一种极片、制备方法、二次电池和装置与流程

本申请涉及二次电池，具体涉及一种极片、制备方法、二次电池和装置。

背景技术：

1、利用可纤维化的粘结剂将活性材料和导电剂等连接以制备的电池极片具有高压实密度、高厚度等优点，可以大幅提高二次电池的动力学性能。但因粘结剂粒径小、比表面积大的特点，从而导致其纤维化程度低；且粘结剂在混合体系中存在分散不均的问题，导致纤维化程度也难以控制，这也直接造成极片的压实密度低和迂曲度高，进而影响二次电池的性能。

技术实现思路

1、发明目的：本申请的目的之一是提供一种极片，以解决单一粘结剂纤维化后的极片性能不佳的问题。

2、本申请的另一目的是提供极片的制备方法；本申请还提供一种二次电池；本申请还提供一种装置。

3、技术方案：本申请的一种极片，包括集流体和设置在所述集流体上的活性材料层，所述活性材料层包括导电聚合物纤维，所述导电聚合物纤维在所述活性材料层中的质量百分含量为y wt％；所述导电聚合物纤维的长径比为r，所述导电聚合物纤维的电导率为cms/cm，所述导电聚合物纤维的拉伸强度为σmpa，满足：

4、0.5＜lg[(y×σ×r)/c]＜5.0。

5、在一些实施例中，所述活性材料层还包括活性材料和粘结剂，所述粘结剂在所述活性材料层中的质量百分含量为b wt％；所述活性材料的比表面积为sg/cm2；所述极片的压实密度为pd g/cm3；所述极片的迂曲度为t，满足：

6、1.4≤(s×t×b)/(pd×y)≤9。

7、在一些实施例中，所述极片满足如下特征中的至少一者：

8、1)所述导电聚合物纤维选自导电聚偏氟乙烯纤维、导电聚四氟乙烯纤维、导电聚丙烯腈纤维、导电尼龙纤维、导电涤纶纤维和导电聚醚醚酮纤维中的至少一种；

9、2)所述导电聚合物纤维的长径比r满足：200≤r≤1000；

10、3)所述导电聚合物纤维的电导率c ms/cm满足：1≤c≤30000；

11、4)所述导电聚合物纤维的拉伸强度σmpa满足：1≤σ≤100；

12、5)所述导电聚合物纤维的直径为0.01～1μm；

13、6)所述导电聚合物纤维的长度为10～1000μm；

14、7)所述导电聚合物纤维的质量百分含量为y wt％满足：0.05≤y≤1.65。

15、在一些实施例中，所述极片满足如下特征中的至少一者：

16、1)所述活性材料的比表面积s g/cm2满足：0.3≤s≤1.5；

17、2)所述粘结剂的质量百分含量b wt％满足：0.5≤b≤5；

18、3)所述活性材料在所述活性材料层中的质量百分含量为90～98wt％；

19、4)所述导电聚合物纤维占所述粘结剂总量的0.1～33wt％；

20、5)所述极片的压实密度pd g/cm3满足：3.2≤pd≤4；

21、6)所述极片的迂曲度t满足：1.5≤t≤3。

22、在一些实施例中，所述极片为正极极片，所述活性材料为正极活性材料，所述正极活性材料选自如式linimcona(1-m-n)o2所示的锂过渡金属氧化物，a选自锰、铝、镁、锆、锶、钇、镧、钼、银、铌、铁、钛、铜、锌、铬、钙、钡和钨中的至少一种，0.5≤m≤1，0≤n≤0.5。

23、在一些实施例中，所述极片满足如下特征中的至少一者：

24、1)所述粘结剂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚乙二醇、羧甲基纤维素和聚丙烯酸酯中的至少一种；

25、2)所述活性材料层还包括导电剂，所述导电剂在所述活性材料层中的质量百分含量为0.5～5wt％；所述导电剂选自导电炭黑、科琴黑、碳纳米管、石墨纤维和石墨烯中的至少一种；

26、3)所述活性材料层不包含可检测的加工溶剂、加工溶剂残留物或加工溶剂杂质。

27、在一些实施例中，本申请还提供一种极片的制备方法，包括：

28、将活性材料、粘结剂、导电剂和导电聚合物纤维混合，热压得到活性材料层；

29、提供集流体，将活性材料层与集流体复合得到极片，

30、所述制备方法的步骤不包括加工溶剂的使用。

31、在一些实施例中，在所述活性材料层中，所述活性材料的质量百分含量为90～98wt％，所述粘结剂的质量百分含量为0.5～5wt％，所述导电剂的质量百分含量为0.5～5wt％，所述导电聚合物纤维的质量百分含量为0.05～1.65wt％；和/或

