电极极片及其制备方法和电池与流程

本发明涉及电池，具体而言，涉及一种电极极片及其制备方法和电池。

背景技术：

1、锂离子电池由于具有质量轻、无污染等特点而应用于社会的诸多领域。在动力电池领域中，能量密度和充电倍率是评价电池性能的重要指标。一般来说，电池能量密度越大，越有利于提高新能源车的行程。电池的充电倍率越大，有利于提高电池的快充能力。因此，提高电池能量密度和快充性能显得尤为重要。

2、当前，提高电池能量密度的方法包括增加正极涂重，通过增加极片厚度提高活性物质负载量是简单易行的提高锂离子电池能量密度的途径。厚涂极片可以通过提高活性物质负载量以降低电池中非活性物质的占比，从而提高能量密度。然而，正极涂重增加的同时也会使负极涂重增加。正负极涂重的增加会降低电池的快充性能，也即，增加正极涂重虽然能在一定程度上提高能量密度，但也可能会降低快充性能。

3、因此，若想要同时提升电池能量密度和快充性能，需要对极片表面进行相关处理或对极片结构进行改进。

4、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、有鉴于此，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，本发明提供一种电极极片及其制备方法和电池，可以提升包含该电极极片的电池的能量密度，并增强快充能力。

2、为了解决上述技术问题，本技术是这样实现的：

3、根据本技术的一个方面，本技术实施例提供了一种电极极片，所述电极极片包括：

4、集流体；

5、活性物质层，设置在所述集流体沿厚度方向的至少一个表面上；

6、导电层，设置在所述活性物质层背离所述集流体的一侧表面上；

7、无机氧化物层，设置在所述导电层背离所述活性物质层的一侧表面上；

8、所述电极极片形成有孔道结构，所述孔道结构贯穿所述无机氧化物层、所述导电层和至少部分活性物质层。

9、另外，根据本技术的电极极片，还可以具有如下附加的技术特征：

10、在其中的一些实施方式中，所述活性物质层的厚度为≥200μm，可选的，所述活性物质层的厚度为200μm～500μm。

11、在其中的一些实施方式中，所述活性物质层的单面面密度为≥0.02g/cm2，可选的，所述活性物质层的单面面密度为0.023～0.065g/cm2。

12、在其中的一些实施方式中，所述导电层包括含有羟基的碳化物层；可选的，所述含有羟基的碳化物层包括羟基改性的碳化钼层或羟基改性的碳化钛层中的至少一种。

13、在其中的一些实施方式中，所述导电层的厚度为5μm～15μm。

14、在其中的一些实施方式中，所述无机氧化物层包括氧化铝层或氧化硅层中的至少一种。

15、在其中的一些实施方式中，所述无机氧化物层的孔隙率为30％～70％。

16、在其中的一些实施方式中，所述无机氧化物层的厚度5nm～30nm。

17、在其中的一些实施方式中，所述孔道结构经由激光刻蚀所形成。

18、在其中的一些实施方式中，所述孔道结构包括多条间隔设置的孔道，相邻两个所述孔道之间的间距为50μm～300μm。

19、在其中的一些实施方式中，每个所述孔道的宽度为≤30μm，每个所述孔道的深度为≤60μm。

20、在其中的一些实施方式中，每个所述孔道的深度为所述电极极片的厚度的1/100～1/6。

21、根据本技术的另一个方面，本技术实施例提供了一种电极极片的制备方法，所述方法包括以下步骤：

22、在所述集流体的沿厚度方向的至少一个表面上形成活性物质层；

23、在所述活性物质层上形成导电层；

24、在所述导电层上形成无机氧化物层，得到初始极片；

25、对所述初始极片构造孔道结构，并使所述孔道结构贯穿所述无机氧化物层、所述导电层和至少部分活性物质层，得到电极极片。

26、在其中的一些实施方式中，采用电化学沉积的方式，在所述活性物质层上形成导电层；可选的，所述导电层的形成方式具体包括：

27、以制得的包含集流体和活性物质层的极片作为电极，浸泡在含有羟基的碳化物溶液中，经过10s～50s恒压电泳沉积，在活性物质层上形成导电层，其中恒压的电压为3v～7v。

