本發(fā)明屬于電池材料領(lǐng)域，具體地涉及一種極片及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、極片設(shè)計(jì)及制造是鋰電池生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵工序，傳統(tǒng)的極片制造過程涉及勻漿、涂布、冷壓等過程，成型的極片包含銅鋁箔基材和活性物質(zhì)膜片層。傳統(tǒng)的極片制造過程耗時(shí)長、能耗高，且極片成型會(huì)使用大量的銅鋁箔基材，經(jīng)計(jì)算，負(fù)極片中銅箔質(zhì)量占比在20％-30％，正極片中鋁箔質(zhì)量占比在8％-15％。因此，精簡極片制造過程，降低銅鋁基材使用量是優(yōu)化當(dāng)前極片制造的主要方向。但銅鋁基材使用量的降低，也就對(duì)于箔材與活性物質(zhì)、粘結(jié)劑之間的粘附程度提出了更高要求。

2、為此，可以通過對(duì)集流體、活性材料、粘結(jié)劑等材料的表面改性處理，利用材料之間物理吸附、靜電吸附、化學(xué)吸附等方式提升各材料之間粘結(jié)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)更為精簡的極片制造過程。處理方式可以有以下幾種：1.等離子體處理(如氬、n2、o2等等離子)；2.表面刻蝕處理(如粗化劑處理、鹽酸/硫酸酸洗、電化學(xué)刻蝕、電暈處理等)；3.利用共價(jià)鍵、氫鍵、金屬配位、范德華力、交聯(lián)反應(yīng)等方式實(shí)現(xiàn)各材料表面的相互作用。

3、現(xiàn)有箔材表面處理方式中，等離子體表面處理涉及到表面官能團(tuán)改性選擇以及等離子體氣氛轉(zhuǎn)換，且經(jīng)等離子體表面刻蝕后材料表面性能的變化往往是不穩(wěn)定的，由于極性基團(tuán)和周圍雜質(zhì)反應(yīng)失活、活性基團(tuán)之間反應(yīng)形成穩(wěn)定網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、極性基團(tuán)的轉(zhuǎn)移等原因，等離子處理效果會(huì)隨時(shí)間的推移而減弱。現(xiàn)有箔材表面處理方式中，表面刻蝕處理中需要涉及到含砷化合物等粗化劑、酸性溶劑或者電解廢液等處理，對(duì)于環(huán)境友好和成本控制要求較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種極片及其制備方法。

2、本發(fā)明的第一方面，提供了一種極片的制備方法，包括以下步驟：

3、(1)使用含有表面處理試劑的溶液對(duì)金屬絲進(jìn)行處理，得到表面處理后的金屬絲；

4、(2)對(duì)活性物質(zhì)粉末、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑和所述表面處理后的金屬絲進(jìn)行干混，得到固體物質(zhì)混合物；

5、(3)在所述固體物質(zhì)混合物中加入溶劑或不加溶劑，攪拌得到粘稠狀漿料；

6、(4)對(duì)所述粘稠狀漿料和片狀金屬極耳進(jìn)行沖壓成型，得到濕極片；

7、(5)烘干所述濕極片中的溶劑，得到干極片；

8、(6)將所述干極片壓制到0.05-5mm的厚度，制得所述極片；

9、所述表面處理試劑選自：硅烷類化合物、多巴胺類化合物、硫醇類化合物和希夫堿類化合物中的一種或多種。

10、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述硅烷類化合物選自：三甲氧基苯基硅烷和1,2-雙三甲氧基硅基乙烷中的一種或兩種。

11、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述多巴胺類化合物選自：多巴胺和苯丙胺中的一種或兩種。

12、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述硫醇類化合物選自：c1-c12烷基硫醇、三聚硫氰酸、2-巰基苯并咪唑、5-羥基-1-戊硫醇和3-巰丙基三乙氧基硅烷中的一種或多種。

13、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述表面處理試劑選自：多巴胺、三甲氧基苯基硅烷、5-羥基-1-戊硫醇和3-巰丙基三乙氧基硅烷中的一種或多種。

14、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，步驟(1)中，所述含有表面處理試劑的溶液中，所述表面處理試劑的含量為5-70wt％。

15、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，步驟(1)中，所述含有表面處理試劑的溶液為水溶液。

16、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，步驟(1)中，所述處理為將所述金屬絲浸泡在所述含有表面處理試劑的溶液中，所述處理的溫度優(yōu)選為5-60℃，所述處理的時(shí)間優(yōu)選為3-100min。

17、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，步驟(1)中，使用所述含有表面處理試劑的溶液對(duì)金屬絲進(jìn)行處理前，使用酸溶液浸泡所述金屬絲，所述酸溶液中的酸優(yōu)選選自：乙二酸、硫酸、磷酸、甲酸和乙酸中的一種或多種，所述酸溶液中酸的含量優(yōu)選為0.1-2wt％，所述金屬絲在所述酸溶液中的浸泡時(shí)間優(yōu)選為5-60min。

