本申請(qǐng)涉及二次電池，特別涉及一種電極膜及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池由于其能量利用效率高，環(huán)境友好，能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，在消費(fèi)類電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用，并作為大型儲(chǔ)能系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)備受關(guān)注。電極作為鋰離子電池的重要部件，對(duì)鋰離子電池的性能會(huì)產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。目前，主要通過(guò)濕法制備電極，主要步驟包括：使活性物質(zhì)與溶劑形成漿料，將漿料設(shè)置于集流體的表面，經(jīng)烘干后形成包括電極膜的電極。然而，該方法不僅能量消耗高，制備周期長(zhǎng)，而且在制備的過(guò)程中需要回收nmp，極大地增加了鋰離子電池的制造成本。

2、為了簡(jiǎn)化制備工藝，降低能量消耗，進(jìn)一步降低鋰離子電池的制造成本，干法制備電極的技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。與濕法不同的是，干法制備電極的過(guò)程中不添加任何溶劑，直接將活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑以及粘結(jié)劑的粉料混合輥壓成電極膜，然后將電極膜與集流體進(jìn)行復(fù)合，得到包含電極膜的電極。然而干法制備獲得的電極中，電極膜的拉伸強(qiáng)度較差，不僅會(huì)影響電極的使用壽命，而且影響電極的連續(xù)生產(chǎn)。

3、因此，急需提供一種拉伸強(qiáng)度優(yōu)異，可以實(shí)現(xiàn)電極連續(xù)生產(chǎn)的電極膜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種電極膜，通過(guò)調(diào)整電極膜的組成以及結(jié)構(gòu)，能夠顯著提高電極膜的拉伸強(qiáng)度，進(jìn)而提高電極的使用壽命，并且該電極的制備工藝簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，降低制造成本，具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

2、本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種電極膜的制備方法，該制備方法能夠制備出上述的電極膜，并且制備工藝簡(jiǎn)單，能量消耗低，有助于節(jié)約制造成本。

3、本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種電極，該電極包括上述的電極膜，因此其制備工藝簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，制造成本較低。

4、本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種電化學(xué)裝置，該電化學(xué)裝置包括上述的電極，因此該電化學(xué)裝置具有較長(zhǎng)的使用壽命以及較低的生產(chǎn)成本。

5、本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種電子設(shè)備，該電子設(shè)備包括上述的電化學(xué)裝置，因此該電子設(shè)備具有較長(zhǎng)的使用壽命以及較低的生產(chǎn)成本。

6、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N電極膜，其中，所述電極膜包括纖維，所述電極膜的纖維化度為40-95％；

7、基于所述電極膜的總質(zhì)量，所述粘結(jié)劑的質(zhì)量百分含量≤2％。

8、如上所述的電極膜，其中，所述纖維包括第一纖維以及第二纖維，所述第一纖維的長(zhǎng)度的數(shù)量級(jí)小于等于所述活性物質(zhì)的粒徑的數(shù)量級(jí)，所述第二纖維的長(zhǎng)度的數(shù)量級(jí)大于所述活性物質(zhì)的粒徑的數(shù)量級(jí)。

9、如上所述的電極膜，其中，所述第一纖維在所述纖維中的數(shù)量百分比為5-50％。

10、如上所述的電極膜，其中，所述第一纖維的長(zhǎng)度為0.3-10μm；

11、和/或，所述第二纖維的長(zhǎng)度為50-300μm。

12、如上所述的電極膜，其中，所述第一纖維和/或所述第二纖維的直徑為60-150nm。

13、如上所述的電極膜，其中，所述電極膜的厚度為110-2000μm。

14、如上所述的電極膜，其中，所述活性物質(zhì)選自碳材料、金屬鉑、硅-碳材料、磷酸鐵鋰類材料、正極三元材料、硅-氧材料、鈷酸鋰、錳酸鋰和鈦酸鋰中的至少一種。

15、如上所述的電極膜，其中，所述第一纖維的長(zhǎng)度為0.3-3μm、0.3-5μm、5-10μm或3-10μm。

16、如上所述的電極膜，其中，所述第二纖維的長(zhǎng)度為50-200μm、100-150μm、150-200μm或200-300μm。

17、如上所述的電極膜，其中，所述電極膜的厚度為110-500μm、110-300μm、100-350μm、110-500μm、500-800μm、500-1000μm或1000-2000μm。

18、如上所述的電極膜，其中，所述電極膜的纖維化度為60-90％、50-70％、70-95％或40-60％。

19、如上所述的電極膜，其中，基于所述電極膜的總質(zhì)量，所述粘結(jié)劑的質(zhì)量百分含量為1％、1.3％、1.5％、1.8％或2％。

20、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N如上所述的電極膜的制備方法，其中，包括：

21、對(duì)包括導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑以及活性物質(zhì)的原料體系依次進(jìn)行預(yù)混處理、剪切處理以及輥壓處理，得到所述電極膜；

22、其中，所述原料體系中，粘結(jié)劑的質(zhì)量百分含量≤2％，所述粘結(jié)劑包括可原纖化粘結(jié)劑；

23、所述預(yù)混處理中，轉(zhuǎn)速為1000-3000r/min，溫度為18-30℃，時(shí)間為2-60min；

24、所述剪切處理中，轉(zhuǎn)速為5000-7000r/min，溫度為10-90℃，時(shí)間為5-90min。

25、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N電極，其中，包括如上所述的電極膜。

26、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N電化學(xué)裝置，其中，包括如上所述的電極。

