一种电极极片、锂离子电池的制作方法

本发明涉及锂离子电池，具体涉及一种电极极片、锂离子电池。

背景技术：

1、锂离子电池因具有工作电压高、工作温度范围广、能量密度高、输出功率大、无记忆效应和循环寿命长等优点，不仅在手机、笔记本电脑等3c数码产品领域得到了广泛的应用，在新能源汽车和大型储能领域也具有广阔的应用市场。

2、为了增加电极极片的导电性，通过添加导电剂实现。

3、导电剂在活性材料之间、活性材料与集流体之间起到收集微电流的作用，以减小电极的接触电阻，加速电子的移动速率。

4、此外，导电剂也可以提高极片加工性，促进电解液对极片的浸润，同时也能有效地提高锂离子在电极材料中的迁移速率，降低极化，从而提高电极的充放电效率和锂电池的使用寿命。

5、当前主要是采用碳材料导电剂，如炭黑，但是其会直接参与正负极的反应，对电池容量、使用安全性等都会产生一定影响。

6、因此，上述问题需要改善。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电极极片、锂离子电池。

2、本发明采用以下技术方案：

3、一种电极极片，包括集流体和涂设在所述集流体表面的活性材料层；所述活性材料层包括活性材料、导电剂，所述导电剂包括离子导电剂和碳材料导电剂；其中：

4、所述离子导电剂为mxoy，m为mg、al、si、ca、ti、zr中任意一种或多种；

5、所述离子导电剂的吸油值与比表面积的比值不小于0.8；

6、所述离子导电剂和碳材料导电剂的质量比为1.5~20。

7、在锂离子电池中，电子导电和离子导电一般都用高比表面积的碳材料来完成，实际上这里面两种功能是可以分开的，特别是在一些高面密度高压实的极片制作的电池中，离子电导比电子电导更为重要。

8、当仅采用碳材料导电剂时，会造成在完成离子电导功能的同时，带来电子电导的副作用，即在正负极中参加氧化还原作用，导致电池性能的损失。

9、因此本发明将离子导电剂和碳材料导电剂联合作为导电剂，减少碳材料导电剂的使用量，改善导电剂对电池电性能和安全性能的影响。

10、本发明限定了离子导电剂的吸油值和比表面积的比值不小于0.8。

11、当吸油值与比表面积的比值过低时，一种原因是比表面积很大，这导致在电池材料制浆工序浆料很难加工，即使可以加工也容易导致浆料不稳定，导致涂布困难；另一种原因是吸油值过低，那就失去做为导电剂的作用了。

12、当在本发明的限定比值下，可实现离子导电剂吸油值和比表面积值之间的平衡，既有有效的导电作用，又保证了导电浆料的稳定性。

13、本发明还限定了离子导电剂和碳材料导电剂的质量比为1.5~20。

14、当离子导电剂和碳材料导电剂的质量比过大时，离子导电剂含量过多，碳材料的含量太低，导致极片的电阻率过高，引起电池极化，阻抗增大，发热严重。

15、当离子导电剂和碳材料导电剂的质量比过小时，碳材料含量过高，导致极片的比表面积增大，副反应增多，导致循环或储存容量损失。

16、具体的，作为本发明的一种实施方式，离子导电剂和碳材料导电剂的质量比为1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20或这些值中任意两者组成的范围。

17、优选的，离子导电剂和碳材料导电剂的质量比为4~15。

18、具体的，作为本发明的一种实施方式，在满足离子导电剂的吸油值与比表面积的比值大于0.8的前提下，为了保证浆料的稳定以及合适的吸油值及比表面积，所述离子导电剂的吸油值为150~800 ml/100g，所述离子导电剂的比表面积为60~500 m2/g。

19、更具体的，离子导电剂的吸油值与比表面积的比值为0.85、0.9、1、1.5、2、5、6、8、10、12、15、18、20、30、40、50、60、70、80或这些值中任意两者组成的范围。

20、当吸油值与比表面的比值过大时，意味着材料表面颗粒孔隙很密，该结构加工复杂，制造成本会很高。

21、优选的，离子导电剂的吸油值与比表面积的比值为1.5~10。

22、更具体的，所述离子导电剂的吸油值为150 ml/100g、200ml/100g、250ml/100g、300ml/100g、350ml/100g、400ml/100g、450ml/100g、500ml/100g、600ml/100g、700ml/100g、800ml/100g或这些值中任意两者组成的范围。

