一种电极极片和电化学装置转让专利
申请号 : CN201811644244.8
文献号 : CN110660963B
文献日 : 2021-04-27
发明人 : 李静 , 薛庆瑞 , 张子格 , 李伟 , 杨献伟
申请人 : 宁德时代新能源科技股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种电极极片,包括集流体和设置于所述集流体至少一个表面上的电极活性材料层,其中,所述集流体包括支撑层和设置于支撑层至少一个表面上的导电层,所述导电层的单面厚度D2满足:30 nm≤D2≤3 µm,所述电极活性材料层包含电极活性材料、粘结剂和导电剂,且所述电极活性材料层在厚度方向分为内侧区域和外侧区域两个区域,电极活性材料层的内侧区域的厚度H与导电层的单面厚度D2之比H/D2为0.5:1至5:1,所述电极活性材料层中的导电剂在厚度方向上具有不均匀的分布,其中基于电极活性材料层的总重量,在所述电极活性材料层的内侧区域中的导电剂的重量百分含量高于电极活性材料层的外侧区域中的导电剂的重量百分含量,且所述电极活性材料层的内侧区域中的粘结剂包含水性粘结剂,且基于内侧区域处的电极活性材料层的总重量,所述导电剂的重量百分含量为50%
80%。
~
2.根据权利要求1所述的电极极片,所述导电层为金属导电层,所述金属导电层的材料包括铝、铜、镍、钛、银、镍铜合金、铝锆合金中的至少一种;
所述支撑层的材料选自绝缘高分子材料、绝缘高分子复合材料、导电高分子材料、导电高分子复合材料中的至少一种,
绝缘高分子材料选自聚酰胺、聚对苯二甲酸酯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、芳纶、聚二甲酰苯二胺、丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚丙乙烯、聚甲醛、环氧树脂、酚醛树脂、聚四氟乙烯、聚苯硫醚、聚偏氟乙烯、硅橡胶、聚碳酸酯、纤维素及其衍生物、淀粉及其衍生物、蛋白质及其衍生物、聚乙烯醇及其交联物、聚乙二醇及其交联物中的至少一种;
绝缘高分子复合材料选自绝缘高分子材料与无机材料形成的复合材料,其中无机材料包括陶瓷材料、玻璃材料、陶瓷复合材料中的至少一种,导电高分子材料选自聚氮化硫类高分子材料或经掺杂的共轭类高分子材料,包括聚吡咯、聚乙炔、聚苯胺、聚噻吩中的至少一种;
导电高分子复合材料选自绝缘高分子材料与导电材料形成的复合材料,其中导电材料选自导电碳材料、金属材料、复合导电材料中的至少一种,其中导电碳材料选自碳黑、碳纳米管、石墨、乙炔黑、石墨烯中的至少一种,金属材料选自镍、铁、铜、铝或上述金属的合金中的至少一种,复合导电材料选自镍包覆的石墨粉、镍包覆的碳纤维中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的电极极片,其中所述支撑层的材料为绝缘高分子材料或绝缘高分子复合材料。
4.根据权利要求1所述的电极极片,所述支撑层的厚度D1满足:1 µm≤D1≤30µm。
5.根据权利要求4所述的电极极片,所述支撑层的厚度D1满足1 µm≤D1≤15µm。
6.根据权利要求1至5任一项所述的电极极片,其中所述支撑层的常温杨氏模量E满足:
20GPa≥E≥4GPa。
7.根据权利要求1至5任一项所述的电极极片,其中所述导电层中有裂纹。
8.根据权利要求1至5任一项所述的电极极片,所述导电层的单面厚度D2满足300 nm≤D2≤2 µm。
9.根据权利要求8所述的电极极片,所述导电层的单面厚度D2满足500nm≤D2≤1.5 µm。
10.根据权利要求1‑5任一项所述的电极极片,所述导电层表面还设置有保护层,所述保护层仅设置于所述集流体的导电层的一个表面上或设置于所述集流体的导电层的两个表面上;保护层的厚度D3满足:D3≤1/10D2且1nm≤D3≤200nm。
11.根据权利要求10所述的电极极片,所述保护层的厚度D3满足:10nm≤D3≤50nm。
12.根据权利要求1至5任一项所述的电极极片,其中:导电剂为导电碳材料、金属材料中的至少一种;其中,导电碳材料选自零维导电碳、一维导电碳、二维导电碳、三维导电碳中的至少一种;所述零维导电碳包括乙炔黑、导电炭黑;
