CN114447271B - 电极片的制备方法及电极片和锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种电极片的制备方法及电极片和锂离子电池，使用两种不同接触角的活性材料作为原料制备极片，得到的电极片上存在毛细孔，毛细孔从所述电极片的表面延伸至电极片内部。本申请这样结构的电极片有利于锂离子的传输，在相同的压实密度下，能提高锂离子电极片的孔隙率，可明显降低锂离子电极片的吸液时间，进而提高锂离子传输速率，改善锂离子电池的电性能。
Description
技术领域
本申请涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种电极片的制备方法及电极片和锂离子电池。
背景技术
随着科学技术的不断发展，锂离子电池的应用领域由便携式的电子产品扩展到了电动汽车、储能电源、航空领域等。尤其电动汽车等大型电动设备，在保证安全性的前提下需要具备一定的续航里程及与电动汽车相匹配的循环寿命，因此对锂离子电池的能量密度、循环寿命及倍率性能提出了更高的要求。
能量密度的提高途径有多种，如可通过提高正负极电极片的厚度、提高活性材料的压实密度进行紧装配、以及提升活性材料克容量等实现。相对而言，增加电极片厚度是最直接的提高电池能量密度的方法，相对于提高压实密度而言，一方面可显著减少正负极集流体及隔膜的使用量，节约物料成本，另一方面可显著减少极片的涂布、烘干、压实、分切、组装等电池生产的工序量，节约生产成本。但是，电极片厚度的提升会导致锂离子的传输速率降低和电解液浸润不均匀的问题。
电极片的传输动力学与其微观结构密切相关，电极片内部和表面的孔结构对锂离子的传输速度起着重要的作用，特别是在电极厚度达到一定程度的情况下，通过得到理想的孔结构可以解决电极片因为厚度的提升导致的锂离子的传输速率降低和电解液浸润不均匀的问题。相关技术中，使用3D微结构化电极可以实现减小的扩散路径长度和欧姆电阻，从而获得更高的容量和功率密度。然而，3D微观结构化电极比较昂贵，并且涉及额外的复杂制造步骤。还有一种方法是在石墨和导电剂分散在粘合剂水溶液中时加入一种不溶性有机溶剂即二次流体，从而形成跨样品网络的毛细管悬浮液，实现制造高孔隙微观结构的效果，此方法需要添加有机溶剂即二次流体，然后再通过烘烤蒸发去除，增加成本且不易去除干净。
发明内容
本申请提供了一种电极片的制备方法及电极片和锂离子电池，以解决现有通过改变电极片孔结构的方法存在制造步骤复杂、成本高、有机溶剂残留等问题。
第一方面，本申请还提供一种电极片的制备方法，所述电极片使用第一活性材料和第二活性材料作为原料制得，第一活性材料的接触角为θ1，第二活性材料的接触角为θ2，其中0°＜θ1≤40°，50°≤θ2≤90°。
在上述方案中，电极片使用两种不同接触角的活性材料制备得到，其中第一种活性材料的接触角θ1大于0°且小于等于40°，第二种活性材料的接触角θ2大于等于50°且小于等于90°，两者混合得到一种电极活性材料，第一种活性材料接触角小，浸润性好，在制备电极片时，将优先被溶剂浸润，而第二种活性材料的接触角大，界面张力大，在制备电极片时，会形成被颗粒簇包围的液滴，与第一种活性材料形成液体桥接网络，将带有此液体桥接网络结构的悬浮浆料涂布干燥后能得到表面布满毛细孔的多孔电极片。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述第一活性材料和所述第二活性材料均为阴极材料时，所述第一活性材料的吸油值为12-20mL/100g，所述第二活性材料的吸油值为3-10mL/100g；当所述第一活性材料和所述第二活性材料均为阳极材料时，所述第一活性材料的吸油值为45-80mL/100g，所述第二活性材料的吸油值为30-39mL/100g。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述制备方法包含配料、涂布、烘干、辊压中的任何一个或多个的组合。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述配料过程具体为，将包含所述第一活性材料、所述第二活性材料、导电剂、粘合剂和溶剂的混合物混合均匀。