电极浆料、厚电极极片及其制备方法和电池与流程

    专利查询2026-02-25  2


    本发明涉及电池材料,尤其涉及电极浆料、厚电极极片及其制备方法和电池。


    背景技术:

    1、随着锂离子电池技术的提升,电动汽车对长续航的要求日益增加,也就意味着对于电池能量密度的要求也逐步严格。从设计端考虑,提高极片面密度是提高能量密度最直接且有效的方法,但带来的问题是厚电极会由于电化学极化或浓差极化影响电池的电化学性能。

    2、现有技术中,通常是通过提升正极导电剂的比例来改善电极导电性,以满足倍率和循环性能的需求。然而,导电剂比例的提升虽在一定程度上可以改善电池的倍率性能,但导电剂比例提高,则主材的比例就会相应的降低,反过来又会降低电池的能量密度。

    3、对此,专利申请cn202410076099.7公开了一种厚电极极片的制备方法,同时包括材料与工艺上的改进。通过涂覆两层不同含有不同类型粘结剂和颗粒尺寸的主材的浆料来控制孔隙率和迂曲度,并且保证上层迂曲度小于下层迂曲度,从而提高电化学性能。但是上述技术方案存在以下两方面的弊端:首先,材料方面:粘结剂与电极段的加工关联性很大,目前在厚电极领域很少有可以替代进口pvdf的产品存在,若更换粘结剂来控制迂曲度效果有限且风险较大;且不同颗粒尺寸的主材会影响极片迂曲度,考虑到主材选择需要根据体系需要来选择,考虑的点不仅仅有颗粒尺寸一个点,因此在利用颗粒大小来控制迂曲度也存在一定的限制。其次,工艺方面:在制备工艺上,目前降低极片迂曲度的方法主要是造孔,包括造孔剂(挥发性物质)、模板法(磁模板、冰模板)、物理法(激光打孔)、低真空抽滤、水浴反相转变等方法。这些方法虽然有一定的效果,但难以实现规模化生产。

    4、鉴于此,特提出本发明。


    技术实现思路

    1、为了解决现有技术中的上述问题,本发明提供一种电极浆料、厚电极极片及其制备方法和电池,通过降低极片迂曲度来提升高面密度电池的倍率和循环性能,保证导电性的情况下,降低液相扩散阻抗,提升电池性能。

    2、基于此,本发明具有如下技术方案:

    3、第一方面,本发明提供一种电极浆料,其包括主材、导电剂、粘结剂、分散剂和溶剂;其中,所述导电剂为碳黑,或,碳黑与碳纳米管的混合物,所述碳黑的吸油值为140~250毫升/100克。

    4、根据本发明提供的一种电极浆料,所述碳纳米管的管径为5~15纳米;和/或,所述碳纳米管的比表面积为200~300平方米/克。

    5、根据本发明提供的一种电极浆料,所述碳纳米管的管径为5~10纳米;和/或,所述碳纳米管的比表面积为200~250平方米/克。

    6、根据本发明提供的一种电极浆料,所述电极浆料中,所述导电剂的含量为0.8~1.3wt%。

    7、根据本发明提供的一种电极浆料,所述碳黑与碳纳米管的质量比为(0.8~1):(0.25~0.5)。

    8、根据本发明提供的一种电极浆料,所述电极浆料的粘度为6000~7000毫帕秒。

    9、根据本发明提供的一种电极浆料,所述电极浆料的固含量为66~67wt%。

    10、根据本发明提供的一种电极浆料,所述主材包括钠电活性物质或锂电活性物质:所述钠电活性物质包括:磷酸矾钠、磷酸钒锰钠、磷酸钒铁钠、磷酸铁钠、氟磷酸钠、普鲁士蓝类似物、钴酸钠、锰酸钠、镍酸钠和铁酸钠中的一种或几种;所述锂电活性物质包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂中的一种或几种;所述粘结剂包括:聚偏氟乙烯、聚酰胺树脂、聚丙烯腈、羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶中的一种或几种;所述分散剂包括十二烷基苯磺酸钠、辛基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和阳离子聚合物中的一种或几种;所述溶剂包括n-甲基吡咯烷酮。