所述一维导电碳包括碳纳米管;所述二维导电碳包括导电石墨、石墨烯;所述三维导电碳包括还原后的氧化石墨烯;金属材料选自铝粉,铁粉以及银粉中的至少一种。
13.根据权利要求1至5任一项所述的电极极片,其中,粘结剂选自丁苯橡胶,油性聚偏氟乙烯(PVDF),聚偏氟乙烯共聚物、羧甲基纤维素钠,聚苯乙烯,聚丙烯酸,聚四氟乙烯,聚丙烯腈、聚酰亚胺、水性PVDF、聚氨酯、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸‑聚丙烯腈共聚物、聚丙烯酸酯‑聚丙烯腈共聚物中的至少一种。
14.根据权利要求1至5任一项所述的电极极片,其中,所述水性粘结剂选自水性PVDF、聚丙烯酸、聚氨酯、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸‑聚丙烯腈共聚物、聚丙烯酸酯‑聚丙烯腈共聚物中的至少一种。
15.根据权利要求1至5任一项所述的电极极片,其中,在内侧区域中水性粘结剂占内侧区域中所用粘结剂总重量的30%至100%。
16.根据权利要求1至5任一项所述的电极极片,其中,内侧区域中的导电剂含有一维导电碳材料和/或二维导电碳材料。
17.根据权利要求16所述的电极极片,其中,在内侧区域中一维导电碳材料和/或二维导电碳材料占所述内侧区域中的导电剂的1wt% 50wt%。
~
18.根据权利要求16所述的电极极片,其中,二维导电碳材料的粒径D50为0.01 0.1µm。
~
19.根据权利要求1至5任一项所述的电极极片,其中,基于内侧区域处的电极活性材料层的总重量,所述粘结剂的重量百分含量为20% 50%。
~
20.根据权利要求1至5任一项所述的电极极片,其中,所述内侧区域中的粘结剂的重量百分含量高于所述外侧区域中的粘结剂的重量百分含量。
21.根据权利要求1至5任一项所述的电极极片,所述内侧区域的厚度H为0.1至5µm。
22.根据权利要求1至5任一项所述的电极极片,所述电极活性材料的平均粒径D50为:5
15µm。
~
23.根据权利要求1至5任一项所述的电极极片,其中,基于外侧区域处的电极活性材料层的总重量,外侧区域中的粘结剂的重量百分含量不小于1wt%。
24.根据权利要求13所述的电极极片,其中,所述聚偏氟乙烯共聚物是PVDF‑HFP共聚物或PVDF‑TFE共聚物。
25.一种电化学装置,包括正极极片、负极极片、隔离膜和电解液,其中,所述正极极片和/或负极极片为权利要求1至权利要求24中任意一项所述的电极极片。
说明书 :
一种电极极片和电化学装置
技术领域
背景技术
大家对锂离子电池的重量能量密度和体积能量密度的要求也越来越高。
计,使其体积最小化;(3)选择高压实密度的正极极片或负极极片;(4)对锂离子电池的各部
件进行减重。
好的极片和集流体,还需要很多方面的改进。
发明内容
的导电层,所述导电层的单面厚度D2满足:30nm≤D2≤3μm,所述电极活性材料层包含电极
活性材料、粘结剂和导电剂,且所述电极活性材料层中的导电剂在厚度方向上具有不均匀
的分布,其中基于电极活性材料层的总重量,在所述电极活性材料层的内侧区域中的导电
剂的重量百分含量高于电极活性材料层的外侧区域中的导电剂的重量百分含量,且所述电
极活性材料层的内侧区域中的粘结剂包含水性粘结剂。
可以改善复合集流体界面,提高集流体和电极活性材料层之间的粘结力,保证电极活性材
料层更牢固地设置于复合集流体的表面;此外,可以很好地克服复合集流体导电能力较差、
且复合集流体中的导电层易于破损等缺点,通过有效修补并构筑集流体与电极活性材料层
中活性物质间的导电网络,提高电子传输效率,降低集流体与电极活性材料层之间的电阻,
从而可以有效降低电芯直流内阻,提高电芯功率性能,并保证电芯在长期循环过程中不易
于发生较大的极化及析锂等现象,即有效改善了电芯的长期可靠性。因此,本发明的电极极
片和电化学装置具有良好且均衡的电性能、安全性能和加工性能。
附图说明
具体实施方式