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述配料过程具体为：将所述第一活性材料和所述第二活性材料混合均匀得到电极活性材料；再将所述电极活性材料与导电剂、粘合剂和溶剂混合均匀制备得到电极浆料。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述接触角指的是活性材料与所述溶剂之间的接触角。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述制备方法至少满足以下特征(1)～(4)中的一种：
(1)所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮或水；
(2)所述第一活性材料与所述第二活性材料的质量百分比为(10-80)：(90-20)；
(3)所述第一活性材料和所述第二活性材料各自独立的包括三元材料、磷酸铁锂、人造石墨、天然石墨、氧化亚硅和硅碳中的至少一种；
(4)所述电极活性材料、所述导电剂、所述粘合剂和所述溶剂的质量比为95-99：1-3：0.8-2.0：30-48。
第二方面，本申请提供一种使用第一方面的制备方法得到的电极片，所述电极片上存在毛细孔，至少一部分所述毛细孔从所述电极片的表面延伸至所述电极片内部。
在上述方案中，电极片上存在毛细孔，且至少一部分毛细孔能从电极片的表面延伸至电极片的内部，这样的结构有利于锂离子的传输。在相同的压实密度下，能提高锂离子电极片的孔隙率，可明显降低锂离子电极片的吸液时间，进而提高锂离子传输速率，改善锂离子电池的电性能。
结合第二方面，在一种可行的实施方式中，所述毛细孔的直径为1μm-8μm。
结合第二方面，在一种可行的实施方式中，所述锂离子电极片的孔隙率≥35％。
第三方面，本申请还提供一种锂离子电池，包括上述的电极片或由上述的制备方法制得的电极片。
本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：
本申请提供的一种电极片的制备方法使用两种不同接触角的活性材料制备得到，其中第一种活性材料的接触角θ1大于0°且小于等于40°，第二种活性材料的接触角θ2大于等于50°且小于等于90°，两者混合得到一种电极活性材料，第一种活性材料接触角小，浸润性好，在制备电极片时，将优先被溶剂浸润，而第二种活性材料的接触角大，界面张力大，在制备电极片时，会形成被颗粒簇包围的液滴，与第一种活性材料形成液体桥接网络，将带有此液体桥接网络结构的悬浮浆料涂布干燥后能得到表面布满毛细孔的多孔电极片。
本申请提供的一种电极片，电极片上存在毛细孔，且至少一部分毛细孔能从电极片的表面延伸至电极片的内部，这样的结构有利于锂离子的传输。在相同的压实密度下，能提高锂离子电极片的孔隙率，可明显降低锂离子电极片的吸液时间，进而提高锂离子传输速率，改善锂离子电池的电性能。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
图1为本申请实施例1得到的电极片在辊压之前的扫描电镜图；
图2为本申请实施例1得到的电极片在辊压之后的扫描电镜图；
图3为本申请对比例1得到的电极片在辊压之前的扫描电镜图；
图4为本申请对比例1得到的电极片在辊压之后的扫描电镜图；
图5为本申请实施例1和对比例1得到的电极片的孔径分布对比图；
图6为本申请实施例1得到的电极片吸液测试图；
图7为本申请对比例1得到的电极片吸液测试图；
图8为本申请实施例1和对比例1得到的电极片制备出的全电池的循环性能对比图。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
具体实施方式
以下所述是本发明实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明实施例的保护范围。
第一方面，本申请提供一种电极片的制备方法，电极片使用第一活性材料和第二活性材料作为原料制得，第一活性材料的接触角为θ1，第二活性材料的接触角为θ2，其中0°＜θ1≤40°，50°≤θ2≤90°。
