极片的制备方法、极片、电池及电池包与流程

1.本技术涉及电池领域，尤其涉及极片的制备方法、极片、电池及电池包。


背景技术：

2.二次电池由于其输出电压高、能量密度大、功率密度高、循环寿命长以及环境友好性等优点被广泛地应用于电子消费品、储能、动力等领域。
3.目前，二次电池的电极会出现电解液浸润不完全的问题，尤其是在电极涂布较厚的情况下容易出现，极片上层电解液浸润效果较好，导电性能较好，极片下层浸润效果较差，导电性能较差，使得锂离子的传输受到阻碍，导致极片上层与极片下层的锂离子浓差较大，锂离子不能完全脱嵌，进而使得电池放电不完全，电池的能量不能完全被利用，电池的能量效率较低。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本技术提供一种极片的制备方法、极片、电池及电池包，能够显著提升极片的电解液浸润效果，并显著提高电池的能量效率。
5.本技术第一方面提供一种极片的制备方法，所述极片的制备方法包括步骤：将活性材料、添加剂、造孔剂及溶剂混合得到第一浆料；将活性材料、添加剂及溶剂混合得到第二浆料；将所述第一浆料涂覆于集流体上，并烘烤涂覆的第一浆料使得所述造孔剂分解，形成第一活性层；以及将所述第二浆料涂覆于所述第一活性层的背离所述集流体的一侧并烘烤涂覆的第二浆料，形成第二活性层，所述第一活性层的平均孔隙率大于所述第二活性层的平均孔隙率。
6.本技术提供的极片的制备方法，通过在用于形成第一活性层的第一浆料中加入造孔剂，并在用于形成第二活性层的第二浆料中未加入造孔剂，使得靠近集流体的第一活性层的平均孔隙率大于远离集流体的第二活性层的平均孔隙率，即极片的孔隙率沿靠近集流体的方向增大，使得电解液浸润所述第二活性层后容易浸润孔隙率增大的所述第一活性层，进而提升极片的电解液浸润效果，尤其对于浆料涂覆较厚的极片，可显著提高极片的浸润效果，而更多的电解液有利于锂离子的传输及扩散，可减小锂离子浓差极化，进而有利于锂离子脱嵌，促进电池放电，从而可显著提升电池的能量效率。
7.本技术第二方面还提供一种极片，所述极片包括集流体以及依次形成于所述集流体上的第一活性层及第二活性层，所述第一活性层的平均孔隙率大于所述第二活性层的平均孔隙率。
8.本技术第三方面提供一种电池，所述电池包括前述的极片。
9.本技术第四方面提供一种电池包，所述电池包包括前述的电池。
附图说明
10.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作
简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
11.图1为本技术一实施例提供的极片的制备方法的流程图。
12.图2为本技术一实施例提供的制备得到的极片的截面结构示意图。
13.附图标记说明：
14.100-极片；10-集流体；20-第一活性层；30-第二活性层。
具体实施方式
15.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
16.本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序，另外，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
17.本技术实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构想，图示中仅显示与本技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更复杂。
18.请参阅图1，图1为本技术一实施例提供的极片的制备方法的流程图。如图1所示，所述极片的制备方法包括以下步骤：
19.s10：将活性材料、添加剂、造孔剂及溶剂混合得到第一浆料。
20.s20：将活性材料、添加剂及溶剂混合得到第二浆料。
21.s30：将所述第一浆料涂覆于集流体上，并烘烤涂覆的第一浆料使得所述造孔剂分解，形成第一活性层。
22.s40：将所述第二浆料涂覆于所述第一活性层的背离所述集流体的一侧并烘烤涂覆的第二浆料，形成第二活性层，所述第一活性层的平均孔隙率大于所述第二活性层的平均孔隙率。
23.请参阅图2，为本技术一实施例提供的制备得到的极片100的截面结构示意图，如图2所示，制备得到的所述极片100包括所述集流体10、所述第一活性层20及所述第二活性层30。所述第一活性层20的平均孔隙率大于所述第二活性层30的平均孔隙率。
24.本技术实施例提供的极片100的制备方法，通过在用于形成第一活性层20的第一浆料中加入造孔剂，并在用于形成第二活性层30的第二浆料中未加入造孔剂，使得靠近集流体10的第一活性层20的平均孔隙率大于远离集流体10的第二活性层30的平均孔隙率，即极片100的孔隙率沿靠近集流体10的方向(如图2所示的y方向)增大，相较于孔隙率不变或者孔隙率沿靠近集流体的方向减小，孔隙率沿靠近集流体10的方向增大可使得电解液浸润所述第二活性层30后容易浸润孔隙率增大的所述第一活性层20，进而可提升极片100的电解液浸润效果，尤其对于浆料涂覆较厚的极片100，可显著提高浸润效果，而更多的电解液有利于锂离子的传输及扩散，可减小锂离子浓差极化，进而有利于锂离子脱嵌，促进电池放
