一种锂离子电池电极及其制备方法与锂离子电池与流程

本公开涉及锂离子电池，具体地，涉及一种锂离子电池电极及其制备方法与锂离子电池。

背景技术：

1、提高锂离子电池电极的面密度和压实密度，能够有效提升锂离子电池的能量密度，但是，在提高电极面密度和压实密度的过程中，随着电极厚度的增加，电极内部的孔隙曲折度变大，锂离子在电极内部的扩散路径变长，这会导致电极的阻抗增大，从而影响电极的动力学性能。

2、为了提升电极的动力学性能，需要在电极内部构造合适的孔隙结构，为锂离子在电极内部的高速扩散提供通道。然而，现有的锂离子电池电极仍然存在内部孔隙结构分布不合理、电极动力学性能较差的问题。

技术实现思路

1、本公开的目的是解决现有的锂离子电池电极存在的内部孔隙结构分布不合理、电极动力学性能较差的问题，提供一种锂离子电池电极及其制备方法与锂离子电池。

2、为了实现上述目的，本公开提供一种锂离子电池电极，该电极包括集流体和层叠设置在所述集流体上的n层极片层，n为2以上的整数；

3、其中，所述极片层中含有造孔剂，沿着逐渐远离所述集流体的方向，各层所述极片层中所述造孔剂的含量逐渐增多；所述造孔剂选自常温下呈固态的电解液添加剂。

4、可选地，所述极片层中还含有活性材料，相对于100重量份的所述活性材料，沿着逐渐远离所述集流体的方向，第1层所述极片层中所述造孔剂的含量为0～4重量份，第n层所述极片层中所述造孔剂的含量为1～10重量份，第2层至第n-1层所述极片层中所述造孔剂的含量为1～10重量份。

5、可选地，各层所述极片层具有孔隙结构，所述造孔剂填充在至少部分所述孔隙结构中；

6、沿着逐渐远离所述集流体的方向，第i层所述极片层中所述孔隙结构的孔隙率δi为：

7、

8、其中，1≤i≤n，i为整数，εi为第i层所述极片层中所述造孔剂与所述活性材料的重量比，ρ1为所述活性材料的真密度，ρ2为活性材料的极限压实密度，ρ3为所述造孔剂的密度。

9、可选地，在所述电极中，n层所述极片层中所述孔隙结构的孔隙率满足如下条件：

10、

11、其中，di为第i层所述极片层的厚度。

12、可选地，在所述电极中，相邻两层所述极片层中所述孔隙结构的孔隙率满足如下条件：

13、δi＝δi+1+(δn-δ1)/n。

14、可选地，沿着逐渐远离所述集流体的方向，第1层所述极片层的体密度为2.55～2.75g/cm3，第n层所述极片层的体密度为2.0～2.5g/cm3，第2层至第n-1层所述极片层的体密度为2.0～2.70g/cm3。

15、可选地，在所述电极中，n层所述极片层的总厚度为20～200μm。

16、可选地，n为2～10的整数。

17、优选地，n为2～5的整数。

18、可选地，在各层所述极片层中还含有导电剂和粘结剂，相对于100重量份的所述活性材料，所述导电剂的含量为0.1～5重量份，所述粘结剂的含量为0.5～5重量份；

19、所述活性材料选自锂镍钴锰氧、磷酸铁锂和锰酸锂中的至少一种；

20、所述导电剂选自碳纳米管、石墨烯、炭黑和碳纤维中的至少一种；

21、所述粘结剂选自聚偏氟乙烯和/或聚四氟乙烯；

22、所述造孔剂选自二氟草酸硼酸锂、双氟甲基二胺锂、硼酸锂、四硼酸锂、四氟硼酸锂、硝酸锂和氯化锂中的至少一种。

23、优选地，所述造孔剂为二氟草酸硼酸锂和/或双氟甲基二胺锂。

24、本公开还提供一种制备上述任意一项所述的锂离子电池电极的方法，该方法包括：

25、将含有不同含量造孔剂的n层电极片按照造孔剂含量由少至多的顺序依次层叠压合在集流体上，得到所述锂离子电池电极。

26、可选地，所述方法还包括制备所述电极片的操作：

27、将活性材料、导电剂、粘结剂和造孔剂进行气流粉碎并混合，得到混合物料；

28、将所述混合物料加热熔融后，进行静电纺丝，得到纤维化物料；

29、将所述纤维化物料进行热压成型，得到所述电极片。

30、本公开还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池中含有多孔电极，所述多孔电极由上述任意一项所述的锂离子电池电极经电解液浸泡后得到。