可选地，第一活性材料的接触角θ1可以是1°、5°、8°、10°、12°、15°、18°、20°、25°、30°、35°或40°等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。第二活性材料的接触角θ2可以是50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°或90°等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。
在上述方案中，电极片使用两种不同接触角的活性材料制备得到，其中第一种活性材料的接触角θ1大于0°且小于等于40°，第二种活性材料的接触角θ2大于等于50°且小于等于90°，两者混合得到一种电极活性材料，第一种活性材料接触角小，浸润性好，在制备电极片时，将优先被溶剂浸润，而第二种活性材料的接触角大，界面张力大，在制备电极片时，会形成被颗粒簇包围的液滴，与第一种活性材料形成液体桥接网络，将带有此液体桥接网络结构的悬浮浆料涂布干燥后能得到表面布满毛细孔的多孔电极片。
下面详细介绍本方案：
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，第一活性材料和第二活性材料均为阴极材料时，第一活性材料的吸油值为12-20mL/100g，例如12mL/100g、14mL/100g、16mL/100g、18mL/100g、20mL/100g，第二活性材料的吸油值为3-10mL/100g，例如3mL/100g、4mL/100g、6mL/100g、8mL/100g、10mL/100g；当第一活性材料和第二活性材料均为阳极材料时，第一活性材料的吸油值为45-80mL/100g，例如45mL/100g、50mL/100g、60mL/100g、70mL/100g、80mL/100g第二活性材料的吸油值为30-39mL/100g，例如30mL/100g、32mL/100g、34mL/100g、36mL/100g、39mL/100g。
上述实施方式中，吸油值测量方法包括如下步骤：
(a)称取一定重量的固体粉料样品放入混合室；
(b)将溶剂(例如邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、亚麻仁油、去离子水、N-甲基吡咯烷酮、无水乙醇和丙酮中的任意一种，)用某一恒定速度滴在固体粉料样品上并用两个马达驱动旋转翼同时搅拌；
(c)随着固体粉料样品对溶剂吸收量的增加，混合物从自由流动状态变成一种半塑性团聚物，在此过程中，混合物的粘度逐渐增大并出现峰值；
(d)测量终点是由粘度特性变化产生的扭矩达到设定值或达到从扭矩曲线获得的最大扭矩的恒定百分比时滴加溶剂的重量来计算试样对溶剂的吸油值(mL/100g)，计算公式为：D为：吸油值，单位为mL/100g；V为：固体粉料样品吸收溶剂的体积，单位为mL；m为：固体粉料样品的质量，单位为g。
上述实施例中，阴极材料包含三元材料、磷酸铁锂中的至少一种，阳极材料包含人造石墨、天然石墨、氧化亚硅和硅碳中的至少一种。
上述实施例中，将活性材料的吸油值限定在一定范围，更有利于活性材料与溶剂之间充分润湿，形成毛细孔。
作为本申请可选的技术方案，制备方法包含配料、涂布、烘干和辊压中的任何一个或多个的组合。
可以理解地，制备方法中通过配料过程可以得到电极浆料，将得到的电极浆料转移至涂布机上进行涂布，再烘干，最后辊压。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，配料过程具体为：将包含第一活性材料、第二活性材料、导电剂、粘合剂和溶剂混合均匀。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，配料过程具体为：将第一活性材料和第二活性材料混合均匀得到电极活性材料；再将电极活性材料与导电剂、粘合剂和溶剂混合均匀制备得到电极浆料。