电，从而可显著提升电池的能量效率。并且，由于所述第一活性层20的平均孔隙率更高，吸收的电解液更多，当电池进行充电或者放电时，锂离子迅速扩散到极片100的表层，即第二活性层30中，所述第一活性层20的锂离子浓度低于所述第二活性层30的锂离子浓度，所述第一活性层20与所述第二活性层30之间锂离子的浓度差会使得锂离子容易迁移到所述第一活性层20。
25.其中，在烘烤所述第一浆料的过程中，所述造孔剂发生热分解产生气体，产生的气体排出从而原位形成孔隙。
26.上述极片的制备方法可用于制备正极极片或者负极极片。
27.在一些实施例中，上述极片的制备方法可用于制备正极极片。所述活性材料可包括磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、三元材料中的一种或多种，其中，所述三元材料可包括镍钴锰酸锂及镍钴铝酸锂中的一种或多种。
28.在一些实施例中，所述造孔剂可包括葡萄糖、淀粉、蔗糖、尿素、甲基丙烯酸甲脂及环氧树脂中的一种或多种。上述造孔剂与活性材料及添加剂混合时，不会与活性材料及添加剂发生反应，不会对活性材料及添加剂造成影响，并且，在升温烘烤第一浆料以使造孔剂分解时，上述造孔剂不会与第一浆料中的其它物质反应，此外，即便所述造孔剂未分解完全，残留的造孔剂不会参与电池内部的电化学反应。
29.在一些实施例中，所述添加剂包括粘结剂、导电剂及分散剂中的一种或多种。所述粘结剂可选自聚偏氟乙烯(pvdf)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(pvdf-hfp)、聚丙烯腈(pan)或其改性衍生物中的一种或多种。所述导电剂可选自超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的一种或多种。所述分散剂可选自聚醚型聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯及氨基醇中的一种或多种。
30.在一些实施例中，所述添加剂包括粘结剂、导电剂及分散剂，所述第一浆料中所述造孔剂、所述活性材料、所述导电剂、所述粘结剂及所述分散剂的质量比为(5-10):(94.5-98.5):(0.5-2.5):(1-3):(0-1)。在该质量比下制备形成的第一活性层20，孔隙率较高且孔隙分布均匀，有利于电解液的浸润。示例性地，称取造孔剂8kg，活性材料95kg，导电剂1kg，粘结剂2kg，分散剂0.5kg，并将称取的上述物质与溶剂混合并搅拌均匀得到第一浆料。在一些实施例中，可不加入所述分散剂，即分散剂的添加量为0，或者加入分散剂且分散剂的质量比为小于或等于1。
31.在一些实施例中，所述集流体10可为金属箔。所述集流体10可选自铝箔、铜箔、不锈钢箔、多孔铝箔、多孔铜箔、多孔不锈钢箔中的至少一种。
32.在一些实施例中，步骤s10中，将活性材料、添加剂、造孔剂及溶剂混合得到第一浆料，包括：将所述造孔剂溶解于溶剂中得到造孔剂溶液；将所述活性材料、添加剂及溶剂混合并搅拌均匀；加入所述造孔剂溶液并搅拌均匀而得到所述第一浆料。
33.其中，可将所述造孔剂溶解于有机溶剂中以得到所述造孔剂溶液，例如有机溶剂为n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)。通过先将所述造孔剂溶解于有机溶剂中，然后再与活性材料及添加剂混合得到第一浆料，可使得所述造孔剂与所述活性材料混合较为均匀，并且所述造孔剂在所述第一浆料中分散较为均匀，避免成团。在其它实施例中，可将造孔剂与其它有机溶剂混合，例如二甲基甲酰胺(dmf)、二甲基乙酰胺(dmac)、四甲基脲(tmu)、二甲基亚砜(dmso)、磷酸三乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯等。
34.其中，可将所述活性材料、添加剂与有机溶剂混合并搅拌均匀，例如可将所述活性材料、添加剂与n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)混合。在其它实施例中，可将所述活性材料、添加剂与其它有机溶剂混合，例如二甲基甲酰胺(dmf)、二甲基乙酰胺(dmac)、四甲基脲(tmu)、二甲基亚砜(dmso)、磷酸三乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯等。