18、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述粘結(jié)劑選自羧甲基纖維素鈉、聚環(huán)氧乙烷和丁苯橡膠中的一種或多種。

19、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述溶劑為水。

20、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述活性物質(zhì)粉末為石墨。

21、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述導(dǎo)電劑為導(dǎo)電炭黑。

22、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述金屬絲為銅絲。

23、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述金屬絲的長度為0.5-4cm。

24、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述固體物質(zhì)混合物中，所述金屬絲的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％-15％。

25、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述固體物質(zhì)混合物中，所述活性物質(zhì)粉末、所述粘結(jié)劑和所述導(dǎo)電劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為80％-95％、0.5％-5％和0.5％-5％。

26、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)在所述固體物質(zhì)混合物中加入溶劑時(shí)，所述溶劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞0％且≤15％，以粘稠狀漿料的總質(zhì)量計(jì)。

27、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，步驟(2)中，將石墨、羧甲基纖維素鈉、導(dǎo)電炭黑、丁苯橡膠和銅絲混合成固體物質(zhì)混合物，所述固體物質(zhì)混合物中，石墨、羧甲基纖維素鈉、導(dǎo)電炭黑、丁苯橡膠和銅絲的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為82％-90％、0.5％-2％、0.5％-2％、0.5％-2％和5％-15％。

28、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，步驟(4)包括：在模具中平鋪兩層或兩層以上所述粘稠狀漿料，在相鄰兩層所述粘稠狀漿料中間放置片狀金屬極耳，保證相鄰兩層的粘稠狀漿料的厚度相同。

29、本發(fā)明的第二方面，提供了一種使用本發(fā)明第一方面所述的方法制備得到的極片。

30、本發(fā)明的第三方面，提供了一種電化學(xué)裝置，所述電化學(xué)裝置包括本發(fā)明第二方面所述的極片。

技術(shù)特征：

1.一種極片的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述方法具有以下一項(xiàng)或多項(xiàng)特征：

3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述含有表面處理試劑的溶液中，所述表面處理試劑的含量為5-70wt％；和/或，所述含有表面處理試劑的溶液為水溶液。

4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述處理為將所述金屬絲浸泡在所述含有表面處理試劑的溶液中，所述處理的溫度優(yōu)選為5-60℃，所述處理的時(shí)間優(yōu)選為3-100min。

5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，使用所述含有表面處理試劑的溶液對(duì)金屬絲進(jìn)行處理前，使用酸溶液浸泡所述金屬絲，所述酸溶液中的酸優(yōu)選選自：乙二酸、硫酸、磷酸、甲酸和乙酸中的一種或多種，所述酸溶液中酸的含量優(yōu)選為0.1-2wt％，所述金屬絲在所述酸溶液中的浸泡時(shí)間優(yōu)選為5-60min。

6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述方法具有以下一項(xiàng)或多項(xiàng)特征：

7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，將石墨、羧甲基纖維素鈉、導(dǎo)電炭黑、丁苯橡膠和銅絲混合成固體物質(zhì)混合物，所述固體物質(zhì)混合物中，石墨、羧甲基纖維素鈉、導(dǎo)電炭黑、丁苯橡膠和銅絲的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為82％-90％、0.5％-2％、0.5％-2％、0.5％-2％和5％-15％。

8.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)包括：在模具中平鋪兩層或兩層以上所述粘稠狀漿料，在相鄰兩層所述粘稠狀漿料中間放置片狀金屬極耳，保證相鄰兩層的粘稠狀漿料的厚度相同。

9.使用如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法制備得到的極片。

10.一種電化學(xué)裝置，其特征在于，所述電化學(xué)裝置包括權(quán)利要求9所述的極片。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種極片的制備方法，具體地，包括以下步驟：使用含有表面處理試劑的溶液對(duì)金屬絲進(jìn)行處理，得到表面處理后的金屬絲；對(duì)活性物質(zhì)粉末、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑和表面處理后的金屬絲進(jìn)行干混，得到固體物質(zhì)混合物；在固體物質(zhì)混合物中加入溶劑或不加溶劑，攪拌得到粘稠狀漿料；對(duì)粘稠狀漿料和片狀金屬極耳進(jìn)行沖壓成型，得到濕極片；烘干濕極片中的溶劑，得到干極片；將干極片壓制到0.05?5mm的厚度，制得極片；表面處理試劑選自：硅烷類化合物、多巴胺類化合物、硫醇類化合物和希夫堿類化合物中的一種或多種。本發(fā)明方法對(duì)金屬絲進(jìn)行表面改性處理，可以同時(shí)保證環(huán)境友好與成本優(yōu)勢(shì)，在精簡金屬使用量的情況下，保證極片沖壓成型后的機(jī)械強(qiáng)度以及柔韌性，保障電池制備流程的可操作性。

技術(shù)研發(fā)人員：胡守鐳,李昌茂,霍濤濤,占莎,蔣治億
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇天合儲(chǔ)能有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9