28、在其中的一些实施方式中，所述含有羟基的碳化物溶液的浓度为3～6mg/ml。

29、在其中的一些实施方式中，所述电泳沉积之后，还包括利用清洗溶剂清洗活性物质层表面多余的含有羟基的碳化物，再在30℃～50℃下真空干燥10h～15h的步骤。

30、在其中的一些实施方式中，所述含有羟基的碳化物包括羟基改性的碳化钼或羟基改性的碳化钛中的至少一种；所述含有羟基的碳化物溶液的制备包括：将碳化物前驱体加入到lif和hcl的混合溶液中，经第一次搅拌、第一次洗涤后，得到中间体；将所述中间体溶解于氢氧化物溶液中，经第二次搅拌、第二次洗涤后，得到所述含有羟基的碳化物溶液。

31、在其中的一些实施方式中，所述第一次搅拌的转速为300～800rpm，时间为6天～8天；可选的，所述第二次搅拌的时间为3h～6h；可选的，所述第一次洗涤至溶液的ph为6.9～7.2，所述第二次洗涤至溶液的ph为6.9～7.2。

32、在其中的一些实施方式中，采用原子层沉积的方式，在所述导电层上形成无机氧化物层。

33、在其中的一些实施方式中，所述原子层沉积的沉积时间为15s～60s；可选的，所述原子层沉积的沉积温度为150℃～250℃。

34、在其中的一些实施方式中，采用激光刻蚀的方式，对所述初始极片构造孔道结构；可选的，所述激光刻蚀的激光功率为0～8w；可选的，所述激光刻蚀的蚀刻时间为1s～6s，激光扫速为20～50mm/s，脉冲能量为3.0～5.0μj。

35、根据本技术的又一个方面，本技术实施例提供了一种电池，所述电池包括正极极片和负极极片，其特征在于，所述正极极片和/或所述负极极片包括所述的电极极片或根据前述方法制得的电极极片；

36、在其中的一些实施方式中，所述电池包括无隔膜电芯；所述无隔膜电芯通过层叠设置的正极极片和负极极片叠片或卷绕成型。

37、在其中的一些实施方式中，所述负极极片在长度方向上具有第一边缘和第二边缘，所述正极极片在长度方向上具有第三边缘和第四边缘，所述第一边缘和所述第三边缘位于同一侧，所述第二边缘和所述第四边缘位于相对的另一侧；所述第一边缘突出于所述第三边缘，且所述第一边缘与所述第三边缘之间的距离为0.5mm～3mm；所述第二边缘突出于所述第四边缘，且所述第二边缘与所述第四边缘之间的距离为0.5mm～3mm。

38、实施本发明的技术方案，至少具有以下有益效果：

39、在本技术实施例中，所提供的电极极片包括层叠设置的集流体、活性物质层、导电层和无机氧化物层，且该电极极片形成有孔道结构，该孔道结构贯穿无机氧化物层、导电层和至少部分活性物质层。通过使电极极片形成孔道结构，可以降低极片内部锂离子传输的迂曲度，在该孔道结构中的锂离子传输速度更快、路径更短，进而有助于提高电池的动力学性能。同时，通过无机氧化物层的设置，有利于防止在对极片进行开孔形成孔道结构的过程中对极片造成损坏，如可以防止所溅射出的熔珠异物对极片大面造成的破坏。通过导电层的设置，不仅可以增加电极片的导电性，还利于无机氧化物的沉积，在增加电池安全性能的同时，也提高了极片导电性，同时可以避免隔离膜的使用，有利于进一步提高电池的能量密度。

40、本技术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。