电极组件及锂离子电池的制作方法

本发明主要涉及电化学，尤其涉及一种电极组件及锂离子电池。

背景技术：

1、锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在电池充放电过程中，li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，如充电时，li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态，放电时则相反。根据封装形式，锂离子电池可分为圆柱、方形和软包三个类别。根据锂离子电池所用电解质材料，锂离子电池可分为液态锂离子电池(liquified lithium-ion battery，简称为lib)、凝聚态锂离子电池和聚合物锂离子电池(polymer lithium-ion battery，简称为plb)。

2、随着锂离子电池技术的发展，锂离子电池依靠优异的性能在便携式电子设备、电动工具和医疗电子等领域得到广泛应用，尤其是在新能源汽车、储能基站等领域具有广阔的应用前景。锂离子电池在充放电过程中，由于li+会在活性材料和活性材料之间重复嵌入和脱出，则会出现极耳侧析锂问题，由此带来锂离子电池寿命的大幅衰减和恶化，在极端情况下甚至会影响电芯安全，因此改善循环极耳侧析锂问题变得极为重要。

3、现有常见的析锂解决方式主要有以下几种。其一是通过离子电导率梯度设计来实现卷绕结构中的动力学梯度设计，能够改善拐角处析锂，提高电池循环寿命，但此种方式无法改善垂直于极耳轴向的界面问题。其二是通过开发特殊涂敷隔膜，使隔膜涂层增厚并与极片削薄区完全粘结，以改善循环过程中极耳侧析锂问题，但此种方式在隔膜实际制程中很难实现工业化，因而无法在实际中得到应用。其三通过涂敷陶瓷边，实现极片涂敷区的厚度一致性，以此改善电池循环过程中的界面和析锂问题，但此种方式存在能量密度损失的情况。其四是通过激光清洗技术清洗掉削薄区并清洗出极耳区，但此种方式在实际应用中会存在增加工序和降低生产效率的问题。此外，由于清洗过程中很容易出现活性物质残留的问题，因此还存在虚焊和安全风险。

4、可见，现有的上述解决锂离子电池析锂的方式效果较差，且伴随着其他不利影响。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种电极组件及锂离子电池，提高电池在充放电过程中极耳侧过流能力，降低极化，防止电池长循环过程中析锂，同时降低电解液消耗，延长电芯使用寿命。

2、为解决上述技术问题，第一方面，本发明提供了一种电极组件，包括极片和所述极片之间的隔离膜，所述极片包括：集流体，所述集流体中部的表面上具有涂敷层，所述集流体的两侧为空箔区；所述涂敷层包括第一活性材料层和第二活性材料层；所述第二活性材料层分别位于所述第一活性材料层的两侧且靠近所述空箔区，其中所述第二活性材料层的粘结力大于所述第一活性材料层的粘结力，所述第二活性材料层的导电能力大于所述第一活性材料层的导电能力。

3、可选地，所述集流体的上表面和/或下表面涂有所述涂敷层。

4、可选地，所述集流体为铝箔和/或铜箔。

5、可选地，所述集流体的厚度为3～20μm。

6、可选地，所述第一活性材料层和所述第二活性材料层的厚度相同。

7、可选地，所述第一活性材料层涂敷厚度为40～150μm；所述第二活性材料层涂敷厚度为40～150μm，涂敷宽度为0～30mm。

8、可选地，所述第二活性材料层靠近所述空箔区一侧的厚度大于远离所述空箔区一侧的厚度。

9、可选地，所述涂敷层由活性材料、导电剂和粘结剂复合而成。

10、可选地，所述第一活性材料层包括质量分数80％～99％的活性材料、0.1％～5％导电剂和0.1％～10％的粘结剂，所述第二活性材料层包括质量分数90％～99％的活性材料、0.1％～5％导电剂和0.1％～5％的粘结剂。

11、可选地，所述极片为正极时，所述活性材料包括以下材料中的一种或多种：镍钴锰酸锂三元材料、钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂和富锂锰基材料。

12、可选地，所述粘结剂包括以下材料中的一种或多种：丙烯酸树脂、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚四氟乙烯。