35.在一些实施例中，步骤s30中，将所述第一浆料涂覆于集流体10上，并烘烤涂覆的第一浆料使得所述造孔剂分解，包括：将所述第一浆料涂覆于集流体10上，并在第一温度下烘烤涂覆的第一浆料，然后在第二温度下烘烤涂覆的第一浆料使得所述造孔剂分解，其中，所述第一温度小于所述第二温度。
36.其中，在所述第一温度下烘烤涂覆的第一浆料时，所述第一浆料中的溶剂会挥发而被去除，形成孔隙；在所述第二温度下烘烤涂覆的第一浆料时，所述第一浆料中的造孔剂会发生热分解而产生气体，产生的气体从所述第一浆料逸出，进而进一步形成孔隙，从而，形成的所述第一活性层20具有多孔结构。
37.其中，在一些实施例中，可在所述集流体10上涂覆所述第一浆料时，同时对涂覆的第一浆料进行烘烤，即在涂覆第一浆料的同时，先在第一温度下进行烘烤，然后在第二温度下进行烘烤。在其它实施例中，还可在第一浆料涂覆完成后，再在第一温度及第二温度下分别对涂覆的第一浆料进行烘烤。
38.其中，通过先在温度较低的第一温度下烘干去除所述第一浆料中的溶剂，然后在温度较高的第二温度下热分解所述造孔剂，使得所述造孔剂的分解过程受溶剂挥发的影响较小，有利于形成的孔隙较为均匀，并且还可使得所述造孔剂的分解过程较为平缓，可避免剧烈分解导致形成的孔隙分布不太规则，此外，还有利于所述造孔剂分解完全。并且采用较低的温度先烘烤，再在较高的温度下热分解所述造孔剂，可防止极片100烘烤开裂。
39.其中，可通过挤压式涂布设备或者转移式涂布设备将所述第一浆料涂覆在所述集流体10上，并对涂覆的第一浆料进行烘烤。
40.在一些实施例中，所述第一温度为50℃-200℃中的值，在该温度范围下，所述第一浆料中的溶剂会挥发而被去除；所述第二温度为200℃-450℃中的值，在该温度范围下，所述造孔剂会发生热分解而产生气体。
41.其中，若所述第一温度小于50℃，会使得所述第一浆料的溶剂挥发较慢，影响所述第一活性层20的制备效率；若所述第一温度大于200℃，会使得所述第一浆料的溶剂的挥发与所述造孔剂的热分解同时进行，会对所述造孔剂的热分解造成影响。
42.其中，若所述第二温度小于200℃，会使得所述造孔剂不易分解，降低分解速率；若所述第二温度大于450℃，会导致所述造孔剂分解过快，进而影响形成的第一活性层20的孔隙均匀性，还可能会导致极片100烘烤开裂。
43.其中，在所述造孔剂为葡萄糖时，所述第二温度为250℃-450℃中的值，在该温度范围下，葡萄糖会发生热分解。在所述造孔剂为甲基丙烯酸甲酯时，所述第二温度为270℃-450℃中的值，在该温度范围下，甲基丙烯酸甲酯会发生热分解。在所述造孔剂为环氧树脂时，所述环氧树脂的分子量可为175-200，所述第二温度为200℃-450℃中的值，在该温度范围下，环氧树脂会发生热分解。
44.在一些实施例中，在所述第一温度下烘烤的时间为30min-60min，可使得第一浆料中的溶剂挥发较为完全。在所述第二温度下烘烤的时间为60min-120min，可使得所述造孔
剂的分解反应较为完全。
45.在一些实施例中，步骤s40中，所述将所述第二浆料涂覆于所述第一活性层20的背离所述集流体10的一侧并烘烤涂覆的第二浆料，包括：将所述第二浆料涂覆于所述第一活性层20的背离所述集流体10的一侧，并在50℃-200℃下烘烤涂覆的第二浆料。
46.其中，在50℃-200℃下烘烤所述第二浆料，可使得第二浆料中的溶剂挥发而被去除，形成孔隙，即可得到具有多孔结构的第二活性层30。由于所述第一浆料中加入了造孔剂，所述第一活性层20的孔隙不仅可通过溶剂挥发形成，还可通过造孔剂分解形成，使得所述第一活性层20的平均孔隙率大于所述第二活性层30的平均孔隙率。
47.其中，若在小于50℃的温度下烘烤所述第二浆料，会使得所述第二浆料的溶剂挥发较慢，影响所述第二活性层30的制备效率；若在大于200℃的温度下烘烤所述第二浆料，溶剂挥发过快可能会使得形成的第二活性层30的孔隙分布不均。
48.其中，在一些实施例中，可在所述第一活性层20上涂覆所述第二浆料时，同时对涂覆的第二浆料进行烘烤，即在涂覆第二浆料的同时，在50℃-200℃下进行烘烤。在其它实施例中，还可在第二浆料涂覆完成后，再在50℃-200℃下对涂覆的第二浆料进行烘烤。
49.其中，可通过挤压式涂布设备或者转移式涂布设备将所述第二浆料涂覆在所述第一活性层20上，并对涂覆的第二浆料进行烘烤。
50.在一些实施例中，所述第一浆料的活性材料及添加剂分别与所述第二浆料的活性材料及添加剂相同，且所述第一浆料中活性材料与添加剂的质量比与所述第二浆料中活性材料与添加剂的质量比相同。即，所述第一浆料中的活性材料与所述第二浆料中的活性材料相同，所述第一浆料中的添加剂与所述第二浆料中的添加剂相同，所述第一浆料中活性材料与添加剂的质量比与所述第二浆料中活性材料与添加剂的质量比相同。
51.其中，通过使用除了造孔剂之外其它成分相同的第一浆料和第二浆料分别形成所述第一活性层20及第二活性层30，可使得形成的极片100内层及外层的电化学性能比较一致，有利于保证电池的电学性能。
