料(铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子基材上而形成。
55.二、电化学装置
56.本技术还提供了一种电化学装置,所述电化学装置包括正极、负极、隔离膜和电解液,其中所述正极和/或负极包括包括第一方面所述的电极极片或第二方面所述的制备方法得到的电极极片。
57.根据本发明的一些实施方式,所述电极极片中的电解液溶剂选自所述电解液中的溶剂的一种或多种。
58.本技术的电化学装置可以为锂离子电池、钠离子电池或锂离子电容器等。
59.本技术的电化学装置还包括电解液,在一些实施方式中,电解液包括锂盐或钠盐。在一些实施方式中,所述锂盐包括有机锂盐或无机锂盐中的至少一种。在一些实施方式中,所述锂盐包括,但不限于:六氟磷酸锂(lipf6)、四氟硼酸锂(libf4)、二氟磷酸锂(lipo2f2)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂lin(cf3so2)2(litfsi)、双(氟磺酰)亚胺锂li(n(so2f)2)(lifsi)、双草酸硼酸锂lib(c2o4)2(libob)或二氟草酸硼酸锂libf2(c2o4)(lidfob)。在一些实施例中,所述电解液中锂盐的浓度为:约0.5mol/l至3mol/l、约0.5mol/l至2mol/l或约0.8mol/l至
1.5mol/l。
60.在一些实施方式中,所述钠盐包括有机钠盐或无机钠盐中的至少一种。在一些实施方式中,所述钠盐包括,但不限于:高氯酸钠(naclo4)、六氟磷酸钠(napf6)、四氟硼酸钠(nabf4)、四氯硼酸钠(nabcl4)、三氟甲基磺酸钠(nafsi)、双三氟甲基磺酸钠(natfsi)中的一种或几种。
61.在一些实施方式中,电解液还包括溶剂。在一些实施方式中,溶剂可选自碳酸亚乙酯(ec)、碳酸亚丙酯(pc)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二丙酯(dpc)、碳酸甲丙酯(mpc)、碳酸乙丙酯(epc)、碳酸亚丁酯(bc)、氟代碳酸亚乙酯(fec)、甲酸甲酯(mf)、乙酸甲酯(ma)、乙酸乙酯(ea)、乙酸丙酯(pa)、丙酸甲酯(mp)、丙酸乙酯(ep)、丙酸丙酯(pp)、丁酸甲酯(mb)、丁酸乙酯(eb)、1,4-丁内酯(gbl)、环丁砜(sf)、二甲砜(msm)、甲乙砜(ems)及二乙砜(ese)中的一种或几种。
62.在一些实施方式中,电解液中还可选地包括添加剂。例如添加剂可以包括负极成膜添加剂,也可以包括正极成膜添加剂,还可以包括能够改善电池某些性能的添加剂,例如改善电池过充性能的添加剂、改善电池高温性能的添加剂、改善电池低温性能的添加剂等。
63.本技术的电化学装置还包括隔离膜。在一些实施方式中,正极与负极之间设有隔离膜以防止短路。可用于本技术的实施例中使用的隔离膜的材料和形状没有特别限制,其可为任何现有技术中公开的技术。在一些实施方式中,隔离膜包括由对本技术的电解液稳定的材料形成的聚合物或无机物等。
64.例如,隔离膜可包括基材层和表面处理层。基材层为具有多孔结构的无纺布、膜或复合膜,基材层的材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺中的至少一种。具体地,可选用聚丙烯多孔膜、聚乙烯多孔膜、聚丙烯无纺布、聚乙烯无纺布或聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯多孔复合膜。
65.基材层的至少一个表面上设置有表面处理层,表面处理层可以是聚合物层或无机物层,也可以是混合聚合物与无机物所形成的层。
66.无机物层包括无机颗粒和粘结剂,无机颗粒包括氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锌、氧化钙、氧化锆、氧化钇、碳化硅、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙或硫酸钡中的至少一种。粘结剂包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯或聚六氟丙烯中的至少一种。
67.聚合物层中包含聚合物,聚合物的材料包括聚酰胺、聚丙烯腈、丙烯酸酯聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚偏氟乙烯或聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)中的至少一种。
