專利名稱：電極及其制造方法
電極及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池能源領(lǐng)域，尤其涉及一種電極及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，低碳經(jīng)濟已經(jīng)成為國內(nèi)外的熱點話題。作為低碳經(jīng)濟的一個最重要的組成部分“低碳出行”備受社會各界關(guān)注。在這個大環(huán)境的背景下，在消費電子行業(yè)廣泛應(yīng)用的鋰電池作為新型能源動力電池被人們認為是最適合應(yīng)用于能達到零排放的低碳汽車上的清潔能源載體。然而，從電子市場向動力電池的產(chǎn)業(yè)升級，很難獲得在高容量密度下仍有良好的倍率性能的鋰電池。同時，由于傳統(tǒng)鋰電池制程能力及制程控制能力有限，鋰電池還存在制程一致性及倍率放電能力的問題，使得鋰電池性能不能滿足動力電池的要求。傳統(tǒng)的提升鋰電池倍率性能的方式是采用延長電極的面積、降低活性物質(zhì)的涂覆量的方式來實現(xiàn)，采用這種方式雖然能夠提高鋰電池的倍率性能，但是降低活性物質(zhì)的涂覆量，不可避免會增加了基體材料的相對使用量，相同尺寸的電池的能量密度就會隨之下降。同時，為了獲得最高倍率的充放電性能，過薄的涂覆量會導(dǎo)致涂覆過程難以控制，同時極易產(chǎn)生漏箔的風(fēng)險，造成安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，有必要提供一種使得鋰電池容量密度下具有高倍率性能的電極。此外，還提供一種上述電極制造方法?！N電極，通過混漿、涂覆、干燥、碾壓以及切割成型制成，包括集流體以及涂覆在所述集流體表面的電極材料 層，所述電極材料層表面經(jīng)粗糙化處理，呈峰谷狀排布，所述電極材料層表面粗糙化處理在干燥、碾壓或者切割成型三者任一之后。優(yōu)選的，所述電極材料層表面粗糙化處理通過激光刻蝕或者機械加工的方式實現(xiàn)。優(yōu)選的，所述電極材料層表面峰谷落差距離為電極材料層單面涂覆厚度的30%至70%。優(yōu)選的，所述電極材料層表面峰谷落差距離為電極材料層單面涂覆厚度的50±5%。優(yōu)選的，所述電極材料層包含有電極活性物質(zhì)；所述電極活性物質(zhì)的粒徑不大于30微米。優(yōu)選的，所述電極活性物質(zhì)的粒徑不大于12微米。一種電極制造方法，包括如下步驟:混漿，制備電極漿料；將電極漿料涂覆于集流體上，并進行干燥，在集流體上形成電極材料層；碾壓以及裁剪成型；
在干燥、碾壓或者裁切成型三者任一步驟之后對電極材料層表面進行粗糙化處理，使電極材料層表面呈峰谷狀結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，所述對電極材料層表面粗糙化處理的步驟通過激光刻蝕或者機械加工的方式實現(xiàn)。優(yōu)選的，所述粗糙化處理的步驟中，所述電極材料層表面峰谷落差距離為電極材料層單面涂覆厚度的30%至70%。優(yōu)選的，所述電極材料層表面峰谷落差距離為電極材料層單面涂覆厚度的50±5%。優(yōu)選的，所述混漿步驟是將電極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘合劑進行混漿，所述方法還包括控制所述電極活性物質(zhì)的步驟，控制所述電極活性物質(zhì)的粒徑不大于30微米。優(yōu)選的，所述電極活性物質(zhì)的粒徑不大于12微米。上述電極及其制造方法，電極材料層表面粗糙 化處理，呈峰谷狀結(jié)構(gòu)，通過改變電極表面的形貌，提高了電極表面的比表面積，使得電極具有高比表面積，不會降低活性物質(zhì)的涂覆量，同時增加了電極對電解液的吸收速率及吸液量，從而打破了倍率與容量不可兼得的規(guī)律，使得鋰電池既有高容量密度又提升鋰電池倍率性能，使得鋰電池具有高倍率充放電特性，降低集流體材料的使用量，降低了電池的成本，高的活性物質(zhì)的涂覆量更好控制鋰電池的制成穩(wěn)定性，不會產(chǎn)生漏箔的隱患，大大降低了鋰電池的安全隱患。

圖1是一個實施例中電極的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示電極的表面形貌圖；圖3是傳統(tǒng)電極表面形貌圖。
具體實施方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細描述。圖1是一個實施例中電極的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1所示電極的表面形貌圖，圖3是傳統(tǒng)電極表面形貌圖。結(jié)合圖1和圖3，該電極100通過混漿、涂覆、干燥、碾壓、切割成型制成，包括集流體(圖未示)以及涂覆于集流體表面的電極材料層110。電極材料層110的表面經(jīng)粗糙化處理，呈峰谷狀排布。電極材料層110包含有電極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘接劑等。電極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘接劑等進行混漿，形成漿料。漿料涂覆在集流體表面并進行干燥。漿料經(jīng)干燥后在集流體上形成電極材料層110，即電極材料層110形成在干燥步驟后。電極材料層110表面粗糙化處理在干燥、碾壓或者切割成型三者任一步驟之后，優(yōu)選的在干燥步驟之后。電極材料層110的表面粗糙化處理通過激光刻蝕或者機械加工的方式實現(xiàn)。電極材料層110的表面經(jīng)粗糙化處理后呈規(guī)則的循環(huán)峰谷狀結(jié)構(gòu)。電池材料層110表面粗糙化處理的程度與電池材料層110于集流體上的涂覆厚度相關(guān)。在優(yōu)選的實施方式中，電池材料層110表面粗糙化處理的程度為電極材料層110單面涂覆厚度的30 %至70 %，優(yōu)選為50 ± 5 %，S卩電極材料層110表面峰谷之間的落差距離為電極材料層110單面涂覆厚度的30%至70%，優(yōu)選為50%。