52.在一些实施例中，所述第二浆料中的所述活性材料、所述导电剂、所述粘结剂及所述分散剂的质量比为(94.5-98.5):(0.5-2.5):(1-3):(0-1)。
53.其中，第二浆料中的溶剂可与第一浆料中的溶剂相同或不同。
54.在一些实施例中，所述添加剂包括粘结剂、导电剂及分散剂，所述第一浆料中的粘结剂、导电剂及分散剂分别与所述第二浆料中的粘结剂、导电剂及分散剂相同，所述第一浆料中活性材料、粘结剂、导电剂及分散剂的质量比与第二浆料中活性材料、粘结剂、导电剂及分散剂的质量比相同。
55.在其它实施例中，所述第一浆料中的活性材料与所述第二浆料中的活性材料不同，和/或所述第一浆料中的添加剂与所述第二浆料中的添加剂不同。
56.在其它实施例中，所述第一浆料中活性材料与添加剂的质量比与所述第二浆料中活性材料与添加剂的质量比可不同。
57.在一些实施例中，所述第一浆料的固含量为40wt％-80wt％，固含量位于该范围内的第一浆料流动性较好，利于所述第一浆料的涂覆操作，降低涂覆难度，并且，固含量不会过低，可避免涂覆的第一活性层20过厚。
58.其中，可通过水分仪测量所述第一浆料的固含量，或者可通过对烘干前后的第一
浆料进行称重，得到第一浆料的固含量。
59.在一些实施例中，所述第二浆料的固含量为40wt％-80wt％，固含量位于该范围内的第二浆料流动性较好，利于所述第二浆料的涂覆操作，降低涂覆难度，并且，固含量不会过低，可避免涂覆的第二活性层30过厚。
60.其中，可通过水分仪测量所述第二浆料的固含量，或者可通过对烘干前后的第二浆料进行称重，得到第二浆料的固含量。
61.在一些实施例中，所述第一活性层20的厚度与所述第二活性层30的厚度相等，可在提升所述极片100的电解液浸润性的同时保持极片100具有较高的面密度，进而使得电池具有较高的能量密度。
62.其中，所述第一活性层20的厚度及所述第二活性层30的厚度均为沿垂直于所述集流体10的方向的尺寸。
63.在其它实施例中，所述第一活性层20的厚度与所述第二活性层30的厚度可不同。
64.在一些实施例中，使用前述的制备方法制备得到的极片100的平均孔隙率为18％-58％，极片100的平均孔隙率位于上述范围内，所述极片100内的锂离子的扩散路径较多，有利于锂离子的传输扩散，并且，极片100的平均孔隙率不会过高，可保证极片100具有较高的面密度，有利于保持电池具有较高的能量密度。
65.其中，所述极片100的平均孔隙率可通过扫描电子显微镜(sem)或者压汞仪测试得到。在测试时，可将极片100分为三个等份，再将每一等份分成多个子等份，对每一子等份使用sem或者压汞仪进行孔隙率测试，得到每一等份的所有子等份的孔隙率，再取平均值得到每一等份的平均孔隙率，进而得到所有等份的平均孔隙率，然后对所有等份的平均孔隙率取平均值得到所述极片100的平均孔隙率。例如，通过sem对每一子等份成像，并通过图像分析软件分析得到该子等份的孔隙率，进而得到每一等份的所有子等份的孔隙率。所述图像分析软件例如可为avizo软件、image j软件等。
66.为了进一步理解本技术的极片的制备方法，下面结合实施示例1-9以及对比例1对上述极片的制备方法进行进一步的详细说明，本技术的保护范围不受以下实施示例的限制。
67.实施示例1
68.正极极片的制备：
69.制备第一浆料：将葡萄糖溶解于nmp中得到葡萄糖溶液；将磷酸铁锂、导电剂、粘结剂、分散剂及nmp混合并搅拌均匀；加入葡萄糖溶液并搅拌均匀，得到固含量为40wt％-80wt％的第一浆料，其中，葡萄糖、磷酸铁锂、导电剂、粘结剂及分散剂的质量比为6:(94.5-98.5):(0.5-2.5):(1-3):(0-1)。
70.制备第二浆料：将磷酸铁锂、导电剂、粘结剂、分散剂及nmp混合并搅拌均匀，得到固含量为40wt％-80wt％的第二浆料，其中，磷酸铁锂、导电剂、粘结剂及分散剂的质量比为(94.5-98.5):(0.5-2.5):(1-3):(0-1)。
71.将第一浆料均匀涂覆于正极集流体上，在50℃-200℃下烘烤30min-60min，然后在250℃下烘烤60min-120min，形成第一活性层；将第二浆料均匀涂覆于第一活性层的远离正极集流体的一侧，在50℃-200℃下烘烤30min-60min；辊压分切后得到正极极片。
72.负极极片的制备：
73.制备负极浆料：将石墨、负极分散剂、导电剂、负极粘接剂、增塑剂及溶剂混合并搅拌均匀，得到固含量为40wt％-60wt％的负极浆料，其中，石墨、负极分散剂、导电剂、负极粘接剂及增塑剂的质量比为(97-98.5):(1.2-1.6):(0.4-2.0):(1.3-2.3):(1-2)；将负极浆料均匀涂覆于负极集流体上并烘干；辊压分切后得到负极极片。
74.电池的制备：
75.将正极极片、隔膜及负极极片卷绕，然后进行正负极极耳焊接，再封装于铝塑膜内，真空烘烤10h-20h，经过注液、静置、高温高压化成、除气封装及分容，得到电池。
