本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種具有自我修復(fù)效果的電池極片。

背景技術(shù)：

目前，鋰離子電池已經(jīng)成為數(shù)碼電池、電動(dòng)汽車電池、儲(chǔ)能電池的主要應(yīng)用領(lǐng)域。鋰離子電池的制造工藝一般是：將含有活性材料(正負(fù)極材料)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑和溶劑的漿料混合均勻，涂布在金屬箔材上，經(jīng)過(guò)烘干、碾壓、分切等工藝制成極片。再經(jīng)過(guò)卷繞、疊片、注液、化成等工藝制成電池。

隨著電池循環(huán)的進(jìn)行，電池中的正負(fù)極材料反復(fù)膨脹、收縮，造成正負(fù)極材料與導(dǎo)電劑、金屬箔、粘結(jié)劑等的分離。因此，如何防止在電池循環(huán)過(guò)程中極片保持初始形態(tài)，是提高電池循環(huán)壽命的關(guān)鍵。

鋰離子電池中的材料都是用粘結(jié)劑進(jìn)行粘連的。粘結(jié)劑一般采用油系配方：聚偏氟乙烯(PCDF)作為粘結(jié)劑，N-甲基吡咯烷酮作為溶劑；或者水系配方：羧甲基纖維素鈉(CMC)、丁苯橡膠(SBR)作為粘結(jié)劑，水作為溶劑。這些粘結(jié)劑制成的極片在電池的長(zhǎng)期循環(huán)過(guò)程中，有可能因?yàn)榛钚圆牧系膽?yīng)力，導(dǎo)致粘結(jié)劑發(fā)生變性和粘結(jié)性衰減，極片會(huì)產(chǎn)生裂紋和剝落，造成電池循環(huán)壽命的下降。如果極片能在反復(fù)循環(huán)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自我修復(fù)，會(huì)極大改善電池的循環(huán)性能。

自我修復(fù)材料是擁有自愈合能力的智能材料。它能夠通過(guò)高分子之間的接枝，自動(dòng)修復(fù)由于外部機(jī)械作用帶來(lái)的損害。這種擁有獨(dú)特功能的智能材料的作用，一般是利用了分子間的相互作用力。常見(jiàn)的有物理作用和化學(xué)作用。前者比較常見(jiàn)的是利用聚輪烷上的環(huán)狀分子的自由移動(dòng)，后者主要利用可逆共價(jià)鍵或者分子間作用力來(lái)進(jìn)行構(gòu)筑自我修復(fù)效果。例如，Akira Harada課題組發(fā)現(xiàn)了一種能夠快速自我修復(fù)的高分子聚合材料，該材料利用了聚輪烷中環(huán)狀分子的自由移動(dòng)(物理作用)以及苯硼酸與環(huán)糊精之間可逆作用(化學(xué)作用)實(shí)現(xiàn)材料自我修復(fù)(Self-Healing materials formed by cross-linked polyrotaxanes with reversible bonds.Chem,2016,1,766-775)?，F(xiàn)有自我修復(fù)材料存在組分復(fù)雜、自我修復(fù)效果差等技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種具有自我修復(fù)效果的電池極片。

本發(fā)明的目的是提供一種具有組分簡(jiǎn)單，加工方便，電池極片自愈合能力強(qiáng)，使鋰離子電池的循環(huán)壽命得到大幅度改善，適用范圍廣等特點(diǎn)的具有自我修復(fù)效果的電池極片。

本發(fā)明提供的可以實(shí)現(xiàn)自我修復(fù)的極片配方和制造方法，大幅提高鋰離子電池的循環(huán)性能。本發(fā)明針對(duì)水系配方進(jìn)行改進(jìn)。在配制電池漿料時(shí)，具體配方為(重量百分比)：

活性物質(zhì)：20-70％

粘結(jié)劑：1-10％

水性愈合修復(fù)劑：0.1-10％

導(dǎo)電劑：0.11-10％

纖維強(qiáng)化劑：0.01-2％

表面潤(rùn)濕劑：0.01-5％

水：30-70％

極片烘干后，水分被全部烘掉。其余物質(zhì)保存在極片中。

其中，活性物質(zhì)為鋰離子電池正負(fù)極材料，粘結(jié)劑為羧甲基纖維素鈉(CMC)、丁苯橡膠(SBR)等水系粘結(jié)劑。導(dǎo)電劑為超級(jí)炭黑、乙炔黑、導(dǎo)電石墨粉等高導(dǎo)電材料。纖維強(qiáng)化劑為碳納米管、微米碳纖維等具有纖維結(jié)構(gòu)的碳導(dǎo)電材料。水性愈合修復(fù)劑包括改性環(huán)糊精、聚環(huán)輪烷等具有室溫接枝效果的高分子材料。表面潤(rùn)濕劑為表面活性劑，例如聚乙二醇、十二烷基苯磺酸鈉等。

