一种多孔复合箔材、正极极片、负极极片和半固态锂离子电池及制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115832195A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202211367853.X(22)申请日2022.11.03(71)申请人天津力神电池股份有限公司地址300384天津市滨海新区滨海高新技术产业开发区海泰南道38号(72)发明人张进马洪运许刚(74)专利代理机构天津市三利专利商标代理有限公司12107专利代理师徐金生(51)Int.Cl.H01M4/13(2010.01)H01M4/139(2010.01)H01M4/80(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书3页说明书12页附图3页(54)发明名称一种多孔复合箔材、正极极片、负极极片和半固态锂离子电池及制备方法(57)摘要本发明公开了一种多孔复合箔材，包括多孔复合箔材集流体；多孔复合箔材集流体包括一层高分子绝缘层和两层金属导电层；高分子绝缘层的上下两侧分别覆盖地设置有一层所述金属导电层；多孔复合箔材集流体上贯穿设置有多个通孔；多孔复合箔材集流体中的每层所述金属导电层的外侧面，分别涂覆有一层混合底涂层。本发明还提供了一种正极极片、一种负极极片和一种半固态锂离子电池以及制备方法。本发明针对原有复合箔材存在的内阻大的问题，通过在多孔复合箔材的表面引入包含导电剂、无机氧化物固态电解质的、具有良好电子传导和离子传导的混合底涂层，提高活性材料和集流体的粘接附着力，构建完整的离子与电子传输通道，降低电池内阻，提高倍率性能。CN115832195ACN115832195A权利要求书1/3页1.一种多孔复合箔材，应用于电池极片中，其特征在于，包括多孔复合箔材集流体；多孔复合箔材集流体，包括一层高分子绝缘层(102)和两层金属导电层(101)；高分子绝缘层(102)的上下两侧，分别覆盖地设置有一层所述金属导电层(101)；多孔复合箔材集流体上贯穿设置有多个通孔(103)；多孔复合箔材集流体中的每层所述金属导电层(101)的外侧面，分别涂覆有一层混合底涂层(104)。2.如权利要求1所述的多孔复合箔材，其特征在于，当多孔复合箔材集流体应用于正极极片中时，两层金属导电层(101)均为铝箔，定义此时的多孔复合箔材集流体为复合多孔铝箔集流体；当多孔复合箔材集流体应用于负极极片中时，两层金属导电层(101)均为铜箔，定义此时的多孔复合箔材集流体为复合多孔铜箔集流体。3.如权利要求1所述的多孔复合箔材，其特征在于，高分子绝缘层(102)厚度为2‑10μm；每层金属导电层(101)的厚度为1‑5μm；通孔(103)的孔径在0.2‑3μm之间；多孔复合箔材集流体上的孔隙率为10％‑40％；每层混合底涂层(104)的厚度为2‑10微米。4.如权利要求1所述的多孔复合箔材，其特征在于，高分子绝缘层(102)的材质，包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰亚胺、聚丙烯腈和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的任意一种；混合底涂层(104)，包括以下以质量百分含量表示的组分：10％‑40％的导电剂、50％‑85％的氧化物固态电解质和5％‑10％的粘结剂；对于混合底涂层(104)，导电剂包括炭黑、科琴黑、导电石墨、导电纤维、碳纳米管和石墨烯中的至少一种；氧化物固态电解质，包括磷酸钛铝锂、磷酸锗铝锂、锂镧锆氧、锂镧钛氧和锂镧锆铊氧中的至少一种；粘结剂，包括聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、丙烯酸、聚氧化乙烯、羧甲基纤维素纳、丁苯橡胶、羟丙基甲基纤维素、羧基丁苯乳胶和聚乙烯醇中的一种或两种以上的混合物。5.一种正极极片，其特征在于，包括如权利要求1至4中任一项所述的多孔复合箔材；该多孔复合箔材中每层混合底涂层(104)的外侧，分别涂覆有一层正极物料层(105)；正极物料层(105)，包括正极活性材料、氧化物固态电解质、导电剂和粘结剂；正极活性材料、氧化物固态电解质、导电剂和粘结剂的质量比为(84‑96):(1‑5):(1‑5):(2‑6)；对于正极物料层(105)，正极活性材料具体包括钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂和磷酸锰铁锂中的至少一种；导电剂包括导电炭黑、导电石墨、碳纳米管、碳纳米纤维和石墨烯中的至少一种；氧化物固态电解质包括LATP、LAGP、LLZO、LLTO和LLZTO中的至少一种；粘结剂包括PVDF、SBR、CMC和PTFE中的至少一种。6.一种负极极片，其特征在于，包括如权利要求1至4中任一项所述的多孔复合箔材；该多孔复合箔材中每层混合底涂层(104)的外侧，分别涂覆有一层负极物料层(205)；负极物料层(205)，包括负极活性材料、氧化物固态电解质、导电剂和粘结剂；2CN115832195A权利要求书2/3页负极活性材料、氧化物固态电解质、导电剂和粘结剂的质量比为(83‑97):(1‑5):(1‑5):