76.实施示例2
77.正极极片的制备：
78.制备第一浆料：将葡萄糖溶解于nmp中得到葡萄糖溶液；将磷酸铁锂、导电剂、粘结剂、分散剂及nmp混合并搅拌均匀；加入葡萄糖溶液并搅拌均匀，得到固含量为40wt％-80wt％的第一浆料，其中，葡萄糖、磷酸铁锂、导电剂、粘结剂及分散剂的质量比为7:(94.5-98.5):(0.5-2.5):(1-3):(0-1)。
79.制备第二浆料：将磷酸铁锂、导电剂、粘结剂、分散剂及nmp混合并搅拌均匀，得到固含量为40wt％-80wt％的第二浆料，其中，磷酸铁锂、导电剂、粘结剂及分散剂的质量比为(94.5-98.5):(0.5-2.5):(1-3):(0-1)。
80.将第一浆料均匀涂覆于正极集流体上，在50℃-200℃下烘烤30min-60min，然后在250℃下烘烤60min-120min，形成第一活性层；将第二浆料均匀涂覆于第一活性层的远离正极集流体的一侧，在50℃-200℃下烘烤30min-60min；辊压分切后得到正极极片。
81.实施示例2中负极极片的制备方法及电池的制备方法与实施示例1相同。
82.实施示例3
83.正极极片的制备：
84.制备第一浆料：将葡萄糖溶解于nmp中得到葡萄糖溶液；将磷酸铁锂、导电剂、粘结剂、分散剂及nmp混合并搅拌均匀；加入葡萄糖溶液并搅拌均匀，得到固含量为40wt％-80wt％的第一浆料，其中，葡萄糖、磷酸铁锂、导电剂、粘结剂及分散剂的质量比为8:(94.5-98.5):(0.5-2.5):(1-3):(0-1)。
85.制备第二浆料：将磷酸铁锂、导电剂、粘结剂、分散剂及nmp混合并搅拌均匀，得到固含量为40wt％-80wt％的第二浆料，其中，磷酸铁锂、导电剂、粘结剂及分散剂的质量比为(94.5-98.5):(0.5-2.5):(1-3):(0-1)。
86.将第一浆料均匀涂覆于正极集流体上，在50℃-200℃下烘烤30min-60min，然后在250℃下烘烤60min-120min，形成第一活性层；将第二浆料均匀涂覆于第一活性层的远离正极集流体的一侧，在50℃-200℃下烘烤30min-60min；辊压分切后得到正极极片。
87.实施示例3中负极极片的制备方法及电池的制备方法与实施示例1相同。
88.实施示例4
89.正极极片的制备：
90.制备第一浆料：将甲基丙烯酸甲酯溶解于nmp中得到甲基丙烯酸甲酯溶液；将磷酸铁锂、导电剂、粘结剂、分散剂及nmp混合并搅拌均匀；加入甲基丙烯酸甲酯溶液并搅拌均匀，得到固含量为40wt％-80wt％的第一浆料，其中，甲基丙烯酸甲酯、磷酸铁锂、导电剂、粘结剂及分散剂的质量比为8:(94.5-98.5):(0.5-2.5):(1-3):(0-1)。
91.制备第二浆料：将磷酸铁锂、导电剂、粘结剂、分散剂及nmp混合并搅拌均匀，得到固含量为40wt％-80wt％的第二浆料，其中，磷酸铁锂、导电剂、粘结剂及分散剂的质量比为(94.5-98.5):(0.5-2.5):(1-3):(0-1)。
92.将第一浆料均匀涂覆于正极集流体上，在50℃-200℃下烘烤30min-60min，然后在300℃下烘烤60min-120min，形成第一活性层；将第二浆料均匀涂覆于第一活性层的远离正极集流体的一侧，在50℃-200℃下烘烤30min-60min；辊压分切后得到正极极片。
93.实施示例4中负极极片的制备方法及电池的制备方法与实施示例1相同。
94.实施示例5
95.正极极片的制备：
96.制备第一浆料：将甲基丙烯酸甲酯溶解于nmp中得到甲基丙烯酸甲酯溶液；将磷酸铁锂、导电剂、粘结剂、分散剂及nmp混合并搅拌均匀；加入甲基丙烯酸甲酯溶液并搅拌均匀，得到固含量为40wt％-80wt％的第一浆料，其中，甲基丙烯酸甲酯、磷酸铁锂、导电剂、粘结剂及分散剂的质量比为9:(94.5-98.5):(0.5-2.5):(1-3):(0-1)。
97.制备第二浆料：将磷酸铁锂、导电剂、粘结剂、分散剂及nmp混合并搅拌均匀，得到固含量为40wt％-80wt％的第二浆料，其中，磷酸铁锂、导电剂、粘结剂及分散剂的质量比为(94.5-98.5):(0.5-2.5):(1-3):(0-1)。
98.将第一浆料均匀涂覆于正极集流体上，在50℃-200℃下烘烤30min-60min，然后在300℃下烘烤60min-120min，形成第一活性层；将第二浆料均匀涂覆于第一活性层的远离正极集流体的一侧，在50℃-200℃下烘烤30min-60min；辊压分切后得到正极极片。
99.实施示例5中负极极片的制备方法及电池的制备方法与实施示例1相同。
100.实施示例6
101.正极极片的制备：
102.制备第一浆料：将甲基丙烯酸甲酯溶解于nmp中得到甲基丙烯酸甲酯溶液；将磷酸铁锂、导电剂、粘结剂、分散剂及nmp混合并搅拌均匀；加入甲基丙烯酸甲酯溶液并搅拌均匀，得到固含量为40wt％-80wt％的第一浆料，其中，甲基丙烯酸甲酯、磷酸铁锂、导电剂、粘结剂及分散剂的质量比为10:(94.5-98.5):(0.5-2.5):(1-3):(0-1)。
