[发明专利]一种高能量密度型极片及其制备方法和电芯

说明书

本发明属于电池制造技术领域，具体涉及一种高能量密度型极片及其制备方法和电芯。本发明提供了一种高能量密度型极片，包括：集流体，以及自所述集流体一侧面或双侧面起向外依次设置的氧化还原型导电聚合物层、高能量型活性材料层。本发明的氧化还原型导电聚合层采用具有共轭结构的共轭聚合物，将其和粘结剂混合制成浆料涂布在箔材层上，在充电时能够通过得失电子来降低电子进入活性材料的速度同时又不会影响电池的倍率充电，相当于一个容器暂存电子并逐步释放给活性材料。

技术领域

本发明属于电池制造技术领域，具体涉及一种高能量密度型极片及其制备方法和电芯。

背景技术

锂离子电池的迅速发展衍生出各种类型的电池，包括快充型锂离子电池，高能量密度型锂离子电池，低成本锂离子电池以及超长循环锂离子电池。目前，随着电动汽车的快速发展，市场对电动汽车的要求也越来越严格，既要满足长续航里程又要实现快速的充电。然而，从材料的本身来说高能量密度型电池所用的正负极材料的表面积和粒径等性质已经决定其无法实现2C到10C或者更高的倍率充放电，是材料本征的导电性低。而快充型电池在制备过程中需要添加更多的导电剂，其主材的活性占比较低，其能量密度是远低于高能量密度型电池。另一方面高能量密度型电池在充放电过程中的电流密度过大会导致电池的析锂带来极大的安全隐患。

高能量密度型电池的析锂是一个持续性过程，其基本原因可以理解为当2C的电流到达铜箔会产生2C的电子，这时电池电解液中的锂离子就需要2C的量和活性材料反应中和2C的电子，但是材料的导电性只能承受1C的中和反应过程，那多出1C的锂离子就会在材料表面沉积。主要原因在于铜箔的导电性很高，而材料的导电性很低，导致锂离子来不仅传输到整个活性空间，所以会在电流密度大的区域有过量的锂离子聚集，之后进行反应发生析锂。为了解决析锂的问题，在电池充电的时候降低电池内锂离子的浓度和限制传输到活性材料中的电流的速度。

中国专利CN 111354950A公开了一种箔材、其制备方法和电芯、电池模组以及储能设备，主要是用锂盐掺杂导电聚合物涂布在集流体上，通过锂盐的掺杂和脱掺杂实现电导与绝缘之间的相互转换，能够切断箔材与活性物质之间的电子通道，防止出现过充和过放电。然而，这种方法并不能实现高能量密度的高倍率充放电，同时也解决不了电池的析锂问题。

因此，找到既能提高锂离子电池快充性能又不会降低电池能量密度方法是二次电池领域急需解决的问题。

发明内容

本发明提供一种高能量密度型极片及其制备方法和电芯，其目的是为了解决现有技术中，高能量密度型电池无法实现高倍率充放电以及在高倍率充电条件下电池析锂的问题。

针对上述技术缺陷，本发明的目的之一是提供一种高能量密度型极片，本发明的目的之二是提供所述高能量密度型极片的制备方法，本发明的目的之三是提供包含所述高能量密度型极片的电芯。

第一方面，本发明提供一种高能量密度型极片，包括：集流体，以及自所述集流体一侧面或双侧面起向外依次设置的氧化还原型导电聚合物层、高能量型活性材料层。

在上述高能量密度型极片中，作为一种优选实施方式，所述氧化还原型导电聚合物层中所述导电聚合物为聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩或聚苯胺的掺杂态共轭聚合物；

所述掺杂态共轭聚合物中的掺杂物优选为碘蒸汽、质子酸、五氧化二砷、萘基锂或萘基钠；

所述掺杂物占所述掺杂态共轭聚合物的摩尔百分比为5-50％(例如：15％、25％、35％、45％)，优选为10-30％。

优选地，所述导电聚合物的电导率为10-10⁶S/cm(例如：10²S/cm、10³S/cm、10⁴S/cm、10⁵S/cm)；但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。