23、所述离子导电剂的比表面积为60 m2/g、80m2/g、100m2/g、120m2/g、150m2/g、180m2/g、200m2/g、250m2/g、300m2/g、350m2/g、400m2/g、450m2/g、500m2/g或这些值中任意两者组成的范围。

24、具体的，作为本发明的一种实施方式，所述碳材料导电剂包括炭黑、乙炔黑、石墨烯、碳纳米管、科琴黑中的一种或多种。

25、具体的，作为本发明的一种实施方式，以所述电极极片的质量为100%计，所述导电剂占所述电极极片的质量百分比为0.3~10%。

26、具体的，作为本发明的一种实施方式，所述电极极片为正极极片，所述活性材料为正极活性材料，所述正极活性材料选自钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、镍钴锰酸锂、镍锰尖晶石中的至少一种。

27、具体的，作为本发明的一种实施方式，所述电极极片为负极极片，所述活性材料为负极活性材料，所述负极活性材料选自天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、钛酸锂、硅合金、锡合金、活性锂金属中的至少一种。

28、具体的，作为本发明的一种实施方式，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、偏氟乙烯的共聚物、聚四氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚的共聚物、乙烯-四氟乙烯的共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯的共聚物、偏氟乙烯-三氟乙烯的共聚物、偏氟乙烯-三氯乙烯的共聚物、偏氟乙烯-氟代乙烯的共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯的共聚物、热塑性聚酰亚胺、聚乙烯及聚丙烯等热塑性树脂；丙烯酸类树脂；以及苯乙烯丁二烯橡胶中的一种或多种。

29、另一方面，本发明还提供一种锂离子电池，包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液，其中，所述正极极片和/或所述负极极片是上述电极极片。

30、本发明的电极极片，采用离子导电剂和碳材料导电剂联合组成导电剂，并对离子导电剂的吸油值和比表面积的比值、离子导电剂和碳材料导电剂的质量比进行限定，形成稳定的、具有良好导电效果的导电浆料，得到电阻率低的电极极片及具有优异的高温性能和循环性能的锂离子电池。

技术特征：

1.一种电极极片，其特征在于，包括集流体和涂设在所述集流体表面的活性材料层；所述活性材料层包括活性材料、导电剂，所述导电剂包括离子导电剂和碳材料导电剂；其中：

2.根据权利要求1所述的电极极片，其特征在于，所述离子导电剂的吸油值为150-800ml/100g。

3.根据权利要求1所述的电极极片，其特征在于，所述离子导电剂的比表面积为60-500m2/g。

4.根据权利要求1所述的电极极片，其特征在于，所述离子导电剂的吸油值与比表面积的比值为1.5~10。

5.根据权利要求1所述的电极极片，其特征在于，所述离子导电剂和碳材料导电剂的质量比为4~15。

6.根据权利要求1所述的电极极片，其特征在于，所述碳材料导电剂包括炭黑、乙炔黑、石墨烯、碳纳米管、科琴黑中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的电极极片，其特征在于，以所述电极极片的质量为100%计，所述导电剂占所述电极极片的质量百分比为0.3~10%。

8.根据权利要求1所述的电极极片，其特征在于，所述电极极片为正极极片，所述活性材料为正极活性材料，所述正极活性材料选自钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、镍钴锰酸锂、镍锰尖晶石中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的电极极片，其特征在于，所述电极极片为负极极片，所述活性材料为负极活性材料，所述负极活性材料选自天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、钛酸锂、硅合金、锡合金、活性锂金属中的至少一种。

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液，其中，所述正极极片和/或所述负极极片是权利要求1-9中任一项所述的电极极片。

技术总结
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种电极极片、锂离子电池。本发明的电极极片包括集流体和涂设在所述集流体表面的活性材料层；所述活性材料层包括活性材料、导电剂，所述导电剂包括离子导电剂和碳材料导电剂；其中：所述离子导电剂为MxOy，M为Mg、Al、Si、Ca、Ti、Zr中任意一种或多种；所述离子导电剂的吸油值与比表面积的比值不小于0.8；所述离子导电剂和碳材料导电剂的质量比为1.5~20。本发明的电极极片，采用离子导电剂和碳材料导电剂联合组成导电剂，并对离子导电剂的吸油值和比表面积的比值、离子导电剂和碳材料导电剂的质量比进行限定，形成稳定的导电浆料，得到电阻率低的电极极片及具有优异的高温性能和循环性能的锂离子电池。

技术研发人员：江文锋
受保护的技术使用者：蜻蜓实验室（深圳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/26