的导电层,所述导电层的单面厚度D2满足:30nm≤D2≤3μm,所述电极活性材料层包含电极
活性材料、粘结剂和导电剂,且所述电极活性材料层中的导电剂在厚度方向上具有不均匀
的分布,其中基于电极活性材料层的总重量,在所述电极活性材料层的内侧区域中的导电
剂的重量百分含量高于电极活性材料层的外侧区域中的导电剂的重量百分含量,且所述电
极活性材料层的内侧区域中的粘结剂包含水性粘结剂。
极极片时,相应地,其中的集流体和电极活性材料层分别为负极集流体和负极活性材料层。
所述导电层的单面厚度D2满足:30nm≤D2≤3μm。因此,所述集流体中起导电作用的是导电
层。该导电层厚度D2远小于现有技术中常用的诸如Al箔或Cu箔等金属集流体的厚度(常用
的Al箔、Cu箔金属集流体的厚度通常为12μm和8μm),因此可以提高使用该极片的电化学装
置(例如锂电池)的质量能量密度和体积能量密度。此外,该复合集流体应用于正极集流体
时,还可以大大改善正极极片的穿钉安全性能。
影响电化学装置的电性能。此外,该复合集流体的支撑层(高分子材料或高分子复合材料)
在极片辊压等工艺过程中,其反弹程度较传统金属集流体大,因此支撑层与导电层之间的
结合力、复合集流体与电极活性材料层之间的结合力均优选地需要通过改善界面进行增强。
域两个区域,在电极活性材料层的内侧区域中的导电剂的含量高于电极活性材料层的外侧
区域中的导电剂的含量。即,电极活性材料层与集流体接触的一侧(即内侧区域)导电能力
更强。因此可以很好地克服复合集流体导电能力较差、且复合集流体中的导电层易于破损
等缺点。导电能力更强的电极活性材料层内侧区域通过有效修补并构筑集流体与电极活性
材料层中活性物质间的导电网络,提高电子传输效率,降低含有复合集流体的极片电阻,从
而可以有效降低电芯直流内阻(DCR),提高电芯功率性能,并保证电芯在长期循环过程中不
易于发生较大的极化及析锂等现象,即有效改善了电芯的长期可靠性。
电层的材料。
450nm、400nm、350nm、300nm、100nm、50nm、30nm;导电层的单面厚度D2的范围可由上限或下
限的任意数值组成。优选地,300nm≤D2≤2μm;更优选为500nm≤D2≤1.5μm。
层可起到缓冲和保护导电层的作用,且可以在导电层表面形成“修补层”,以改善集流体与
活性材料层之间的结合力和接触电阻。
是贯穿整个导电层的裂纹,也可以是在导电层的表层形成的裂纹。导电层中的裂纹通常是
由于在极片加工过程中的辊压、焊接极耳振幅过大、基材收卷张力过大等情况造成的。
(Physical Vapor Deposition,PVD);物理气相沉积法优选蒸发法、溅射法中的至少一种;
蒸发法优选真空蒸镀法(vacuum evaporating)、热蒸发法(Thermal Evaporation
Deposition)、电子束蒸发法(electron beam evaporation method,EBEM)中的至少一种,
溅射法优选磁控溅射法(Magnetron sputtering)。
的金属集流体显著提升电池的重量能量密度。
体中常见的极片断裂现象。
二醇酯、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚丙乙烯、聚甲醛、环氧树脂、酚醛树脂、聚四氟乙烯、聚苯
硫醚、聚偏氟乙烯、硅橡胶、聚碳酸酯、纤维素及其衍生物、淀粉及其衍生物、蛋白质及其衍
生物、聚乙烯醇及其交联物、聚乙二醇及其交联物中的至少一种。
黑、碳纳米管、石墨、乙炔黑、石墨烯中的至少一种,金属材料选自镍、铁、铜、铝或上述金属
的合金中的至少一种,复合导电材料选自镍包覆的石墨粉、镍包覆的碳纤维中的至少一种。
料,尤其是当集流体为正极集流体时。
提高电池在异常情况下发生短路时的短路电阻,使短路电流大幅度减小,因此可极大地降
低短路产热量,从而改善电池的安全性能。且导电层较薄,因此在穿钉等异常情况下,局部
的导电网络被切断,防止电化学装置大面积甚至整个电化学装置发生内短路,这就可以将
穿钉等造成的电化学装置的损坏局限于刺穿位点,仅形成“点断路”,而不影响电化学装置
在一定时间内的正常工作。
