[发明专利]一种电极极片及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种电极极片及其制备方法和应用，所述电极极片包括电极材料和集流体，所述电极材料包括n层电极材料，所述n≥2，所述n层电极材料和集流体依次层叠设置；其中，靠近集流体一侧的电极材料为下层电极材料，远离集流体一侧的电极材料为上层电极材料，从上往下，电极中材料颗粒的表面能逐层递增，本发明所述电极极片可以兼顾能量密度和功率密度，多层电极表面岛状分布状态有利于电解液的浸润及锂离子的扩散，将有效提高充放电功率性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种电极极片及其制备方法和应用。

背景技术

随着电动车的发展，对动力电池性能尤其是能量密度和功率密度的要求越来越高，能量和功率作为电动车动力电池设计三要素中的性能关键点，对电动车性能及客户体验方面有着极大的影响，但目前能量和功率很难兼顾，高能量体系动力电池必然损失部分功率，高功率体系动力电池将会恶化能量密度。

CN107819154A公开了一种高能量密度锂离子动力电池。所述电池包括正极片、负极片、隔膜、电解液及电池壳配件；所述正极片由正极集流体和涂覆于所述正极集流体表面的正极材料、正极导电剂和正极粘结剂组成；所述负极片由负极集流体和涂覆于所述负极集流体表面的负极材料、负极导电剂和负极粘结剂组成，所述正极材料为镍钴锰或镍钴铝三元正极材料；所述负极材料为导电碳源包覆的碳化硅或SiO_x，其所述锂离子电池功率性较差。

CN106784996A公开了一种高功率密度锂离子电池，所述锂离子电池包括正极片和负极片，正极片包括铝箔、正极导电剂和正极粘结剂；所述负极片包括铜箔和负极导电剂；所述正极粘结剂为PVDF，且分子量为30～70万；所述铜箔和所述铝箔在制作极片前先进行表面处理，然后在铝箔和铜箔表面附着一层导电膜，所述导电膜的厚度为1～5μm。其通过对铜箔和铝箔的处理和增加导电膜，提高了极片的导电率，进而提升了电池的倍率性能；同时使用低分子量的正极粘结剂PVDF，使正负极片的厚度反弹更小，降低了极片厚度对离子传递产生的阻碍，减小了电池内阻，进一步提高了电池容量的发挥，促进了电池功率密度的提升，但是其所述锂离子电池的能量密度较低。

上述方案存在有能量密度较低或功率密度较低的问题，因此，开发一种兼具功率性能和能量密度的电极极片是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电极极片及其制备方法和应用，所述电极极片包括电极材料和集流体，所述电极材料包括n层电极材料，所述n≥2，所述n层电极材料和集流体依次层叠设置；其中，靠近集流体一侧的电极材料为下层电极材料，远离集流体一侧的电极材料为上层电极材料，从上往下，电极中材料颗粒的表面能逐层递增，本发明所述电极极片可以兼顾能量密度和功率密度，多层电极表面岛状分布状态有利于电解液的浸润及锂离子的扩散，将有效提高充放电功率性能。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种电极极片，所述电极极片包括电极材料和集流体，所述电极材料包括n层电极材料，所述n≥2，例如：2、3、4或5等，所述n层电极材料和集流体依次层叠设置；其中，靠近集流体一侧的电极材料为下层电极材料，远离集流体一侧的电极材料为上层电极材料，从上往下，电极中材料颗粒的表面能逐层递增。

本发明所述电极极片中，电极材料颗粒的表面能从上层到下层逐渐增加，即最上层颗粒的表面能最小，对应测试接触角数值最大，最下层颗粒的表面能最大，对应测试接触角数值最小，材料颗粒表面能以接触角大小表征，其将影响涂布过程材料对集流体的浸润性。接触角越大，表面能越小，浸润性能越差，接触角越小，表面能越大，浸润性能越好。

实际应用中，电极可根据实际情况调整层数，如三层或四层电极，另外不同层数的电极材料可为一种也可为不同种，其颗粒尺寸大小及形状可以为一样，也可以不一样，其不同层的电极材料体系差异仅仅在于表面能大小。

优选地，所述电极极片包括正极极片和/或负极极片。