可选地，导电剂可选自石墨、炭黑、石墨烯、碳纳米管导电纤维、金属粉末、导电须晶、导电金属化合物、导电高分子中的至少一种。具体地，导电剂可以包括科琴黑(超细导电碳黑，粒径为30-40nm)、SP(Super P，小颗粒导电碳黑，粒径为40-50nm)、S-O(超微细石墨粉，粒径为0.5-2μm)、KS-6(大颗粒石墨粉，粒径为3μm)、乙炔黑、VGCF(气相生长碳纤维，管径为100-300nm)。
可选地，粘合剂可以选自聚乙烯醇(PVA)、聚四氟乙烯(PTFE)、羧甲基纤维素钠(CMC)、聚烯烃类(如PP、PE以及其他的共聚物)、聚偏氟乙烯(PVDF)、改性SBR橡胶中的一种。
可选地，溶剂的类型可以根据活性材料的种类进行选择，具体地，溶剂可选自N-甲基吡咯烷酮或水。
具体地，可以将电极活性材料、导电剂、粘合剂按比例混合，加入到溶剂中，采用双行星真空搅拌机在转速为800r/min-1200r/min下搅拌5h-8h得到电极浆料。
结合第二方面，在一种可行的实施方式中，接触角指的是活性材料与溶剂之间的接触角。
可以理解地，接触角θ1是第一活性材料与溶剂之间的接触角。接触角θ2是第二活性材料与溶剂之间的接触角。
结合第二方面，在一种可行的实施方式中，溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)或水。
可选地，水可以为去离子水。可以理解地，电极活性材料用作阴极活性材料时，溶剂为N-甲基吡咯烷酮，电极活性材料用作阳极活性材料时，溶剂为水。
结合第二方面，在一些实施方式中，第一活性材料与第二活性材料的质量百分比为(10-80)：(90-20)。
在一些实施方式中，第一活性材料和第二活性材料各自独立的包括三元材料、磷酸铁锂、人造石墨、天然石墨、氧化亚硅或硅碳中的一种。
在一些实施方式中，电极活性材料、导电剂、粘合剂和溶剂的质量比为95-99：1-3：0.8-2.0：30-48。
可选地，第一活性材料与第二活性材料的质量百分比可以为80：20、70:30、60:40、50:50、40:60、30:70、20:80或10:90等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。可以理解地，通过对电极活性材料中第一活性材料和第二活性材料的质量百分比的合理选择，使得到的电极活性材料与溶剂在制备电极片过程中能形成更加稳定的液体桥接网络结构，进而使将带有此液体桥接网络结构的悬浮浆料涂布干燥后得到的多孔电极片具有理想的毛细孔结构。
可选地，第一活性材料为三元材料、磷酸铁锂、人造石墨、天然石墨、氧化亚硅或硅碳中的一种；第二活性材料为三元材料、磷酸铁锂、人造石墨、天然石墨、氧化亚硅或硅碳中的一种。
第一活性材料可以为多晶高镍三元材料，可选地，多晶高镍三元材料的化学式为Lia1(Nix1Coy1Mnz1)O2-b1Nb1，其中，0.95≤a1≤1.2，0.5＜x1＜1，0＜y1＜1，x1+y1+z1＝1，0≤b1≤1，Nb1选自F、P、S中的一种或几种，具体地，多晶高镍三元材料可以为市售的NCM622、NCA811、NCM88。第二活性材料可以为单晶高镍三元材料，可选地，单晶高镍三元材料的化学式为Lia2(Nix2Coy2Mnz2)O2-b2Nb2，其中，0.95≤a2≤1.2，0＜x2＜1，0＜y2＜1，x2+y2+z2＝1，0≤b2≤1，Nb2选自F、P、S中的一种或几种。具体地，单晶高镍三元材料可以为市售的NCM622-S、NCM811-S、NCM88-S。
可选地，电极活性材料、导电剂、粘合剂和溶剂的质量比可以为95:1:0.8:30、96:2:1:35、98:3:1.2:40或99:1:2.0:48等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。可以理解地，通过对电极活性材料、导电剂、粘合剂和溶剂的质量比进行合理选择，能够得到流变性更好，孔隙分布更加均匀，分散更均匀的多孔电极浆料。
第二方面，本申请还提供一种使用第一方面的制备方法得到的电极片，电极片上存在毛细孔，至少一部分毛细孔从电极片的表面延伸至电极片内部。