32、所述热压的温度为60～250℃；和/或

33、所述活性材料层的厚度为50～1000μm。

34、在一些实施例中，本申请还提供一种二次电池，包括所述的极片，或者，包括所述的制备方法制备得到的极片。

35、在一些实施例中，本申请还提供一种装置，包括所述的二次电池。

36、有益效果：与现有技术相比，本申请的极片，包括集流体和设置在集流体上的活性材料层，活性材料层包括导电聚合物纤维，所述导电聚合物纤维在所述活性材料层中的质量百分含量为y wt％；导电聚合物纤维的长径比为r，导电聚合物纤维的电导率为c ms/cm，导电聚合物纤维的拉伸强度为σmpa，满足：0.5＜lg[(y×σ×r)/c]＜5.0。本申请在活性材料层中加入导电聚合物纤维，能够在极片内部构成密集的纤维网络，提高极片中的纤维化程度，为活性材料层提供良好的导电性，降低极片的迂曲度和电阻，更有利于锂离子的传输和电解液的浸润，可以有效提升二次电池的动力学性能。

37、可以理解的是，与现有技术相比，本申请实施例提供的极片的制备方法、二次电池以及装置具有上述极片的所有技术特征以及有益效果，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种极片，其特征在于：包括集流体和设置在所述集流体上的活性材料层，所述活性材料层包括导电聚合物纤维；所述导电聚合物纤维在所述活性材料层中的质量百分含量为y wt％；所述导电聚合物纤维的长径比为r，所述导电聚合物纤维的电导率为c ms/cm，所述导电聚合物纤维的拉伸强度为σmpa，满足：

2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于：所述活性材料层还包括活性材料和粘结剂；所述粘结剂在所述活性材料层中的质量百分含量为b wt％；所述活性材料的比表面积为sg/cm2；所述极片的压实密度为pd g/cm3；所述极片的迂曲度为t，满足：

3.根据权利要求1所述的极片，其特征在于：所述导电聚合物纤维满足如下特征中的至少一者：

4.根据权利要求2所述的极片，其特征在于：所述极片满足如下特征中的至少一者：

5.根据权利要求4所述的极片，其特征在于：所述极片为正极极片，所述活性材料为正极活性材料，所述正极活性材料选自如式linimcona(1-m-n)o2所示的锂过渡金属氧化物，a选自锰、铝、镁、锆、锶、钇、镧、钼、银、铌、铁、钛、铜、锌、铬、钙、钡和钨中的至少一种，0.5≤m≤1，0≤n≤0.5。

6.根据权利要求2所述的极片，其特征在于：所述极片满足如下特征中的至少一者：

7.一种极片的制备方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在所述活性材料层中，所述活性材料的质量百分含量为90～98wt％，所述粘结剂的质量百分含量为0.5～5wt％，所述导电剂的质量百分含量为0.5～5wt％，所述导电聚合物纤维的质量百分含量为0.05～1.65wt％；和/或，

9.一种二次电池，其特征在于，包括如权利要求1-6中任一项所述的极片，或者，包括如权利要求7或8的制备方法制备得到的极片。

10.一种装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的二次电池。

技术总结
本申请公开了一种极片、制备方法、二次电池和装置，极片包括集流体和设置在集流体上的活性材料层，活性材料层包括导电聚合物纤维，导电聚合物纤维在活性材料层中的质量百分含量为y wt％；导电聚合物纤维的长径比为R，导电聚合物纤维的电导率为C ms/cm，导电聚合物纤维的拉伸强度为σMpa，满足：0.5＜lg[(y×σ×R)/C]＜5.0。本申请在活性材料层中加入导电聚合物纤维，能够在极片内部构成密集的纤维网络，提高极片中的纤维化程度，为活性材料层提供良好的导电性，降低了极片的迂曲度和电阻，更有利于锂离子的传输和电解液的浸润，可以有效提升二次电池的动力学性能。

技术研发人员：刘培琦
受保护的技术使用者：蔚来电池科技（安徽）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16