103.制备第二浆料：将磷酸铁锂、导电剂、粘结剂、分散剂及nmp混合并搅拌均匀，得到固含量为40wt％-80wt％的第二浆料，其中，磷酸铁锂、导电剂、粘结剂及分散剂的质量比为(94.5-98.5):(0.5-2.5):(1-3):(0-1)。
104.将第一浆料均匀涂覆于正极集流体上，在50℃-200℃下烘烤30min-60min，然后在300℃下烘烤60min-120min，形成第一活性层；将第二浆料均匀涂覆于第一活性层的远离正极集流体的一侧，在50℃-200℃下烘烤30min-60min；辊压分切后得到正极极片。
105.实施示例6中负极极片的制备方法及电池的制备方法与实施示例1相同。
106.实施示例7
107.正极极片的制备：
108.制备第一浆料：将环氧树脂溶解于nmp中得到甲基丙烯酸甲酯溶液；将磷酸铁锂、导电剂、粘结剂、分散剂及nmp混合并搅拌均匀；加入环氧树脂溶液并搅拌均匀，得到固含量为40wt％-80wt％的第一浆料，其中，环氧树脂、磷酸铁锂、导电剂、粘结剂及分散剂的质量比为5:(94.5-98.5):(0.5-2.5):(1-3):(0-1)。
109.制备第二浆料：将磷酸铁锂、导电剂、粘结剂、分散剂及nmp混合并搅拌均匀，得到固含量为40wt％-80wt％的第二浆料，其中，磷酸铁锂、导电剂、粘结剂及分散剂的质量比为(94.5-98.5):(0.5-2.5):(1-3):(0-1)。
110.将第一浆料均匀涂覆于正极集流体上，在150℃下烘烤30min-60min，然后在200℃下烘烤60min-120min，形成第一活性层；将第二浆料均匀涂覆于第一活性层的远离正极集流体的一侧，在50℃-200℃下烘烤30min-60min；辊压分切后得到正极极片。
111.实施示例7中负极极片的制备方法及电池的制备方法与实施示例1相同。
112.实施示例8
113.正极极片的制备：
114.制备第一浆料：将环氧树脂溶解于nmp中得到甲基丙烯酸甲酯溶液；将磷酸铁锂、导电剂、粘结剂、分散剂及nmp混合并搅拌均匀；加入环氧树脂溶液并搅拌均匀，得到固含量为40wt％-80wt％的第一浆料，其中，环氧树脂、磷酸铁锂、导电剂、粘结剂及分散剂的质量比为6:(94.5-98.5):(0.5-2.5):(1-3):(0-1)。
115.制备第二浆料：将磷酸铁锂、导电剂、粘结剂、分散剂及nmp混合并搅拌均匀，得到固含量为40wt％-80wt％的第二浆料，其中，磷酸铁锂、导电剂、粘结剂及分散剂的质量比为(94.5-98.5):(0.5-2.5):(1-3):(0-1)。
116.将第一浆料均匀涂覆于正极集流体上，在150℃下烘烤30min-60min，然后在200℃下烘烤60min-120min，形成第一活性层；将第二浆料均匀涂覆于第一活性层的远离正极集流体的一侧，在50℃-200℃下烘烤30min-60min；辊压分切后得到正极极片。
117.实施示例8中负极极片的制备方法及电池的制备方法与实施示例1相同。
118.实施示例9
119.正极极片的制备：
120.制备第一浆料：将环氧树脂溶解于nmp中得到甲基丙烯酸甲酯溶液；将磷酸铁锂、导电剂、粘结剂、分散剂及nmp混合并搅拌均匀；加入环氧树脂溶液并搅拌均匀，得到固含量为40wt％-80wt％的第一浆料，其中，环氧树脂、磷酸铁锂、导电剂、粘结剂及分散剂的质量比为7:(94.5-98.5):(0.5-2.5):(1-3):(0-1)。
121.制备第二浆料：将磷酸铁锂、导电剂、粘结剂、分散剂及nmp混合并搅拌均匀，得到固含量为40wt％-80wt％的第二浆料，其中，磷酸铁锂、导电剂、粘结剂及分散剂的质量比为(94.5-98.5):(0.5-2.5):(1-3):(0-1)。
122.将第一浆料均匀涂覆于正极集流体上，在150℃下烘烤30min-60min，然后在200℃下烘烤60min-120min，形成第一活性层；将第二浆料均匀涂覆于第一活性层的远离正极集流体的一侧，在50℃-200℃下烘烤30min-60min；辊压分切后得到正极极片。
123.实施示例9中负极极片的制备方法及电池的制备方法与实施示例1相同。
124.对比例1
125.正极极片的制备：
126.制备正极浆料：将磷酸铁锂、导电剂、粘结剂、分散剂及nmp混合并搅拌均匀，得到固含量为40wt％-80wt％的第二浆料，其中，磷酸铁锂、导电剂、粘结剂及分散剂的质量比为(94.5-98.5):(0.5-2.5):(1-3):(0-1)。
127.将正极浆料均匀涂覆于正极集流体上，在50℃-200℃下烘烤30min-60min；辊压分
切后得到正极极片。
128.对比例1中负极极片的制备方法及电池的制备方法与实施示例1相同。