在上述方案中，电极片上存在毛细孔，且毛细孔能从电极片的表面延伸至电极片的内部，这样的结构有利于锂离子的传输。在相同的压实密度下，能提高锂离子电极片的孔隙率，可明显降低锂离子电极片的吸液时间，进而提高锂离子传输速率，改善锂离子电池的电性能。
下面详细介绍本方案：
作为本申请可选的技术方案，毛细孔的直径为1μm-8μm。
可选地，毛细孔的直径可以为1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm或8μm等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。可以理解地，当毛细孔的直径小于1μm时，毛细孔的直径过小，电极片的孔隙率的提升不明显，使得锂离子传输速率得不到提升，当毛细孔的直径大于8μm时，毛细孔的直径过大，可能会导致“漏箔”现象发生，制得的电池可能发生析锂，影响电池安全。
结合第二方面，在一种可行的实施方式中，电极片的孔隙率≥35％。
可选地，电极片的孔隙率可以为35％、40％、45％、50％或55％等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。可以理解地，这样范围的孔隙率可明显降低电极片的吸液时间，保证吸液时间可缩短10％以上，能提高锂离子传输速率，改善锂离子电池的电性能。
第三方面，本申请还提供一种锂离子电池，包括上述的电极片和由上述制备方法制备得到的电极片。
下面分多个实施例对本申请实施例进行进一次的说明。其中，本申请实施例不限定于以下的具体实施例。在保护范围内，可以适当的进行变更实施。
实施例1
一种电极片的制备方法包括如下步骤：
选择多晶高镍三元材料LiNi0.88Co0.06 Mn0.06O2作为第一活性材料，单晶高镍三元材料LiNi0.88Co0.06 Mn0.06O2作为第二活性材料，将第一活性材料和第二活性材料按照质量百分比为70:30进行混合得到电极活性材料，其中第一活性材料与溶剂NMP的接触角θ1为18°，第二活性材料与溶剂NMP的接触角θ2为82°。其中，接触角θ1和θ2采用原位接触角测试法测试，原位接触角测试方法如下：将液体样品通过注射系统自动滴出，液滴滴于固体样品表面，通过显微镜头与相机获得液滴的外形图像，再运用数字图像和数学运算将图像中的液滴的接触角计算出来。仪器名称：OCA15EC视频光学接触角测量仪。
将得到的电极活性材料与导电剂SP、粘结剂PVDF5130、NMP按97.0：2.0：1.2：38.8的比例混合，采用双行星真空搅拌机进行配料，得到固含量为72.1％，粘度为5600mPa.s的合格阴极浆料。
将此合格浆料转移至涂布机进行涂布、干燥，得到具有毛细孔的电极片，将得到的电极片进行扫描电镜测试，测试结果如图1所示，再辊压，得到具有一定压实密度的电极片，将得到的电极片进行扫描电镜测试，测试结果如图2所示。
实施例2
与实施例1相比，除了电极活性材料中第一活性材料与溶剂NMP的接触角θ1为1°，第二活性材料与溶剂的接触角θ2为90°，其他同实施例1。
实施例3
与实施例1相比，除了电极活性材料中第一活性材料与溶剂NMP的接触角θ1为40°，第二活性材料与溶剂的接触角θ2为50°，其他同实施例1。
实施例4
与实施例1相比，除了电极活性材料中第一活性材料与溶剂NMP的接触角θ1为25°，第二活性材料与溶剂的接触角θ2为75°，其他同实施例1。
实施例5
与实施例1相比，除了电极活性材料中第一活性材料与溶剂NMP的接触角θ1为32°，第二活性材料与溶剂的接触角θ2为82°，其他同实施例1。
实施例6
与实施例1相比，除了电极活性材料中第一活性材料与第二活性材料的重量百分比为80:20，其他同实施例1。
实施例7
与实施例1相比，除了电极活性材料中第一活性材料与第二活性材料的重量百分比为10:90，其他同实施例1。
实施例8
与实施例1相比，除了电极活性材料中第一活性材料与第二活性材料的重量百分比为40:60，其他同实施例1。
实施例9
与实施例1相比，除了电极活性材料与导电剂SP、粘结剂PVDF5130、NMP按95.0：3.0：2.0：48.0比例混合，其他同实施例1。
实施例10
一种电极片的制备方法包括如下步骤：