数值组成。优选的,1μm≤D1≤15μm;更优选2μm≤D1≤10μm;最优选3μm≤D1≤8μm。
反应,从而保证电池具有良好的安全性能。
min速度进行,记录拉伸至断裂的载荷L(N),设备位移y(mm),则应力ε=L/(15*h)*1000,应
变η=y/50*100,绘制应力应变曲线,取初始线性区曲线,该曲线的斜率既为杨氏模量E。
撕裂,所述支撑层的常温杨氏模量最好满足:20GPa≥E≥4Gpa,从而可以使得支撑层具有一
定的刚性,且可进一步提高支撑层与导电层之间的刚性匹配性,从而在集流体、电极极片的
加工过程中,保证支撑层与导电层的形变量不会差别太大。
脱离,且可防止导电层“被迫”延展而导致的导电层破损。且根据本发明的集流体具有一定
的韧性,从而可使得集流体和电极极片具有一定的承受变形的能力,不易于断带。
变形的能力。
层的远离支撑层的表面上和面对支撑层的表面上。
械强度,还可以增强支撑层与导电层之间的结合力,防止脱膜(即支撑层与导电层分离)。
面造成影响)。由于本发明的电极极片中采用导电能力更强的电极活性材料层内侧区域来
修复导电层在辊压、卷绕等过程中可能产生的裂纹,增强导电性,弥补该复合集流体作为集
流体方面的不足,因此导电层的上保护层可以与电极活性材料层的内侧区域协同作用进一
步为导电层提供保护作用,从而共同改善复合集流体作为集流体的导电效果。
至少一种,优选镍或镍基合金。
99~99:1。
好的技术效果。金属氧化物保护层的材料例如选自氧化铝、氧化钴、氧化铬、氧化镍中的至
少一种。
当作为负极集流体时,根据本发明的复合集流体的保护层优选采用金属,以在达到良好的
支撑和保护的技术效果的同时,进一步改善极片的导电性和电池的动力学性能,以减小电
池极化。
能量密度。更优选的,5nm≤D3≤500nm,进一步优选10nm≤D3≤200nm,最优选10nm≤D3≤
50nm。
类型的下保护层可以在一定程度上进一步增大正极集流体的电阻,从而进一步的提高电池
异常情况下发生短路时的短路电阻,改善电池的安全性能。此外,由于金属氧化物的比表面
积更大,所以金属氧化物材料的下保护层与支撑层之间的结合力增强;同时由于金属氧化
物的比表面积更大,因此下保护层可以增加支撑层表面的粗糙度,起到增强导电层与支撑
层之间的结合力的作用,从而提高了集流体整体的强度。
包含金属氧化物保护层,以期同时改善负极复合集流体的导电性和界面结合力。
表面(即朝向正极集流体支撑层101的面)上的正极集流体保护层103,即下保护层。
对两个表面上的正极集流体保护层103,即下保护层和上保护层。
集流体支撑层101的面上的正极集流体保护层103,即下保护层。
两个表面上的正极集流体保护层103,即下保护层和上保护层。
向负极集流体支撑层201的面上的负极集流体保护层203,即下保护层。
对两个表面上的负极集流体保护层203,即下保护层和上保护层。
集流体支撑层201方向上的负极集流体保护层203,即下保护层。
表面上的负极集流体保护层203,即下保护层和上保护层。
支撑层的一面上设置有导电层。
集流体可以不含集流体保护层。
比表面积易与电解液产生较多副反应,降低电芯可靠性;如果D50太大,则易于在极片压实
过程中对复合集流体造成较大的损坏。D50指活性材料累计体积百分数达到50%时所对应
的粒径,即体积分布中位粒径。D50例如可以使用激光衍射粒度分布测量仪(例如Malvern
Mastersizer 3000)进行测量。
镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物、过渡金属磷酸盐、磷酸铁锂等,但本发明并
不限定于这些材料,还可以使用其他可被用作锂离子电池正极活性物质的传统公知的材
料。这些正极活性材料可以仅单独使用一种,也可以将两种以上组合使用。优选地,正极活
性材料可选自LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(NCM333)、
LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM523)、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(NCM622)、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)、
LiNi0.85Co0.15Al0.05O2、LiFePO4、LiMnPO4中的一种或几种。
黑、碳纤维等碳质材料,例如Si、Sn、Ge、Bi、Sn、In等金属或半金属材料或其合金,含锂氮化
物或含锂氧化物,锂金属或锂铝合金等。
种;金属材料选自铝粉,铁粉以及银粉中的至少一种。
的、有变化的。更具体地说,基于电极活性材料层的总重量,在所述电极活性材料层的内侧
区域(也可称“下层电极活性材料”)中的导电剂的重量百分含量高于电极活性材料层的外
侧区域(也可称“上层电极活性材料”)中的导电剂的重量百分含量。优选,在内侧区域中的
电化学活性材料的重量百分含量低于外侧区域中的电化学活性材料的重量百分含量。
度方向上远离集流体的一侧。
可以有多种不同实施方式。例如,所述电极活性材料层中导电剂的重量百分含量可以沿着
从内侧区域到外侧区域的厚度方向逐渐减小;或者所述电极活性材料层在厚度方向分为两
个或更多个区域(即分成两层、三层或更多层),且最靠近集流体的区域中导电剂的重量百
分含量都大于每一个远离集流体的区域中导电剂的重量百分含量。在本发明的一个具体实
施方式中,所述电极活性材料层在厚度方向分为两个区域(即分成两层电极活性材料层),
且下层(内侧)电极活性材料中导电剂的重量百分含量都大于上层(外侧)电极活性材料中
导电剂的重量百分含量。
的重量百分含量为10%~99%,优选20%~80%,更优选为50%~80%。
过程中,电极活性材料层的内侧区域中的二维导电碳材料可以产生“水平滑动”,从而起到
缓冲作用,减少压实过程中对集流体的导电层的破坏,从而减少裂纹。优选的二维导电碳材
料的粒径D50为0.01~0.1μm。优选地,在内侧区域中一维导电碳材料和/或二维导电碳材料
占所述内侧区域中导电剂的1wt%~50wt%,其余的导电剂可以为其他类型的导电剂,优选
为零维碳材料。一维导电碳材料和/或二维导电碳材料与零维碳材料可以一起作用,更好地
改善整个活性材料层尤其是内侧区域的导电性能。
四氟乙烯,聚丙烯腈、聚酰亚胺、水性PVDF、聚氨酯、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸‑聚丙
烯腈共聚物、聚丙烯酸酯‑聚丙烯腈共聚物中的至少一种。
例如选自水性PVDF、聚丙烯酸、聚氨酯、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸‑聚丙烯腈共聚物、
聚丙烯酸酯‑聚丙烯腈共聚物中的至少一种。在本发明中,“水性”高分子材料是指高分子分
子链完全伸展开分散在水中,“油性”高分子材料是指高分子分子链完全伸展开分散在油性
溶剂中。本领域技术人员理解,通过采用合适的表面活性剂可以将同一类的高分子材料分
别分散在水中和油中,即通过采用合适的表面活性剂同一类的高分子材料可以为分别做成
水性高分子材料和油性高分子材料。例如,本领域技术人员可以根据需要,将PVDF改性为水
性PVDF或油性PVDF。当使用水性粘结剂与油性粘结剂的混合物时,优选地水性粘结剂占所
用粘结剂总重量的30%至100%。即在内侧区域中,水性粘结剂占内侧区域中所用粘结剂总
重量的30%至100%。
有效地包裹导电层中产生的金属毛刺,以改善电池的穿钉安全性能。然而如果粘结剂含量
偏高,活性材料的含量则会降低,从而不利于保证电池具有较高的电化学容量。因此,就进
一步改善电池安全性以及保证电池的高容量而言,优选地所述内侧区域中的粘结剂的重量
百分含量高于所述外侧区域中的粘结剂的重量百分含量。
的重量百分含量。
剂的重量百分含量为1%~90%,优选20%~80%,更优选为20%~50%。
剂的重量百分含量为10%~99%,优选20%~80%,更优选为50%~80%;内侧区域中粘结
剂的重量百分含量为1%~90%,优选20%~80%,更优选为20%~50%;而余量为电极活
性材料。但是,在此实施方式中,内侧区域中电极活性材料的含量可以为0%。