68.根据本技术的一些实施方式,所述电化学装置为锂金属二次电池。在一些实施例中,锂金属二次电池包括,但不限于:锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池或锂离子聚合物二次电池。
69.根据本技术的一些实施方式,电化学装置可包括外包装,所述外包装可以是硬壳,例如硬塑料壳、铝壳、钢壳等。电化学装置的外包装也可以是软包,例如袋式软包。软包的材质可以是塑料,如聚丙烯(pp)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚丁二酸丁二醇酯(pbs)等中的一种或几种。
70.根据本技术的一些实施方式,所述电化学装置的形状没有特别的限制,其可以是圆柱形、方形或其他任意的形状。
71.在一些实施方式中,本技术还提供了一种电池模块。该电池模块包括上述的电化学装置。本技术的电池模块采用了上述电化学装置,因此至少具有与所述电化学装置相同的优势。本技术的电池模块所含电化学装置的数量可以为多个,具体数量可根据电池模块的应用和容量来调节。
72.在一些实施方式中,本技术还提供了一种电池包、其包括上述电池模块。所述电池包所含电池模块的数量可以根据电池包的应用和容量进行调节。
73.在一些实施例中,本技术的电化学装置包括,但不限于:所有种类的一次电池、二次电池、燃料电池、太阳能电池或电容。
74.四、电子装置
75.本技术还提供了一种电子装置,所述电子装置包括上述电化学装置、电池模块或电池包中的至少一种。
76.在一些实施方式中,所述电子装置包括,但不限于:电动车辆、混合动力电动车辆、插电式混合动力电动车辆、蓄电系统等。为了满足该电子装置对电化学装置的高功率和高能量密度的需求,可以采用电池包或电池模块。
77.在另一些实施方中,电子装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等。该电子装置通常要求轻薄化,可以采用电化学装置作为电源。
78.实施例及对比例
79.本发明中,若非特指,所采用的原料均是本领域常用的,实施例中的方法,如若无特别说明,均是本领域常规方法。
80.测试方法
81.1、电极压实密度
82.电极极片压实密度采用如下方法测得:裁剪出长度为150mm、宽度为150mm的极片,并秤得极片重量为w(减去集流体重量),计算公式为:压实密度=极片质量/(极片面积*极片厚度)。其中极片厚度采用日本三丰千分尺测得,测试方法为:随机截取一段长度500mm、宽度500mm的极片,在长度方向和宽度方向上各随机间隔取三个位置点测量极片厚度(减去集流体厚度),共计6个厚度值,求得平均值为极片厚度
83.2.循环容量保持率测试
84.将制备成的测试电池,使用land充放电测试仪,在室温和0.2c充电/0.2c放电条件下循环200次。
85.实施例1
86.选取人造石墨为活性材料、sp为导电剂、改性paa(聚丙烯酸)为第一粘结剂、pvdf为第二粘结剂,按照比重95:2:1:2的比例在高速混合机混合2h。混合均匀后的粉料继续慢速混合,同时将质量为人造石墨重量1%的ec(碳酸乙烯酯)通过超声波雾化后加入,雾化后的ec颗粒大小约20~40μm。将粉料继续高速混合2h,使ec润湿石墨、sp及改性paa和pvdf表面,并使改性paa粘结性能增强,从而和其它粉体颗粒紧密连接。将混合好的材料通过热辊压设备,在温度160
±
3℃下,压延成自支撑薄膜,得到厚度为60
±
3μm自支撑膜。将所得自支撑膜热压在涂有导电胶的铜箔的两个表面,铜箔厚度为6μm,得到厚度为125
±
3μm的负极复
合电极,电极压实密度为1.5g/cm3。将此复合电极片与锂片组成正负极,使用pp隔膜,电解液为lipf6/dmc ec dec(dmc、ec、dec的体积比为1:1:1),制备成测试电池,在室温和0.2c充电/0.2c放电条件下循环200次容量保持率为98.6%。
87.实施例2
88.选取人造石墨为活性材料、sp为导电剂、羟乙基纤维素为第一粘结剂、pvdf为第二粘结剂,按照比重95.5:1.5:1:2的比例在高速混合机混合2h。混合均匀后的粉料继续慢速混合,同时将质量为人造石墨重量1%的emc(碳酸甲乙酯)通过超声波雾化后加入,雾化后的emc(碳酸甲乙酯)颗粒大小约20~40μm。将粉料继续高速混合2h,使emc(碳酸甲乙酯)润湿石墨、sp及羟乙基纤维素和pvdf表面,并使羟乙基纤维素粘结性能增强,从而和其它粉体颗粒紧密连接。将混合好的材料通过热辊压设备,在温度160