选择人造石墨1作为第一活性材料，人造石墨2作为第二活性材料，将第一活性材料和第二活性材料按照质量百分比为60:40进行混合得到电极活性材料，其中第一活性材料与溶剂水的接触角θ1为18°，第二活性材料与溶剂水的接触角θ2为56°。
将得到的电极活性材料与导电剂SP、粘结剂CMC、SBR、去离子水按97.0：1.0：1.4：1.8：140.0的比例混合，采用双行星真空搅拌机进行配料，得到固含量为41.7％，粘度为3100mPa.s的合格阳极浆料。
将此合格浆料转移至涂布机进行涂布、干燥，再辊压，得到具有一定压实密度的电极片。
对比例1
与实施例1相比，除了电极活性材料为第一活性材料，其他同实施例1。将辊压前的电极片进行扫描电镜测试，测试结果如图3所示，再辊压，得到具有一定压实密度的电极片，将得到的电极片进行扫描电镜测试，测试结果如图4所示。
对比例2
与实施例1相比，除了电极活性材料为第二活性材料，其他同实施例1。
对比例3
与实施例1相比，除了电极活性材料为第二活性材料，且第二活性材料与溶剂的接触角为95°，其他同实施例1。
对比例4
与实施例10相比，除了第二活性材料的接触角θ为32°，其他同实施例10。
效果分析
对上述实施例及对比例中得到的电极片进行如下性能测试：
1、孔径分布测试：孔隙率测试方法(参考GB/T 21650.1-2008压汞法和气体吸附法测定固体材料孔径分布和孔隙度第1部分)其中，仪器名称为AutoPore9510压汞仪，型号为Micromeritics AutoPore 9510。测试方法如下：
(1)备样：将样品在高温下干燥，具体温度和时间根据材料特性及客户要求进行选择；
(2)样品称重：双面正极片2.25±0.05g，双面负极片0.15±0.05g，极片宽度裁剪为10mm左右；
(3)加载样品：将样品放入膨胀计中；
(4)密封膨胀计：用阿皮松真容密封酯密封在头部磨口密封玻璃面上；
(5)安装膨胀计，进行低压分析；
(6)高压分析。将膨胀计从低压站口取出安装到高压仓内进行高压分析。
2、吸液性测试：仪器名称为移液器P100(10-100uL)。按工艺压实密度要求辊压极片，再将极片裁剪成长200mm，宽30mm的长方形；将校准好的移液器吸入电解液(10uL)并垂直滴到极片表面，同时按下秒表开始计时；待电解液完全扩散后终止，记录总时间为极片的吸液时间。
3、循环性能测试：将上述实施例1-9、对比例1-3得到的电极片与常规石墨阳极极片(由人造石墨、SP、CMC、SBR按照96.0:1.0:1.4:1.6的比例制得)匹配进行电池组装、注液、化成、分容，得到电池；将上述实施例10和对比例4得到的电极片与常规阴极极片(由LiNi0.88Co0.06 Mn0.06O2、SP、CNT、PVDF按照97.3:1.0:0.5:1.2的比例制得)匹配进行电池组装、注液、化成、分容，得到电池；采用新威尔5V6A电池检测柜测试电池的电化学性能，电压范围为3.0-4.2V，充放电电流为1C，1500周循环保持率＝第1500次放电比容量/首次放电电比容量，克容量(测试参数)＝电池分容容量/活性材料重量，活性材料重量包括第一活性材料和第二活性材料的总重量。
表1实施例和对比例得到的电极片基本性能对比表
表2实施例和对比例得到的电极片制备出的全电池基本性能对比表
由表1的实施例1-10与对比例1-4得到的实验结果同时结合图5可以看出，采用本申请的制备方法制备的电极片孔隙率达35％以上，且孔径分布在1μm-8μm范围，而以单一的第一活性材料作为电极活性材料制得的电极片孔隙率为32％，明显低于本申请的电极片的孔隙率，且孔径分布在0-1μm范围，小于本申请的电极片的孔径分布范围。以单一的第二活性材料作为电极活性材料制得的电极片孔隙率可达43.5％，明显高于本申请的电极片的孔隙率，但孔径分布在2-15μm范围，大于本申请的电极片的孔径分布范围，会导致“漏箔”现象发生，制得的电池可能发生析锂，影响电池安全。当选择的电极活性材料与溶剂的接触角大于90°时，制得的浆料由于与溶剂的浸润性不好，导致浆料沉降。当选择接触角都在0-40°的范围内但具体接触角数值不同的两种人造石墨制备成阳极片，得到的阳极极片未观察到毛细孔现象，孔隙率明显偏低，首效及正极克容量低于发明实施例，常温循环寿命缩短。由表2实施例1-10实验结果可以看出，由本申请的电极片制备的全电池电容量、首次效率和电池循环性能优异。由实施例1与对比例1-3的实验结果可以看出，本申请的电极片制备的全电池电容量、首次效率和电池循环性能明显优于以单一的第一活性材料或单一的第二活性材料作为电极活性材料制得的电极片，说明本申请的电极片能有效提升全电池的电性能。