13、可选地，所述极片为负极时，所述活性材料包括以下材料中的一种或多种：石墨类材料、硅基材料和钛酸锂材料。

14、可选地，所述粘结剂包括以下材料中的一种或多种：丁苯橡胶、丙烯酸树脂和羧甲基纤维素钠。

15、可选地，所述导电剂包括以下材料中的一种或多种：炭黑、导电石墨、气相成长碳纤维、石墨烯和碳纳米管。

16、第二方面，本发明还提供了一种锂离子电池，包括如第一方面任一项所述的电极组件。

17、与现有技术相比，本发明具有以下优点：集流体中部的表面上具有涂敷层，两侧为空箔区，涂敷层包括第一活性材料层和第二活性材料层；第二活性材料层分别位于第一活性材料层的两侧且靠近空箔区，其中第二活性材料层的粘结力大于第一活性材料层的粘结力，使得极片极耳侧与隔离膜接触的面积具有更强的粘结效果，且第二活性材料层的导电能力大于第一活性材料层的导电能力，可见，在极耳侧粘结力和导电能力都更强的情况下，可以提升锂离子电池在充放电过程中极耳侧过流能力，进而降低极化，防止电池长循环过程中析锂，降低电解液消耗，延长电芯使用寿命。

技术特征：

1.一种电极组件，包括极片和所述极片之间的隔离膜，其特征在于，所述极片包括：

2.如权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述集流体的上表面和/或下表面涂有所述涂敷层。

3.如权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述集流体为铝箔和/或铜箔。

4.如权利要求1～3任一项所述的电极组件，其特征在于，所述集流体的厚度为3～20μm。

5.如权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述第一活性材料层和所述第二活性材料层的厚度相同。

6.如权利要求1或5所述的电极组件，其特征在于，所述第一活性材料层涂敷厚度为40～150μm；所述第二活性材料层涂敷厚度为40～150μm，涂敷宽度为0～30mm。

7.如权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述第二活性材料层靠近所述空箔区一侧的厚度大于远离所述空箔区一侧的厚度。

8.如权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述涂敷层由活性材料、导电剂和粘结剂复合而成。

9.如权利要求8所述的电极组件，其特征在于，所述第一活性材料层包括质量分数80％～99％的活性材料、0.1％～5％导电剂和0.1％～10％的粘结剂，所述第二活性材料层包括质量分数90％～99％的活性材料、0.1％～5％导电剂和0.1％～5％的粘结剂。

10.如权利要求8所述的电极组件，其特征在于，所述极片为正极时，所述活性材料包括以下材料中的一种或多种：镍钴锰酸锂三元材料、钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂和富锂锰基材料。

11.如权利要求10所述的电极组件，其特征在于，所述粘结剂包括以下材料中的一种或多种：丙烯酸树脂、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚四氟乙烯。

12.如权利要求8所述的电极组件，其特征在于，所述极片为负极时，所述活性材料包括以下材料中的一种或多种：石墨类材料、硅基材料和钛酸锂材料。

13.如权利要求12所述的电极组件，其特征在于，所述粘结剂包括以下材料中的一种或多种：丁苯橡胶、丙烯酸树脂和羧甲基纤维素钠。

14.如权利要求8所述的电极组件，其特征在于，所述导电剂包括以下材料中的一种或多种：炭黑、导电石墨、气相成长碳纤维、石墨烯和碳纳米管。

15.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求1～14任一项所述的电极组件。

技术总结
本发明提供了一种电极组件及锂离子电池，其中电极组件包括极片和极片之间的隔离膜，极片包括集流体，集流体中部的表面上具有涂敷层，集流体的两侧为空箔区，涂敷层包括第一活性材料层和第二活性材料层；第二活性材料层分别位于第一活性材料层的两侧且靠近空箔区，其中第二活性材料层的粘结力大于第一活性材料层的粘结力，第二活性材料层的导电能力大于第一活性材料层的导电能力。本发明能够提升锂离子电池在充放电过程中极耳侧的过流能力，降低极化，防止电池长循环过程中析锂，同时降低电解液消耗，延长电芯使用寿命。

技术研发人员：魏思伟,蒋治亿,焦艳霞,王红明,鲁雅洁,赵益剑
受保护的技术使用者：江苏天合储能有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8