本發(fā)明的具體原理是：水性愈合修復(fù)劑，包括改性環(huán)糊精、聚環(huán)輪烷等具有室溫接枝效果的高分子材料，能夠在電池極片的反復(fù)膨脹-收縮過(guò)程中，通過(guò)高分子材料的在變應(yīng)力下的接枝作用，實(shí)現(xiàn)微裂紋的自愈合。同時(shí)，在配方中加入和纖維狀的強(qiáng)化劑，可以通過(guò)纖維的橋聯(lián)作用，提高極片的強(qiáng)度，抑制微裂紋的產(chǎn)生。

本發(fā)明具有自我修復(fù)效果的電池極片所采取的技術(shù)方案是：

一種具有自我修復(fù)效果的電池極片，其特征是：具有自我修復(fù)效果的電池極片制備過(guò)程中，采用的電池漿料重量百分比組成為：

其中，水系粘結(jié)劑為羧甲基纖維素鈉或丁苯橡膠；導(dǎo)電劑為超級(jí)炭黑、乙炔黑或?qū)щ娛?；水性愈合修?fù)劑為改性環(huán)糊精或聚環(huán)輪烷具有室溫接枝效果的高分子材料；纖維強(qiáng)化劑為碳納米管或微米碳纖維碳導(dǎo)電材料。

本發(fā)明具有自我修復(fù)效果的電池極片還可以采用如下技術(shù)方案：

所述的具有自我修復(fù)效果的電池極片，其特點(diǎn)是：表面潤(rùn)濕劑為聚乙二醇或十二烷基苯磺酸鈉表面活性劑。

所述的具有自我修復(fù)效果的電池極片，其特點(diǎn)是：電池漿料均勻涂布在銅箔或鋁箔上，再經(jīng)過(guò)烘干、滾壓制成具有自我修復(fù)效果的電池極片。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

具有自我修復(fù)效果的電池極片由于采用了本發(fā)明全新的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有組分簡(jiǎn)單，加工方便，電池極片自愈合能力強(qiáng)，使鋰離子電池的循環(huán)壽命得到大幅度改善，適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并詳細(xì)說(shuō)明如下：

實(shí)施例1

一種具有自我修復(fù)效果的電池極片，在極片制備過(guò)程中，電池漿料：石墨負(fù)極材料20g，羧甲基纖維素鈉(CMC)1g，改性環(huán)糊精0.5g，導(dǎo)電石墨SP 1g，纖維強(qiáng)化劑(碳納米管)：0.1g，十二烷基苯磺酸鈉0.1g，水77.3g；將電池漿料混合均勻后涂布在銅箔上，制成負(fù)極極片，再經(jīng)過(guò)烘干、滾壓制成具有自我修復(fù)效果的負(fù)極極片。

實(shí)施例2

一種具有自我修復(fù)效果的電池極片，在極片制備過(guò)程中，電池漿料：磷酸鐵鋰正極材料50Kg，羧甲基纖維素鈉(CMC)1Kg，丁苯橡膠乳液(SBR，50％質(zhì)量比)2Kg，聚環(huán)烷2Kg，導(dǎo)電石墨1.5Kg，氣相生長(zhǎng)碳纖維1.5Kg，聚乙二醇0.1Kg，水60Kg。將電池漿料混合均勻后涂布在鋁箔上，制成正極極片，再經(jīng)過(guò)烘干、滾壓制成具有自我修復(fù)效果的磷酸鐵鋰正極極片。經(jīng)試驗(yàn)，極片衰減到80％容量的循環(huán)次數(shù)從4514次提高到了8627次。

實(shí)施例3

一種具有自我修復(fù)效果的電池極片，在極片制備過(guò)程中，電池漿料：錳酸鋰正極材料100g，丁苯橡膠乳液(SBR，50％質(zhì)量比)2g，聚環(huán)烷1g，導(dǎo)電石墨2g，碳納米管1.5g，聚乙二醇0.1g，水120g。將電池漿料混合均勻后涂布在鋁箔上，制成正極極片，再經(jīng)過(guò)烘干、滾壓制成具有自我修復(fù)效果的錳酸鋰正極極片。經(jīng)試驗(yàn)，極片衰減到60％容量的循環(huán)次數(shù)從1520次提高到了4676次。

本實(shí)施例具有所述的組分簡(jiǎn)單，加工方便，適用范圍廣，電池極片自愈合能力強(qiáng)，使鋰離子電池的循環(huán)壽命得到大幅度改善等積極效果。