1wt%~89wt%,电极(正极)活性材料的含量优选为1wt%~89wt%。
域中的粘结剂含量保持在一定量,则整个活性材料层(包括内侧区域和外侧区域)与复合集
流体之间的结合力较好,从而使得在穿钉等异常情况下,整个活性材料层可有效地包裹导
电层中产生的金属毛刺,以改善电池的穿钉安全性能。
优选为0.1至5μm;优选地H/D2为0.5:1至5:1。H/D2比例过小,则不能有效地起到改善导电层
裂纹、改善极片导电性能的作用;比例过大,则不仅会降低电池的重量能量密度,还会增大
电池DCR,不利于电池动力学性能的改善。
同。所述内侧区域优选使用本发明优选的含有一维导电碳材料和/或二维导电碳材料的导
电剂和包含水性粘结剂的粘结剂,而外侧区域可以选用相同或不同的导电剂和粘结剂。对
于正极极片而言,内侧区域中的正极活性材料可以与外侧区域中的正极活性材料相同或不
同;内侧区域中的正极活性材料优选为热稳定性高的材料,例如磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、锰
酸锂、磷酸锰锂、NCM333、NCM523等中的至少一种。
于此。
撑层101相对的两个表面上的正极集流体导电层102以及设置于正极导电层102一侧或两侧
的正极保护层103(图中未示出)。
层101一个表面上的正极集流体导电层102以及设置于正极导电层102一侧或两侧的正极保
护层103(图中未示出)。
撑层201相对的两个表面上的负极集流体导电层202以及设置于负极导电层202一侧或两侧
的负极保护层203(图中未示出)。
层201一个表面上的负极集流体导电层202以及设置于负极导电层202一侧或两侧的负极保
护层203(图中未示出)。
性材料层仅设置于集流体的一个表面上);而当采用仅设置有单面导电层的集流体时,电极
极片也仅能单面涂布,且电极活性材料层仅能涂布在集流体设置有导电层的一面。
电化学装置的构造和制备方法本身是公知的。由于使用了本发明的电极极片,所述电化学
装置可以具有改善的安全性(如穿钉安全性)和电性能。并且本发明的电极极片容易加工,
因此可以降低使用了本发明的电极极片的电化学装置的制造成本。
膜以及它们的多层复合膜。当电池为锂离子电池时,通常使用非水电解液作为电解质。作为
非水电解液,通常使用在有机溶剂中溶解的锂盐溶液。锂盐例如是LiClO4、LiPF6、LiBF4、
LiAsF6、LiSbF6等无机锂盐、或者LiCF3SO3、LiCF3CO2、Li2C2F4(SO3)2、LiN(CF3SO2)2、LiC
(CF3SO2)3、LiCnF2n+1SO3(n≥2)等有机锂盐。非水电解液中使用的有机溶剂例如是碳酸乙烯
酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸亚乙烯酯等环状碳酸酯,碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸
甲基乙酯等链状碳酸酯,丙酸甲酯等链状酯,γ‑丁内酯等环状酯,二甲氧基乙烷、二乙醚、
二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚等链状醚,四氢呋喃、2‑甲基四氢呋喃等环状醚,乙腈、丙腈等
腈类,或者这些溶剂的混合物。
组合而得到的各种实施方式仍然在本发明范围内,且视为本说明书公开内容的一部分。
外,各种优选实施方式中给出的各种不同参数的优选范围和选项可以进行任意组合,由此
得到的各种组合都视为在本发明的公开范围之内。
真空镀室内的冷却系统,最后沉积于支撑层的表面,形成导电层。
面,最后将两者置于机械辊中,通过施加30t至50t的压力使两者紧密结合。
与NMP的混合溶液;最后将上述预定厚度的导电层粘结于支撑层的表面,并于100℃下烘干。
有保护层的集流体(保护层位于支撑层与导电层之间);此外,也可在上述基础上,再在导电
层的远离支撑层方向的表面上通过气相沉积法、原位形成法或涂布法形成另外一层保护
层,以制备具有保护层的集流体(保护层位于导电层的两个相对的表面);
