[发明专利]一种填涂导电剂的锂电池极片及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种填涂导电剂的锂电池极片及其制备方法和包含该极片的锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。所述填涂导电剂的锂电池极片，包括具有若干贯穿极片上下表面的冲孔的锂电池极片，以及填涂于所述冲孔内的导电剂浆料。本发明通过激光冲孔的方式，在正常生产的锂电池极片上冲圆孔或椭圆形针孔，然后填涂导电剂的方式，与极片集流片形成网状导电结构，等同于大幅度缩短外层极片到集流体的距离，改善正极材料和极片集流体间的接触内阻，制得导电性优异的锂电池极片。该极片用于制备高功率动力锂电池，从锂电池倍率放电数据分析，锂电池的持续放电倍率可以提升3～5倍，持续放电倍率提升3倍对电池的循环寿命无影响。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种填涂导电剂的锂电池极片及其制备方法和包含该极片的锂离子电池。

背景技术

随着锂离子电池在民用、军用以及工业领域的大规模使用，不同领域对锂电池的个别特性要求也越来越高，比如受限于环境温度影响，北方寒冷地区需要低温锂电池和南方湿热地区需要高温锂电池；受限于体积或重量影响，需要高体积能量密度或高重量能量密度的锂电池。有些高倍率负载产品(比如启动电池、叉车电池、航模电池、电动工具、AGV动力电池、医疗设备、电子烟、电动滑板车等)，要求锂电池满足高倍率放电，且不影响电池性能过快衰减。

在锂电池活性物质材料中，磷酸铁锂材料的电导率为～10^-9S.m^-1，相对于负极石墨材料的电导率(约为100S.m^-1)，磷酸铁锂电导率太低导致无法使用，目前通过碳包覆和金属掺杂，可以提升2～3个数量级，即使这样电导率仍然较低。三元镍钴锰属于半导体材料，电子导电率只有～10^-7S.m^-1，导致大倍率稳定性差，同样难以满足高功率放电。

申请公布号为CN 108258245 A的专利文献公开了一种复合导电剂，由导电炭黑、导电石墨、碳纳米管组成，将复合导电剂与正极活性材料混合涂覆在集流体铜箔上形成电极材料层，三种不同维度的导电剂在三元电池里有机组合，充分发挥协同作用，从改善压实、促进分散、构建导电网络、提高离子和电子导电率等方面降低直流内阻。

极片中活性物质材料基本都是半导体材料，通过在活性物质中添加导电剂，极片的电子导电性仍然比较差，尤其是电极层具有一定厚度，随着活性物质离集流体金属箔材(一般为铝箔或铜箔)距离越大，其电子导电性越差。现有技术中锂电池的极片箔材两边活性物质单面厚度一般不超过80～100μm，最主要的原因就是电极材料的电子导电性太差，不能实现通过增加活性物质负载量(厚度)来提升电池能量密度，否则锂电池因为极片的电子内阻大，倍率放电性能差。

我国新能源行业正在如火如荼的快速发展，但材料的性能缺陷导致锂电池产品的应用受到相当大的限制，如何通过技术革新和工艺优化，克服材料缺陷或者消除因缺陷导致的影响，成为非常迫切且重要的事情。

发明内容

本发明的目的在于提供一种填涂导电剂的锂电池极片，解决传统锂电池因活性材料电子导电性低，导致锂电池材料满足不了高倍率放电的缺陷，以满足动力市场的技术需求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种填涂导电剂的锂电池极片，包括具有若干贯穿极片上下表面的冲孔的锂电池极片，以及填涂于所述冲孔内的导电剂浆料。

本发明在正常生产的锂电池极片上冲孔，然后填涂导电剂，使得冲孔内分布的导电剂与电池极片的集流体形成网络状的导电结构，等同于大幅度缩短极片外层活性物质到集流体的距离，极大提升极片的导电性。

作为优选，所述锂电池极片上的冲孔为圆孔或椭圆形针孔。

作为优选，所述冲孔的长径为1～500μm，相邻冲孔之间的间距为10μm～5mm。根据电极极片具体要求设计冲孔的孔径及分布情况。