27、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N電子設(shè)備，其中，所述電子設(shè)備的驅(qū)動(dòng)源或者能量存儲(chǔ)源包括如上所述的電化學(xué)裝置。

28、本申請(qǐng)實(shí)施例提供的電極膜，包括纖維，電極膜的纖維化度為40-95％，并且電極膜中，粘結(jié)劑的質(zhì)量百分含量≤2％。本申請(qǐng)的電極膜具有較高的纖維化度，因此粘結(jié)劑鏈展開充分，其粘接性優(yōu)異，因此可以在降低粘結(jié)劑的添加量的情況下，充分的粘結(jié)電極膜中的其他物質(zhì)(例如，活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑)，提升電極膜的拉伸強(qiáng)度，進(jìn)而提高電極的使用壽命。并且由于電極膜具有優(yōu)異的拉伸強(qiáng)度，其生產(chǎn)過(guò)程不容易斷裂，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，降低了制造成本；由于粘結(jié)劑含量的降低，可以增加電極膜中活性物質(zhì)的含量，因此本申請(qǐng)的電極膜還可以提高電極的電化學(xué)性能。

29、本申請(qǐng)實(shí)施例提供的電極膜的制備方法，該制備方法能夠制備出上述的電極膜，并且該制備方法還具有工藝簡(jiǎn)單，能量消耗低，連續(xù)穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，有助于廣泛推廣應(yīng)用。

30、本申請(qǐng)實(shí)施例提供的電極，由于包括上述的電極膜，因此其制備工藝簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，制造成本較低，并且具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，在應(yīng)用于電化學(xué)裝置時(shí)，有助于提升電化學(xué)裝置的電化學(xué)性能，并且延長(zhǎng)電化學(xué)裝置的使用壽命。

31、本申請(qǐng)實(shí)施例提供的電化學(xué)裝置由于采用了前述的電極，因此在具有較長(zhǎng)的使用壽命的同時(shí)，還具有制造工藝簡(jiǎn)單，制備成本低的優(yōu)點(diǎn)，此外還具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，例如，優(yōu)異的能量密度以及倍率性能。

32、本申請(qǐng)實(shí)施例提供的電子設(shè)備由于通過(guò)前述電化學(xué)裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)或者能量存儲(chǔ)，因此使用壽命表現(xiàn)優(yōu)異，具有極佳的用戶體驗(yàn)。

技術(shù)特征：

1.一種電極膜，其特征在于，所述電極膜包括纖維，所述電極膜的纖維化度為40-95％；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極膜，其特征在于，所述電極膜還包括活性物質(zhì)；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極膜，其特征在于，所述第一纖維在所述纖維中的數(shù)量百分比為5-50％。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電極膜，其特征在于，所述第一纖維的長(zhǎng)度為0.3-10μm；

5.根據(jù)權(quán)利要求2-4任一項(xiàng)所述的電極膜，其特征在于，所述第一纖維和/或所述第二纖維的直徑為60-150nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求2-5任一項(xiàng)所述的電極膜，其特征在于，所述電極膜的厚度為110-2000μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求2-6任一項(xiàng)所述的電極膜，其特征在于，所述活性物質(zhì)選自碳材料、金屬鉑、硅-碳材料、磷酸鐵鋰類材料、正極三元材料、硅-氧材料、鈷酸鋰、錳酸鋰和鈦酸鋰中的至少一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電極膜，其特征在于，所述第一纖維的長(zhǎng)度為0.3-3μm、0.3-5μm、5-10μm或3-10μm。

9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的電極膜，其特征在于，所述第二纖維的長(zhǎng)度為50-200μm、100-150μm、150-200μm或200-300μm。

10.根據(jù)權(quán)利要求7-9任一項(xiàng)所述的電極膜，其特征在于，所述電極膜的厚度為110-500μm、110-300μm、100-350μm、110-500μm、500-800μm、500-1000μm或1000-2000μm。

11.根據(jù)權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的電極膜，其特征在于，所述電極膜的纖維化度為60-90％、50-70％、70-95％或40-60％。

12.根據(jù)權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的電極膜，其特征在于，基于所述電極膜的總質(zhì)量，所述粘結(jié)劑的質(zhì)量百分含量為1％、1.3％、1.5％、1.8％或2％。

13.一種權(quán)利要求1-12任一項(xiàng)所述的電極膜的制備方法，其特征在于，包括：

14.一種電極，其特征在于，包括權(quán)利要求1-12任一項(xiàng)所述的電極膜。

15.一種電化學(xué)裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求14所述的電極。

16.一種電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備的驅(qū)動(dòng)源或者能量存儲(chǔ)源包括權(quán)利要求15所述的電化學(xué)裝置。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N電極膜及其制備方法和應(yīng)用。該電極膜包括纖維，電極膜的纖維化度為40?95％；基于所述電極膜的總質(zhì)量，所述粘結(jié)劑的質(zhì)量百分含量≤2％。本申請(qǐng)實(shí)施例通過(guò)調(diào)整電極膜的組成以及結(jié)構(gòu)，能夠顯著提高電極膜的拉伸強(qiáng)度，進(jìn)而提高電極的使用壽命，并且該電極的制備工藝簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，降低制造成本。

技術(shù)研發(fā)人員：楊宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華為技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30