±
3℃下,压延成自支撑薄膜,得到厚度为60
±
3μm自支撑膜。将所得自支撑膜热压在涂有导电胶的铜箔的两个表面,铜箔厚度为6μm,得到厚度为126
±
3μm的负极复合电极,电极压实密度为1.48g/cm3。将此复合电极片与锂片组成正负极,使用pp隔膜,电解液为1mol/llipf6/dmc ec dec emc,制备成测试电池,在室温和0.2c充电/0.2c放电条件下循环200次容量保持率为97.4%。
89.实施例3
90.选取人造石墨为活性材料、sp为导电剂、聚乙烯甲基醚为第一粘结剂、pvdf为第二粘结剂,按照比重96:2:1:1的比例在高速混合机混合2h。混合均匀后的粉料继续慢速混合,同时将质量为人造石墨重量1.5%的dmc(碳酸二甲酯)通过超声波雾化后加入,雾化后的dmc(碳酸二甲酯)颗粒大小约20~40μm。将粉料继续高速混合2h,使dmc(碳酸二甲酯)润湿石墨、sp及聚乙烯甲基醚和pvdf表面,并使聚乙烯甲基醚粘结性能增强,从而和其它粉体颗粒紧密连接。将混合好的材料通过热辊压设备,在温度160
±
3℃下,压延成自支撑薄膜,得到厚度为60
±
3μm自支撑膜。将所得自支撑膜热压在涂有导电胶的铜箔的两个表面,铜箔厚度为6μm,得到厚度为125
±
3μm的负极复合电极,电极压实密度为1.5g/cm3。将此复合电极片与锂片组成正负极,使用pp隔膜,电解液为lipf6/dmc ec dec(dmc、ec、dec的体积比为1:1:1),制备成测试电池,在室温和0.2c充电/0.2c放电条件下循环200次容量保持率为98.2%。
91.实施例4
92.选取磷酸铁锂为活性材料、cnt为导电剂、聚乙二醇为第一粘结剂、pvdf为第二粘结剂,按照比重96.5:1.5:1:1的比例在高速混合机混合2h。混合均匀后的粉料继续慢速混合,同时将质量为磷酸铁锂2%的dmc(碳酸二甲酯)通过超声波雾化后加入,雾化后的dmc(碳酸二甲酯)颗粒大小约20~40μm。将粉料继续高速混合2h,使dmc(碳酸二甲酯)润湿磷酸铁锂、cnt及聚乙二醇和pvdf表面,并使聚乙二醇粘结性能增强,从而和其它粉体颗粒紧密连接。将混合好的材料通过热辊压设备,在温度160
±
3℃下,压延成自支撑薄膜,得到厚度为85
±
3μm自支撑膜。将所得自支撑膜热压在涂有导电胶的铝箔的两个表面,铝箔厚度为12μm,得到厚度为157
±
3μm的正极复合电极,电极压实密度为2.36g/cm3。将此复合电极片与锂片组成正负极,使用pp隔膜,电解液为1mol/llipf6/dmc ec dec emc,制备成测试电池,在室温和0.2c充电/0.2c放电条件下循环200次容量保持率为96.3%。
93.实施例5
94.选取磷酸铁锂为活性材料、cnt为导电剂、聚乙烯基乙醚为第一粘结剂、pvdf为第
二粘结剂,按照比重96.5:1.5:0.5:1.5的比例在高速混合机混合2h。混合均匀后的粉料继续慢速混合,同时将质量为磷酸铁锂1%的dmc(碳酸二甲酯)通过超声波雾化后加入,雾化后的dmc(碳酸二甲酯)颗粒大小约20~40μm。将粉料继续高速混合2h,使dmc(碳酸二甲酯)润湿磷酸铁锂、cnt及聚乙烯基乙醚和pvdf表面,并使聚乙烯基乙醚粘结性能增强,从而和其它粉体颗粒紧密连接。将混合好的材料通过热辊压设备,在温度160
±
3℃下,压延成自支撑薄膜,得到厚度为85
±
3μm自支撑膜。将所得自支撑膜热压在涂有导电胶的铝箔的两个表面,铝箔厚度为12μm,得到厚度为156
±
3μm的正极复合电极,电极压实密度为2.4g/cm3。将此复合电极片与锂片组成正负极,使用pp隔膜,电解液为1mol/l lipf6/dmc ec dec emc,制备成测试电池,在室温和0.2c充电/0.2c放电条件下循环200次容量保持率为97.1%。
95.实施例6
96.选取磷酸铁锂为活性材料、cnt为导电剂、聚乙烯基乙醚为第一粘结剂、pvdf为第二粘结剂,按照比重96.5:1.5:0.5:1.5的比例在高速混合机混合2h。混合均匀后的粉料继续慢速混合,同时将质量为磷酸铁锂1%的pc(碳酸丙烯酯)通过超声波雾化后加入,雾化后的pc(碳酸丙烯酯)颗粒大小约20~40μm。将粉料继续高速混合2h,使pc(碳酸丙烯酯)润湿磷酸铁锂、cnt及聚乙烯基乙醚和pvdf表面,并使聚乙烯基乙醚粘结性能增强,从而和其它粉体颗粒紧密连接。将混合好的材料通过热辊压设备,在温度160