129.对实施示例1-9及对比例1制备得到的正极极片进行平均孔隙率测量并对对应的电池进行循环性能测试，平均孔隙率的测量方法参考前述的测量方法，循环性能测试的方法包括：将电池以1p的充电倍率充电至3.65v，再以1p的放电倍率放电至2.5v，进行满充满放循环测试，直至电池的容量小于初始容量的80％，记录每一圈循环测试时的充电能量及放电能量，将放电能量除以充电能量得到能量效率。实施示例1-9及对比例1制备得到的正极极片的平均孔隙率及对应的电池的能量效率记录于如下的表1中。
130.表1
[0131][0132]
从实施示例1-9及对比例1的平均孔隙率及能量效率可以看出，相较于未加入造孔剂制成的极片，加入了造孔剂制成的极片具有更高的平均孔隙率及更高的能量效率，说明加入了造孔剂制成的极片能够显著提高极片的孔隙率以及电解液浸润效果，增加锂离子的扩散路径，提升锂离子的传输效果，减小锂离子浓差极化，有利于锂离子脱嵌，促进电池放电，从而能够显著提升电池的能量效率。
[0133]
对比实施示例1-3之间的平均孔隙率以及能量效率，对比实施示例4-6之间的平均孔隙率以及能量效率，对比实施示例7-9之间的平均孔隙率以及能量效率，可以得出造孔剂的添加量越高，制成的极片的平均孔隙率越高，且对应的电池的能量效率越高，说明提高造孔剂的添加量，形成的孔隙越多，能够进一步提升极片的电解液浸润效果、锂离子的传输及扩散效果及减小锂离子浓差极化，进而进一步促进电池放电，从而进一步提升电池的能量效率。可通过提高造孔剂的添加量来提高极片的平均孔隙率及电池的能量密度。
[0134]
本技术实施例还提供一种极片，所述极片包括集流体以及依次形成于所述集流体上的第一活性层及第二活性层，所述第一活性层的平均孔隙率大于所述第二活性层的平均孔隙率。
[0135]
本技术实施例提供的极片，靠近集流体的第一活性层的平均孔隙率大于远离集流
体的第二活性层，即极片的孔隙率沿靠近集流体的方向增大，相较于孔隙率不变或者孔隙率沿靠近集流体的方向减小，孔隙率沿靠近集流体的方向增大可使得电解液浸润所述第二活性层后容易浸润孔隙率增大的所述第一活性层，进而可提升极片的电解液浸润效果，尤其对于浆料涂覆较厚的极片，可显著提高浸润效果，而更多的电解液有利于锂离子的传输及扩散，可减小锂离子浓差极化，进而有利于锂离子脱嵌，促进包括所述极片的电池放电，从而可显著提升电池的能量效率。并且，由于所述第一活性层的平均孔隙率更高，吸收的电解液更多，所述第一活性层的锂离子浓度低于所述第二活性层的锂离子浓度，所述第一活性层与所述第二活性层之间的锂离子浓度差会使得锂离子容易迁移到所述第一活性层。
[0136]
所述极片可通过前述的任一实施例所述的极片的制备方法制成。
[0137]
本技术实施例还提供一种电池，所述电池包括前述的极片以及电解液。其中，所述电池可为锂离子二次电池。
[0138]
本技术实施例提供的电池所包括的极片，靠近集流体的第一活性层的平均孔隙率大于远离集流体的第二活性层，即极片的孔隙率沿靠近集流体的方向增大，相较于孔隙率不变或者孔隙率沿靠近集流体的方向减小，孔隙率沿靠近集流体的方向增大可使得电解液浸润所述第二活性层后容易浸润孔隙率增大的所述第一活性层，进而可提升极片的电解液浸润效果，尤其对于浆料涂覆较厚的极片，可显著提高浸润效果，而更多的电解液有利于锂离子的传输及扩散，可减小锂离子浓差极化，进而有利于锂离子脱嵌，促进电池放电，从而可显著提升电池的能量效率。并且，由于所述第一活性层的平均孔隙率更高，吸收的电解液更多，当电池进行充电或者放电时，锂离子迅速扩散到极片的表层，即第二活性层中，所述第一活性层的锂离子浓度低于所述第二活性层的锂离子浓度，所述第一活性层与所述第二活性层之间的锂离子浓度差会使得锂离子容易迁移到所述第一活性层。
[0139]
在一些实施例中，所述电池包括正极极片、负极极片及电解液，所述正极极片可通过前述的任一实施例提供的极片的制备方法制成。
[0140]
其中，所述负极极片的活性材料可选自石墨、软碳、硬碳、碳纤维、中间相碳微球、石油焦中的一种或多种。
[0141]
其中，所述电解液可包括碳酸酯类电解液。
[0142]
本技术实施例还提供一种电池包，所述电池包包括前述的任一实施例提供的电池。
[0143]
本技术实施例提供的电池包所包括的极片，靠近集流体的第一活性层的平均孔隙率大于远离集流体的第二活性层，即极片的孔隙率沿靠近集流体的方向增大，相较于孔隙率不变或者孔隙率沿靠近集流体的方向减小，孔隙率沿靠近集流体的方向增大可使得电解液浸润所述第二活性层后容易浸润孔隙率增大的所述第一活性层，进而可提升极片的电解液浸润效果，尤其对于浆料涂覆较厚的极片，可显著提高浸润效果，而更多的电解液有利于锂离子的传输及扩散，可减小锂离子浓差极化，进而有利于锂离子脱嵌，促进电池放电，从而可显著提升电池的能量效率，即可显著提升所述电池包的能量效率。并且，由于所述第一活性层的平均孔隙率更高，吸收的电解液更多，所述第一活性层的锂离子浓度低于所述第二活性层的锂离子浓度，所述第一活性层与所述第二活性层之间的锂离子浓度差会使得锂离子容易迁移到所述第一活性层。
