本發(fā)明涉及電池電極，尤其涉及一種高面載量電極及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著電動汽車、規(guī)?；瘍δ艿阮I(lǐng)域?qū)︿囯x子電池能量密度的需求不斷提升，開發(fā)高面載量電極（面載量≥6mah/cm2）已成為提升電池容量的關(guān)鍵技術(shù)方向。與傳統(tǒng)低面載量電極（≤3mah/cm2）相比，高面容量的電極不僅能提高單體電池的能量密度，還能減少金屬集流體、隔膜等非活性材料的使用，降低電池的生產(chǎn)成本。但在高面載量條件下，電極厚度增加導(dǎo)致離子/電子傳輸路徑顯著延長，引發(fā)活性物質(zhì)利用率低、倍率性能下降等問題，嚴重制約了高能量密度電池的實際應(yīng)用。

2、高面載量電極在涂布烘干過程中會發(fā)生粘結(jié)劑上浮，導(dǎo)致電極內(nèi)碳膠相分布不均勻，使電極迂曲度增加，離子/電子傳輸阻抗增大。碳膠相分布不均勻還會造成電極內(nèi)部活性物質(zhì)顆粒之間缺少緩沖，在極片輥壓過程中會發(fā)生局部的過壓，造成極片內(nèi)部孔隙分布不均勻甚至活性物質(zhì)顆粒破裂。隨著循環(huán)次數(shù)的增加，這兩個因素加劇電池的容量損失。

3、激光造孔、定向冷凍干燥、木模板、3d打印等方法都被應(yīng)用于提升高面載電極的循環(huán)性能，但這些方法的本質(zhì)都是增加電極的孔隙率，會犧牲電池的能量密度，并且許多方法難以應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)過程。開發(fā)具有標準電極孔隙率（25%-30%）的高性能高面載電極，是提升電池能量密度的重要手段。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種高面載量電極及其制備方法，解決現(xiàn)有的高面載量電極循環(huán)性能和倍率性能差的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種高面載量電極，包括粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、正極材料、添加劑和溶劑，粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑與正極材料的質(zhì)量比為（1-2）:（0.5-1）:（94-98）；所述添加劑為三維高導(dǎo)電性材料，三維高導(dǎo)電性材料的質(zhì)量為電極固體材料質(zhì)量的0.5%-3%。

3、優(yōu)選的，所述三維高導(dǎo)電性材料為高結(jié)晶度三維碳，電導(dǎo)率為40.94?s/cm(測試壓力10mpa)，比表面積為190.5924?m2/g，平均孔徑為56.201??。

4、優(yōu)選的，所述三維高導(dǎo)電性材料的粒徑為50目-100目。

5、優(yōu)選的，所述粘結(jié)劑為聚偏二氟乙烯（pvdf），導(dǎo)電劑為導(dǎo)電炭黑super?p，所述溶劑為n-甲基吡咯烷酮（nmp）。

6、優(yōu)選的，所述正極材料為lini0.8co0.1mn0.1o2（ncm811）。

7、上述高面載量電極的制備方法，包括以下步驟：

8、s1、將粘結(jié)劑與溶劑進行混合，攪拌均勻，得到澄清的膠質(zhì)溶液；

9、s2、將導(dǎo)電劑和正極材料加入混合液中攪拌均勻，得到電極漿料；漿料涂布在集流體上，干燥后進行切片、輥壓，得到高面載量電

10、s3、將三維高導(dǎo)電性材料過100目篩后加入電極漿料中，攪拌均勻；添加溶劑調(diào)整電極漿料的粘度，得到改性電極漿料；

11、s4、將改性電極漿料涂布在集流體上，干燥后進行切片、輥壓，得到高面載量電極。

12、優(yōu)選的，所述s3中，改性電極漿料的粘度為4000cps-8000cps。

13、優(yōu)選的，所述s4中，所述輥壓的壓實密度為3.2g/cm3-3.4g/cm3。

14、優(yōu)選的，所述s4中，高面載量電極的面載量為7mah/cm2-9mah/cm2。

15、本發(fā)明所述的高面載量電極及其制備方法的優(yōu)點和積極效果是：

16、1、本發(fā)明在電極材料中加入具有三維結(jié)構(gòu)的高導(dǎo)電性添加劑，能夠增加電極的導(dǎo)電性，其三維結(jié)構(gòu)能夠抑制烘干過程中的粘結(jié)劑上浮，使電極內(nèi)部碳膠相和孔隙分布更均勻，增強電解液浸潤性；并且在輥壓過程中提供足夠的緩沖，減緩過壓，改善高面載量電極的離子/電子傳輸性能。在相同的測試條件下，加入三維高導(dǎo)電性添加劑改性的電池極片循環(huán)性能和倍率性能都有明顯提升。

17、2、本發(fā)明所述的電極制備方法簡單易操作，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；并且不會增加極片的孔隙率，不會削弱電池的能量密度。

18、下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。

技術(shù)特征：

1.一種高面載量電極，其特征在于：包括粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、正極材料、添加劑和溶劑，粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑與正極材料的質(zhì)量比為（1-2）:（0.5-1）:（94-98）；所述添加劑為三維高導(dǎo)電性材料，三維高導(dǎo)電性材料的質(zhì)量為電極固體材料質(zhì)量的0.5%-3%。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高面載量電極，其特征在于：所述三維高導(dǎo)電性材料為高結(jié)晶度三維碳，電導(dǎo)率為40.94?s/cm，比表面積為190.5924?m2/g，平均孔徑為56.201??。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高面載量電極，其特征在于：所述三維高導(dǎo)電性材料的粒徑為50目-100目。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高面載量電極，其特征在于：所述粘結(jié)劑為聚偏二氟乙烯，導(dǎo)電劑為導(dǎo)電炭黑super?p，所述溶劑為n-甲基吡咯烷酮。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高面載量電極，其特征在于：所述正極材料為lini0.8co0.1mn0.1o2。

6.一種如權(quán)利要求1-5任一項所述的一種高面載量電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高面載量電極的制備方法，其特征在于：所述s3中，改性電極漿料的粘度為4000cps-8000cps。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高面載量電極的制備方法，其特征在于：所述s4中，所述輥壓的壓實密度為3.2g/cm3-3.4g/cm3。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高面載量電極的制備方法，其特征在于：所述s4中，高面載量電極的面載量為7mah/cm2-9mah/cm2。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高面載量電極及其制備方法，屬于電池電極技術(shù)領(lǐng)域。一種高面載量電極，包括粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、正極材料、添加劑和溶劑，粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑與正極材料的質(zhì)量比為（1?2）:（0.5?1）:（94?98）；所述添加劑為三維高導(dǎo)電性材料，三維高導(dǎo)電性材料的質(zhì)量為電極固體材料質(zhì)量的0.5%?3%。采用本發(fā)明所述的高面載量電極及其制備方法，能夠解決現(xiàn)有的高面載量電極循環(huán)性能和倍率性能差的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：翟清瑋,王墨軒,馮潔秋
受保護的技術(shù)使用者：濟南中瑞泰新材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15