    11、根据本发明提供的一种电极浆料,所述的电极浆料包括如下重量份数的组分:

    12、主材 96.3~97.15份;

    13、导电剂 0.8~1.3份;

    14、粘结剂 2.0~2.2份;

    15、分散剂 0.05~0.2份;

    16、溶剂 33~34份。

    17、第二方面,本发明提供一种厚电极极片的制备方法,包括:采用单层或双层涂布的方法将所述的电极浆料涂布在正极集流体的一面,干燥后即得所述厚电极极片。

    18、根据本发明提供的一种厚电极极片的制备方法,双层涂布时,靠近正极集流体的一面涂覆小颗粒主材的活性层,靠近隔膜一面的涂覆大颗粒主材的活性层;所述小颗粒主材的dv50为0.8~0.9微米,所述大颗粒主材的dv50为1~1.1微米。

    19、根据本发明提供的一种厚电极极片的制备方法,所述涂布的面密度为500~600克/平方米。

    20、第三方面,本发明提供一种电池,其含有所述的厚电极极片。

    21、本发明提供的电极浆料、厚电极极片及其制备方法和电池,通过优化导电剂的选择及其参数性质来降低极片迂曲度,进而提升高面密度电池的倍率和循环性能。



    技术特征:

    1.一种电极浆料,其特征在于,包括主材、导电剂、粘结剂、分散剂和溶剂;其中,所述导电剂为碳黑,或,碳黑与碳纳米管的混合物,所述碳黑的吸油值为140~250毫升/100克。

    2.根据权利要求1所述的电极浆料,其特征在于,所述碳纳米管的管径为5~15纳米;和/或,所述碳纳米管的比表面积为200~300平方米/克;

    3.根据权利要求2所述的电极浆料,其特征在于,所述电极浆料中,所述导电剂的含量为0.8~1.3wt%。

    4.根据权利要求1所述的电极浆料,其特征在于,所述碳黑与碳纳米管的质量比为(0.8~1):(0.25~0.5)。

    5.根据权利要求1所述的电极浆料,其特征在于,所述电极浆料的固含量为66~67wt%。

    6.根据权利要求1~5任一项所述的电极浆料,其特征在于,所述电极浆料的粘度为6000~7000毫帕秒。

    7.根据权利要求1~5任一项所述的电极浆料,其特征在于,所述主材包括钠电活性物质或锂电活性物质,所述钠电活性物质包括:磷酸矾钠、磷酸钒锰钠、磷酸钒铁钠、磷酸铁钠、氟磷酸钠、普鲁士蓝类似物、钴酸钠、锰酸钠、镍酸钠和铁酸钠中的一种或几种;所述锂电活性物质包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂中的一种或几种;

    8.一种厚电极极片的制备方法,其特征在于,包括:采用单层或双层涂布的方法将权利要求1~7任一项所述的电极浆料涂布在正极集流体的一面,干燥后即得所述厚电极极片;

    9.根据权利要求8所述的厚电极极片的制备方法,其特征在于,所述涂布的面密度为500~600克/平方米。

    10.一种电池,其特征在于,含有权利要求9所述的厚电极极片。


    技术总结
    本发明涉及电池材料技术领域,尤其涉及电极浆料、厚电极极片及其制备方法和电池。所述电极浆料包括主材、导电剂、粘结剂、分散剂和溶剂;其中,所述导电剂为碳黑,或,碳黑与碳纳米管的混合物,所述碳黑的吸油值为140~250毫升/100克。本发明通过优化导电剂的选择及其参数性质来降低极片迂曲度,进而提升高面密度电池的倍率和循环性能。

    技术研发人员:陈超,周全,邹武俊,周萌
    受保护的技术使用者:三一红象电池有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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