[0144]
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列
的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本技术并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本技术，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本技术所必须的。
[0145]
以上是本技术实施例的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本技术的保护范围。

技术特征：
1.一种极片的制备方法，其特征在于，所述极片的制备方法包括：将活性材料、添加剂、造孔剂及溶剂混合得到第一浆料；将活性材料、添加剂及溶剂混合得到第二浆料；将所述第一浆料涂覆于集流体上，并烘烤涂覆的第一浆料使得所述造孔剂分解，形成第一活性层；以及将所述第二浆料涂覆于所述第一活性层的背离所述集流体的一侧并烘烤涂覆的第二浆料，形成第二活性层，所述第一活性层的平均孔隙率大于所述第二活性层的平均孔隙率。2.根据权利要求1所述的极片的制备方法，其特征在于，所述造孔剂包括葡萄糖、淀粉、蔗糖、尿素、甲基丙烯酸甲脂及环氧树脂中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的极片的制备方法，其特征在于，所述添加剂包括粘结剂、导电剂及分散剂，所述第一浆料中所述造孔剂、所述活性材料、所述导电剂、所述粘结剂及所述分散剂的质量比为(5-10):(94.5-98.5):(0.5-2.5):(1-3):(0-1)。4.根据权利要求1所述的极片的制备方法，其特征在于，将所述第一浆料涂覆于集流体上，并烘烤涂覆的第一浆料使得所述造孔剂分解，包括：将所述第一浆料涂覆于集流体上，并在第一温度下烘烤涂覆的第一浆料，然后在第二温度下烘烤涂覆的第一浆料使得所述造孔剂分解，其中，所述第一温度小于所述第二温度。5.根据权利要求4所述的极片的制备方法，其特征在于，所述第一温度为50℃-200℃中的值，所述第二温度为200℃-450℃中的值。6.根据权利要求1所述的极片的制备方法，其特征在于，所述将所述第二浆料涂覆于所述第一活性层的背离所述集流体的一侧并烘烤涂覆的第二浆料，包括：将所述第二浆料涂覆于所述第一活性层的背离所述集流体的一侧，并在50℃-200℃下烘烤涂覆的第二浆料。7.根据权利要求1所述的极片的制备方法，其特征在于，所述第一浆料的活性材料及添加剂分别与所述第二浆料的活性材料及添加剂相同，且所述第一浆料中活性材料与添加剂的质量比与所述第二浆料中活性材料与添加剂的质量比相同。8.根据权利要求1所述的极片的制备方法，其特征在于，所述将活性材料、添加剂、造孔剂及溶剂混合得到第一浆料，包括：将所述造孔剂溶解于溶剂中得到造孔剂溶液；将所述活性材料、添加剂及溶剂混合并搅拌均匀；加入所述造孔剂溶液并搅拌均匀而得到所述第一浆料。9.根据权利要求1所述的极片的制备方法，其特征在于，所述第一浆料的固含量为40wt％-80wt％，所述第二浆料的固含量为40wt％-80wt％。10.根据权利要求1所述的极片的制备方法，其特征在于，所述第一活性层的厚度与所述第二活性层的厚度相等，所述第一活性层的厚度及所述第二活性层的厚度均为沿垂直于所述集流体的方向的尺寸。11.根据权利要求1所述的极片的制备方法，其特征在于，所述极片的平均孔隙率为18％-58％。12.根据权利要求1所述的极片的制备方法，其特征在于，所述极片为正极极片。13.一种极片，其特征在于，所述极片包括集流体以及依次形成于所述集流体上的第一
活性层及第二活性层，所述第一活性层的平均孔隙率大于所述第二活性层的平均孔隙率。14.一种电池，其特征在于，所述电池包括如权利要求13所述的极片。15.一种电池包，其特征在于，所述电池包包括如权利要求14所述的电池。

技术总结
本申请提供一种极片的制备方法、极片、电池及电池包。该极片的制备方法包括：将活性材料、添加剂、造孔剂及溶剂混合得到第一浆料；将活性材料、添加剂及溶剂混合得到第二浆料；将所述第一浆料涂覆于集流体上，并烘烤涂覆的第一浆料使得所述造孔剂分解，形成第一活性层；以及将所述第二浆料涂覆于所述第一活性层的背离所述集流体的一侧并烘烤涂覆的第二浆料，形成第二活性层，所述第一活性层的平均孔隙率大于所述第二活性层的平均孔隙率。使用本申请提供的极片的制备方法制备得到的极片，能够显著提升电解液浸润效果，并显著提高电池的能量效率。效率。效率。


技术研发人员：李玲霞
受保护的技术使用者：厦门海辰储能科技股份有限公司
技术研发日：2023.05.29
技术公布日：2023/8/28