层设置于支撑层与导电层之间,以制备具有保护层的集流体(保护层位于支撑层与导电层
之间);此外,也可在上述基础上,再在导电层的远离支撑层方向的表面上通过气相沉积法、
原位形成法或涂布法形成另外一层保护层,以制备具有保护层的集流体(保护层位于导电
层的两个相对的表面);
层设置于导电层的远离支撑层的表面上,以制备具有保护层的集流体(保护层位于导电层
的远离支撑层的表面);
具有保护层的集流体(保护层位于导电层的两个相对的表面);
护层的集流体(保护层位于导电层的远离支撑层的表面)。
镀室内的冷却系统,最后沉积于样品的表面,形成保护层。
后在100℃至130℃下进行干燥。
于干燥的底涂层表面;在85℃下烘干后得到正极活性材料层。
用挤压涂布将上层浆料涂布于底涂层表面;在85℃下烘干后得到负极活性材料层。
极极片(压实密度:1.6g/cm )一起卷绕成裸电芯,然后置入电池壳体中,注入电解液(EC:
EMC体积比为3:7,LiPF6为1mol/L),随之进行密封、化成等工序,最终得到锂离子二次电池
(以下简称电池)。
录第1000周的电池放电容量,将第1000周的放电容量除以第一周的放电容量,得到第1000
周的容量保有率。
周的DCR,将第500周的DCR除以第一周的DCR并减1,得到第500周的DCR增长率。
贯穿位置宜靠近所刺面的几何中心,钢针停留在电池中,观察电池是否有燃烧、爆炸现象。
体重量除以单位面积常规正极集流体重量的百分数,对于负极集流体而言,集流体重量百
分数是单位面积负极集流体重量除以单位面积常规负极集流体重量的百分数。
1.5μm以后,对于集流体的减重改善程度变小,尤其是负极集流体。
体2”的基础上形成保护层所得集流体,其它集流体的编号含义类似。
的集流体制成的电池,相对于不含保护层的集流体制成的电池,其电池的容量保有率可进
一步获得提升,说明电池的可靠性更好。
“上层电极活性材料层”)两部分。由于下层活性材料层导电剂含量高于上层活性材料层的
导电剂含量,所以下层电极活性材料层亦可以称之为导电底涂层(或简称底涂层)。
集流体的具体组成和相关参数。表5示出了各电池的性能测量结果。
的导电层易于破损等缺点,电池的DCR较大、循环容量保持率较低。而在通过双层涂布法引
入了导电底涂层后,导电底涂层通过有效修补并构筑集流体、导电底涂层与活性物质间的
导电网络,提高电子传输效率,降低集流体与电极活性材料层之间的电阻,从而可以有效降
低DCR。
24vs.正极极片29)。
出逐渐降低的趋势,这说明底涂层的粘结剂中含有水性粘结剂更具有优势。具体而言,水性
粘结剂占导电底涂层中所用粘结剂总重量的30%至100%是特别优选的。
电池组成见表6、表7。
低集流体与电极活性材料层之间的电阻,从而可以有效降低DCR。
响。为了使得在穿钉等异常情况下,整个电极活性材料层可有效地包裹导电层中产生的金
属毛刺,以改善电池的穿钉安全性能,上层活性材料(即外侧区域)中的粘结剂含量优选应
该高于一个下限值。
性材料层的总重量,上层正极活性材料层中的粘结剂含量不小于1wt%,更优选不小于
1.5wt%。
图见图13。从图13可以看到明显的裂纹。这种裂纹是复合集流体的导电层表面特有的,在传
统的金属集流体的表面上是观察不到这种裂纹的。复合集流体的导电层较薄时,在极片加
工冷压过程中受压力容易出现裂纹。此时若有导电底涂层(即内侧区域)存在的话,则可以
通过有效修补并构筑集流体与活性物质间的导电网络,提高电子传输效率,降低集流体与
电极活性材料层之间的电阻,从而可以有效降低电芯直流内阻,提高电芯功率性能,并保证
电芯在长期循环过程中不易于发生较大的极化及析锂等现象,即有效改善了电芯的长期可
靠性;具体表现为DCR增长被显著降低,从而改善了电池性能。以上观测结果对于导电底涂
层的作用机理给出一种可能的理论解释,但是应该理解本发明并不受限于这种特定的理论
解释。
发明的良好技术效果。
发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外,尽管本说明书
中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。