电极组件及锂离子电池的制作方法

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种电极组件及锂离子电池。

背景技术：

1、随着新能源的发展，传统能源动力乘用车将全面转化为混合动力，进一步地实现大功率快充要充电行驶300km以上的目标。大功率直流充电目前的定义是充电功率在350kw以上、以单枪方式在10min～15min内给动力电池充电80％-90％soc，快充技术已成为新能源汽车市场的迫切需求。

2、但是快充对电池本身存在以下危害：1、电池充放电时，电池的阴极与阳极会随离子的释放和吸收而缩小和膨胀，快充会破坏电池上的化学物质，导致电池循环寿命缩短；2、电池快充时，由于电流比较高，电流的热效应会加剧，电池会产生高温，从而影响到电池的安全和稳定性，造成容量骤减和电芯永久性损坏；3、充电倍率较大时，负极也会由于无法快速完成嵌锂而引发负极片表面出现金属锂的析出。其中析锂不仅使电池性能下降，循环寿命大幅缩短，还限制了电池的快充容量，并有可能引起电芯燃烧、爆炸等安全问题。

3、因此，亟需一种在高倍率下兼具优异的充电能力和循环能力的快充型锂离子电池，同时改善电芯的析锂风险。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的电极组件及锂离子电池。本发明使得正极脱锂速率与负极嵌锂速率相匹配，从而改善锂离子电池的充电能力。

2、在本发明的第一个方面，提出一种电极组件，包括正极极片和负极极片，所述正极极片包括正极集流体和位于集流体一侧的正极活性物质层；所述负极极片包括负极集流体和位于负极集流体一侧的负极活性物质层；

3、所述正极活性物质层的正极活性物质为磷酸铁锂，所述正极极片和负极极片之间满足式(1)：

4、

5、其中，w1为所述负极极片的涂布面密度，单位为g/m2；

6、d1为所述负极极片中负极活性物质的d50，单位为μm；

7、θ1为所述负极极片的孔隙率，单位为％；

8、d2为所述正极极片中正极活性物质的d50，单位为μm；

9、θ2为所述正极极片的孔隙率，单位为％。

10、本发明的第一方面，通过调控锂离子电池中正极极片、负极极片的材料粒径，极片面密度及孔隙率之间的关系，使之满足式(1)，使得在充电过程中正极极片的脱锂速率小于负极极片的嵌锂速率，从而负极极片表面的锂离子能够及时嵌入负极石墨层中，降低大倍率充电过程中析锂风险，同时还可提升电芯的快充性能。

11、根据本发明的实施例，所述负极极片的孔隙率θ1为28％～38％。由此，进一步地提升电芯的快充性能。

12、根据本发明的实施例，所述负极活性物质层的负极活性物质包括人造石墨、天然石墨、活性炭、硅碳材料、硬碳、软碳、中间相碳微球、钛酸锂中的至少一种。由此，取材来源广泛，成本低。

13、根据本发明的实施例，所述负极活性物质层还包括第一导电剂、增稠剂和第一粘结剂；所述负极活性物质、所述第一导电碳、所述增稠剂、所述第一粘结剂的质量比为(94～97)：(0.5～3)：(1～3)：(1～3)。

14、根据本发明的实施例，所述负极集流体包括铜箔、涂炭铜箔、碳纸和镀铜高分子膜中的至少一种。

15、根据本发明的实施例，所述正极极片的孔隙率θ2为28％～38％。由此，进一步地提升电芯的快充性能。

16、根据本发明的实施例，所述正极活性物质层还包含第二导电剂和第二粘结剂，所述正极活性物质、所述第二导电碳、所述第二粘结剂的质量比为(94～97.5)：(0.5～3)：(1～3)。

17、根据本发明的实施例，所述正极集流体包括铝箔、涂炭铝箔、镍箔和镀铝高分子膜中的至少一种。

18、在本发明的第二个方面，提出一种锂离子电池，包括第一方面所述的电极组件。由此，适用于大倍率充电。

19、根据本发明的实施例，还包括隔设置在所述正极极片和所述负极极片之间的隔膜，以及电解液。

20、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种电极组件，其特征在于，包括正极极片和负极极片，所述正极极片包括正极集流体和位于集流体一侧的正极活性物质层；所述负极极片包括负极集流体和位于负极集流体一侧的负极活性物质层；

2.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述负极极片的孔隙率θ1为28％～38％。

3.根据权利要求2所述的电极组件，其特征在于，所述负极活性物质层的负极活性物质包括人造石墨、天然石墨、活性炭、硅碳材料、硬碳、软碳、中间相碳微球、钛酸锂中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的电极组件，其特征在于，所述负极活性物质层还包括第一导电剂、增稠剂和第一粘结剂；

5.根据权利要求3或4所述的电极组件，其特征在于，所述负极集流体包括铜箔、涂炭铜箔、碳纸和镀铜高分子膜中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述正极极片的孔隙率θ2为28％～38％。

7.根据权利要求6所述的电极组件，其特征在于，所述正极活性物质层还包含第二导电剂和第二粘结剂，所述正极活性物质、所述第二导电碳、所述第二粘结剂的质量比为(94～97.5)：(0.5～3)：(1～3)。

8.根据权利要求6或7所述的电极组件，其特征在于，所述正极集流体包括铝箔、涂炭铝箔、镍箔和镀铝高分子膜中的至少一种。

9.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1～8任一项所述的电极组件。

10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，还包括隔设置在所述正极极片和所述负极极片之间的隔膜，以及电解液。

技术总结
本发明公开了一种电极组件及锂离子电池，该电极组件包括正极极片和负极极片，正极活性物质层的正极活性物质为磷酸铁锂，所述正极极片和负极极片之间满足：本发明通过调控锂离子电池中正极极片、负极极片的材料粒径，极片面密度及孔隙率之间的关系，使之满足式(1)，使得在充电过程中正极极片的脱锂速率小于负极极片的嵌锂速率，从而负极极片表面的锂离子能够及时嵌入负极石墨层中，降低大倍率充电过程中析锂风险，同时还可提升电芯的快充性能。

技术研发人员：胡敏
受保护的技术使用者：安徽得壹能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31