由图1-图4的扫描电镜图可以看出，本申请实施例1得到的电极片在未辊压时，电极片表面就布满毛细孔，且毛细孔的分布均匀，在辊压后电极片表面的毛细孔清晰可见。本申请对比例1得到的电极片在未辊压时，电极片表面未观察到明显的毛细孔，在辊压后电极片表面能见到几个毛细孔，毛细孔的数量明显少于本申请实施例1得到的电极片。
通过对本申请实施例1和对比例1得到的电极片分别进行吸液性测试，发现本申请实施例1得到的电极片在吸液时间为120s时，液体已经均匀地向四周扩散，如图6所示。而本申请对比例1得到的电极片在吸液时间为220s时，液体扩散仍然不均匀，如图7所示。由此可以得出，采用本申请的电极活性材料来制备电极片，能够缩短电极片的吸液时间，进而能提高电极片的吸液速度，使得电池容量增加，电池循环寿命提高。
由图8的全电池的循环性能对比图可以看出，采用本申请实施例的电极片制备的全电池具有优异的电循环性能。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种电极片的制备方法，其特征在于，所述电极片使用第一活性材料和第二活性材料作为原料制得，所述第一活性材料的接触角为θ1，所述接触角θ1表示第一活性材料与第一溶剂之间的接触角，所述第一溶剂包括N-甲基吡咯烷酮，所述接触角θ2是第二活性材料与第二溶剂之间的接触角，所述第二溶剂包括N-甲基吡咯烷酮，所述第二活性材料的接触角为
θ2，其中18°≤θ1≤40°，75°≤θ2≤90°；
所述电极片的制备方法包括配料，所述配料过程具体为：将包含所述第一活性材料、所述第二活性材料、导电剂、粘合剂和溶剂的混合物混合均匀，所述电极片的孔隙率≥35％。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一活性材料和所述第二活性材料均为阴极材料时，所述第一活性材料的吸油值为12-20mL/100g，所述第二活性材料的吸油值为3-10mL/100g；所述第一活性材料和所述第二活性材料均为阳极材料时，所述第一活性材料的吸油值为45-80mL/100g，所述第二活性材料的吸油值为30-39mL/100g。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包含在所述配料之后进行涂布、烘干和辊压中的任何一个或多个的组合。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述配料过程具体为：将所述第一活性材料和所述第二活性材料混合均匀得到电极活性材料；再将所述电极活性材料与导电剂、粘合剂和溶剂混合均匀制备得到电极浆料。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少满足以下特征(1)～(3)中的一种：
(1)所述第一活性材料与所述第二活性材料的质量百分比为(10-80)：(90-20)；
(2)所述第一活性材料和所述第二活性材料各自独立的包括三元材料、磷酸铁锂、人造石墨、天然石墨、氧化亚硅和硅碳中的至少一种；
(3)所述电极活性材料、所述导电剂、所述粘合剂和所述溶剂的质量比为95-99：1-3：0.8-2.0：30-48。
6.一种如权利要求1-5任一所述制备方法得到的电极片，其特征在于，所述电极片上存在毛细孔，至少一部分所述毛细孔从所述电极片的表面延伸至所述电极片内部。
7.如权利要求6所述的电极片，其特征在于，所述毛细孔的直径为1μm-8μm。
8.一种锂离子电池，其特征在于，包括由权利要求1-5任一项所述的制备方法制得的电极片或由权利要求6-7任一项所述的电极片。
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