同時，進一步提升電極100和鋰電池的性能，該電極100還控制電極活性物質(zhì)的粒徑。在優(yōu)選的實施方式中，電極活性物質(zhì)的粒徑不大于30微米，優(yōu)選的不大于12微米。實施例1該實施例中，電極100采用激光刻蝕的方式對電極材料層110表面進行粗糙化處理，粗糙化程度控制在電極材料層Iio單面涂覆量的50%，即峰谷落差距離為電極材料層110單面涂覆量的50%，粗糙化處理在電極100被干燥之后，然后進行碾壓和裁切成型。電極100的電極活性物質(zhì)粒徑不大于12微米。同時使用該電極100采用傳統(tǒng)的圓柱形卷曲工藝制備成鋰電池。測試評估電極100的吸液速率及吸液量，測試使用該電極100制備鋰電池的倍率
性能及倍率循環(huán)壽命，測試數(shù)據(jù)如表I所示:
權(quán)利要求
1.一種電極，通過混漿、涂覆、干燥、碾壓以及切割成型制成，包括集流體以及涂覆在所述集流體表面的電極材料層，其特征在于，所述電極材料層表面經(jīng)粗糙化處理，呈峰谷狀排布，所述電極材料層表面粗糙化處理在干燥、碾壓或者切割成型三者任一之后。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極，其特征在于，所述電極材料層表面粗糙化處理通過激光刻蝕或者機械加工的方式實現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極，其特征在于，所述電極材料層表面峰谷落差距離為電極材料層單面涂覆厚度的30%至70%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電極，其特征在于，所述電極材料層表面峰谷落差距離為電極材料層單面涂覆厚度的50±5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極，其特征在于，所述電極材料層包含有電極活性物質(zhì)；所述電極活性物質(zhì)的粒徑不大于30微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電極，其特征在于，所述電極活性物質(zhì)的粒徑不大于12微米。
7.一種電極制造方法，包括如下步驟: 混漿，制備電極漿料； 將電極漿料涂覆于集流體上，并進行干燥，在集流體上形成電極材料層； 碾壓以及裁剪成型； 在干燥、碾壓或者裁切成型三者任一步驟之后對電極材料層表面進行粗糙化處理，使電極材料層表面呈峰谷狀結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電極制造方法，其特征在于，所述對電極材料層表面粗糙化處理的步驟通過激光刻蝕或者機械加工的方式實現(xiàn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電極制造方法，其特征在于，所述粗糙化處理的步驟中，所述電極材料層表面峰谷落差距離為電極材料層單面涂覆厚度的30%至70%。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電極制造方法，其特征在于，所述電極材料層表面峰谷落差距離為電極材料層單面涂覆厚度的50±5%。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電極制造方法，其特征在于，所述混漿步驟是將電極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘合劑進行混漿，所述方法還包括控制所述電極活性物質(zhì)的步驟，控制所述電極活性物質(zhì)的粒徑不大于30微米。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電極制造方法，其特征在于，所述電極活性物質(zhì)的粒徑不大于12微米。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電極及其制造方法，該電極通過混漿、涂覆、干燥、碾壓以及切割成型制成，包括集流體以及涂覆在集流體表面的電極材料層，電極材料層表面經(jīng)粗糙化處理，呈峰谷狀排布，電極材料層表面粗糙化處理在干燥、碾壓或者切割成型三者任一之后。本發(fā)明通過改變電極表面的形貌，提高了電極表面的比表面積，使得電極具有高比表面積，不會降低電極活性物質(zhì)的涂覆量，同時增加了電極對電解液的吸收速率及吸液量，從而打破了倍率與容量不可兼得的規(guī)律，使得鋰電池既有高容量密度又提升鋰電池倍率性能，使得鋰電池具有高倍率充放電特性，高的電極活性物質(zhì)的涂覆量更好控制鋰電池的制成穩(wěn)定性，不會產(chǎn)生漏箔的隱患，大大降低了鋰電池的安全隱患。
文檔編號H01M4/13GK103151491SQ20111040099
公開日2013年6月12日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者田秀君, 崔玉剛, 張貴艷, 薄晉科, 劉榮 申請人:深圳市比克電池有限公司, 比克國際(天津)有限公司