31、通过上述技术方案，本公开提供的锂离子电池电极中含有多层造孔剂含量逐渐增多的极片层，且造孔剂为常温下呈固态的电解液添加剂，在该电极浸泡在电解液中之后，其中的造孔剂会溶解在电解液中，从而形成具有梯度孔隙结构的电极，能够为锂离子在电极内部的快速扩散提供通道，使得锂离子具有较佳的扩散路径，因此，本公开提供的锂离子电池电极具有良好的电极动力学性能。

32、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种锂离子电池电极，其特征在于，该电极包括集流体和层叠设置在所述集流体上的n层极片层，n为2以上的整数；

2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述极片层中还含有活性材料，相对于100重量份的所述活性材料，沿着逐渐远离所述集流体的方向，第1层所述极片层中所述造孔剂的含量为0～4重量份，第n层所述极片层中所述造孔剂的含量为1～10重量份，第2层至第n-1层所述极片层中所述造孔剂的含量为1～10重量份。

3.根据权利要求2所述的电极，其特征在于，各层所述极片层具有孔隙结构，所述造孔剂填充在至少部分所述孔隙结构中；

4.根据权利要求3所述的电极，其特征在于，在所述电极中，n层所述极片层中所述孔隙结构的孔隙率满足如下条件：

5.根据权利要求3所述的电极，其特征在于，在所述电极中，相邻两层所述极片层中所述孔隙结构的孔隙率满足如下条件：

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的电极，其特征在于，沿着逐渐远离所述集流体的方向，第1层所述极片层的体密度为2.55～2.75g/cm3，第n层所述极片层的体密度为2.0～2.5g/cm3，第2层至第n-1层所述极片层的体密度为2.0～2.70g/cm3。

7.根据权利要求1～5中任意一项所述的电极，其特征在于，在所述电极中，n层所述极片层的总厚度为20～200μm。

8.根据权利要求1～5中任意一项所述的电极，其特征在于，n为2～10的整数。

9.根据权利要求8所述的电极，其特征在于，n为2～5的整数。

10.根据权利要求2～5中任意一项所述的电极，其特征在于，各层所述极片层中还含有导电剂和粘结剂，相对于100重量份的所述活性材料，所述导电剂的含量为0.1～5重量份，所述粘结剂的含量为0.5～5重量份；

11.根据权利要求10所述的电极，其特征在于，所述造孔剂为二氟草酸硼酸锂和/或双氟甲基二胺锂。

12.一种制备权利要求1～11中任意一项所述的锂离子电池电极的方法，其特征在于，该方法包括：

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括制备所述电极片的操作：

14.锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池中含有多孔电极，所述多孔电极由权利要求1～11中任意一项所述的锂离子电池电极经电解液浸泡后得到。

技术总结
本公开涉及一种锂离子电池电极及其制备方法与锂离子电池，该电极包括集流体和层叠设置在集流体上的n层极片层，n为2以上的整数；其中，极片层中含有造孔剂，沿着逐渐远离集流体的方向，各层极片层中造孔剂的含量逐渐增多；造孔剂选自常温下呈固态的电解液添加剂。该锂离子电池电极中含有多层造孔剂含量逐渐增多的极片层，且造孔剂为常温下呈固态的电解液添加剂，在该电极浸泡在电解液中之后，其中的造孔剂会溶解在电解液中，从而形成具有梯度孔隙结构的电极，能够为锂离子在电极内部的快速扩散提供通道，使得锂离子具有较佳的扩散路径，因此，本公开提供的锂离子电池电极具有良好的电极动力学性能。

技术研发人员：袁晓涛,许占,吴煊伟,叶涛,何科峰
受保护的技术使用者：比亚迪股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12