[发明专利]一种磷酸铁锂极片结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磷酸铁锂极片结构及其制备方法，包括集流体、富液层和极片浆料层，所述集流体的两侧面上均涂覆有富液层，所述富液层的外侧面上涂覆有极片浆料层，所述富液层能够吸附浸润电解液；所述极片浆料层朝向于集流体的一侧通过富液层的传递作用吸附浸润电解液，能够提升极片浆料层对电解液的浸润程度，从而增加极片浆料层的厚度，提升电池的能量密度。

技术领域

本发明属于电池制造领域，特别涉及一种磷酸铁锂极片结构及其制备方法。

背景技术

锂离子电池正负极浆料基本上都是由活性物质、粘结剂、导电剂、溶剂组成；再将浆料涂覆在集流体上，涂布后随着溶剂持续挥发，浆料在集流体厚度方向不断收缩，待溶剂完全去除后，制得涂布后的干燥极片。随着动力电池对能量密度的要求越来越高，极片设计上在确保电池功率性能的同时，都尽可能地采用更厚的电极设计，这样可以降低集流体和隔膜的用量，提升活性物质的含量，以获得更高的能量密度。

磷酸铁锂材料由于其本征锂离子扩散系数低，所以一般将磷酸铁锂材料的粒径降低，D50在0.5-2um，更小的粒径有利可以降低锂离子在磷酸铁锂材料中的扩散距离，从而提升磷酸铁锂电池的倍率性能。

极片中电解液浸润效果是从极片表面向下梯度减小的，对于磷酸铁锂动力电池而言，随着极片厚度增加，越往极片内部其极片浆料层的电解液的浸润效果会越差，厚的磷酸铁锂正极片制作的电池的性能会快速下降，从而制约了磷酸铁锂电池的能量密度提升。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种磷酸铁锂极片结构及其制备方法，能够提升极片浆料层对电解液的浸润程度，从而增加极片浆料层的厚度，提升电池的能量密度。

技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种磷酸铁锂极片结构，包括集流体、富液层和极片浆料层，所述集流体的两侧面上均涂覆有富液层，所述富液层的外侧面上涂覆有极片浆料层，所述富液层能够吸附浸润电解液；所述极片浆料层朝向于集流体的一侧通过富液层的传递作用吸附浸润电解液。

进一步的，所述富液层包含支撑体和保液添加剂，所述支撑体包含若干用于容纳所述保液添加剂的孔隙。

进一步的，所述保液添加剂为丙烯酸树脂乳液。

进一步的，所述支撑体包括磷酸铁锂颗粒、碳黑、碳纳米管和粘结剂，所述磷酸铁锂颗粒、碳黑、碳纳米管相互混合构成粉末混合物，所述粉末混合物通过粘结剂粘结并固化后形成具有厚度的支撑体。

进一步的，一种磷酸铁锂极片结构的制备方法，所述富液层的制备方法包括：

将磷酸铁锂颗粒A、碳黑颗粒和碳纳米管粉末按质量份百分比进行干法混合，并搅拌后得到干粉A，将粘结剂和溶剂按质量份百分比混合并搅拌后得到胶液A；

将胶液A添加到干粉A中进行搅拌混合，得到浆料A；

向浆料A中加入保液添加剂，并混合搅拌均匀后制得富液层浆料。

进一步的，所述(磷酸铁锂A+碳黑)：碳纳米管：(粘结剂+溶剂+保液添加剂)的质量份百分为97.8％：1％：1.2％。

进一步的，所述磷酸铁锂A：碳黑的质量份百分比为95％：5％。

进一步的，所述粘结剂：溶剂：保液添加剂的质量份百分为4％：95％：1％。

进一步的，包括以下步骤：

S1：将富液层浆料均匀涂覆在集流体的一侧面上，待富液层浆料干化后，将极片浆料层的浆料涂覆在干化的富液层外侧，等待极片浆料层的浆料干化；

S2：对集流体的另一侧面按照步骤S1依次涂覆富液层浆料和极片浆料层的浆料。