±
3℃下,压延成自支撑薄膜,得到厚度为85
±
3μm自支撑膜。将所得自支撑膜热压在涂有导电胶的铝箔的两个表面,铝箔厚度为12μm,得到厚度为157
±
3μm的正极复合电极,电极压实密度为2.33g/cm3。将此复合电极片与锂片组成正负极,使用pp隔膜,电解液为1mol/llipf6/dmc ec dec pc,制备成测试电池,在室温和0.2c充电/0.2c放电条件下循环200次容量保持率为97.9%。
97.实施例7
98.采用与实施例1相同的方法制备测试电池,不同之处仅在于:混合均匀后的粉料继续慢速混合,同时将质量为人造石墨重量0.1%的ec(碳酸乙烯酯)通过超声波雾化后加入,雾化后的ec颗粒大小约20~40μm。结果在在温度160
±
3℃下,压延成自支撑薄膜时失败,即不能成膜。
99.实施例8
100.采用与实施例1相同的方法制备测试电池,不同之处仅在于:混合均匀后的粉料继续慢速混合,同时将质量为人造石墨重量0.5%的ec(碳酸乙烯酯)通过超声波雾化后加入,雾化后的ec颗粒大小约20~40μm。制备成测试电池,在室温和0.2c充电/0.2c放电条件下循环200次容量保持率为94.3%。
101.实施例9
102.采用与实施例1相同的方法制备测试电池,不同之处仅在于:混合均匀后的粉料继续慢速混合,同时将质量为人造石墨重量5%的ec(碳酸乙烯酯)通过超声波雾化后加入,雾化后的ec颗粒大小约20~40μm。制备成测试电池,在室温和0.2c充电/0.2c放电条件下循环200次容量保持率为98%。
103.实施例10
104.采用与实施例1相同的方法制备测试电池,不同之处仅在于:混合均匀后的粉料继续慢速混合,同时将质量为人造石墨重量15%的ec(碳酸乙烯酯)通过超声波雾化后加入,雾化后的ec颗粒大小约20~40μm。制备成测试电池,在室温和0.2c充电/0.2c放电条件下循
环200次容量保持率为85%。
105.实施例11
106.采用与实施例1相同的方法制备测试电池,不同之处仅在于:混合均匀后的粉料继续慢速混合,同时将质量为人造石墨重量20%的ec(碳酸乙烯酯)通过超声波雾化后加入,雾化后的ec颗粒大小约20~40μm。混合好的材料湿度较大,结果在在温度160
±
3℃下压延时粘辊严重,不能成膜。
107.通过实施例1和实施例7~11对比,可以发现本技术的电极极片中,电解液溶剂的加入量对于电池的容量保持率有显著影响。当电解液溶剂添加量太小时(例如实施例7),电解液溶剂不足以沾湿或润湿第一混合粉料或活化第一粘结剂,从而不能压延成膜;当电解液溶剂添加量太大时(例如实施例11),也不能压延成膜。因此,将电解液溶剂的加入量控制在本发明的范围内能够使所制备的电池在保持较高的能量密度的同时,具有较高的容量保持率。
108.对比例1
109.采用与实施例1相同的方法制备测试电池,不同之处仅在于本对比例不添加第一粘结剂,原来第一粘结剂所占比例由第二粘结剂取代,即:选取人造石墨为活性材料、sp为导电剂、pvdf为粘结剂,按照比重95:2:3的比例在高速混合机混合2h,后续步骤都相同。制备成测试电池,在室温和0.2c充电/0.2c放电条件下循环200次容量保持率为74.5%。这主要是由于当原料混合时没有第一粘结剂的加入,各粉料颗粒间相互作用力较小,颗粒间距较大会影响压延成膜效果,从而在压延成膜时形成较多缺陷,导致最终电池容量衰减较快。
110.对比例2
111.采用与实施例1相同的方法制备测试电池,不同之处仅在于加入ec(碳酸乙烯酯)时不进行雾化,而是直接加入,后续步骤都相同。制备成测试电池,在室温和0.2c充电/0.2c放电条件下循环200次容量保持率为92.7%。这主要是由于当ec(碳酸乙烯酯)直接加入后,会首先润湿与其接触的各粉体颗粒,而在后续的混合过程,就很难将ec(碳酸乙烯酯)分散均匀使其充分沾湿或润湿各粉料颗粒,因此未被ec(碳酸乙烯酯)沾湿或润湿的各粉料颗粒间相互作用力较小,影响压延成膜效果,从而在压延成膜时形成部分缺陷,导致电池容量降低。
112.虽然已经说明和描述了本技术的一些示例性实施方式,然而本技术不限于所公开的实施方式。相反,本领域普通技术人员将认识到,在不脱离如所附权利要求中描述的本技术的精神和范围的情况下,可对所描述的实施方式进行一些修饰和改变。