[发明专利]负极极片及其制备方法、锂离子电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种负极极片及其制备方法、锂离子电池及其制备方法。 

背景技术

锂离子电池具有高能量密度、高输出电压、高输出功率等优点，广泛应用于电子、交通、能源等领域。随着新能源行业的发展，高能量密度、高输出功率电池的开发，合金负极因其高容量，高能量密度，优异安全性能而成为新一代高容量负极材料发展的方向。然而，合金材料普遍存在充放电过程中伴随着巨大体积变化，使材料的内应力很大，容易造成电极材料的剥离，膜片的内阻显著增大，同时暴露的材料表面不断形成新的SEI膜，进而导致循环性能差；另外，电池壳体膨胀，变形等问题严重。在电池制造过程中，目前普遍采用的化成工艺，即首次充电过程。上述化成方法使负极材料在首次充电过程中持续体积膨胀累积，极片结构明显破坏，电池结构膨胀显著，性能大幅恶化，甚至还会导致析锂短路等安全问题。因而，控制极片结构的膨胀成为瓶颈。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种负极极片及其制备方法、锂离子电池及其制备方法，大幅减缓负极极片在锂离子电池化成过程中因膨胀而发生变形。

本发明提出一种负极极片；所述负极极片包括负极集流体，所述负极集流体的正反面上分别设置有多个硅碳活性材料层，所述多个硅碳活性材料层相互间分别由第一碳活性材料层隔离；所述硅碳活性材料层和第一碳活性材料层上设有第二碳活性材料层。

优选地，所述硅碳活性材料层和第一碳活性材料层的厚度为10μm-20mm；所述第二碳活性材料层的厚度为2μm-10mm。

优选地，所述硅碳活性材料层按重量100份计包括以下组分：80-97份硅碳活性物质、1-10份导电剂以及2-15份粘结剂；

所述碳活性材料层按重量100份计包括以下组分：80-97份碳活性物质、3-20份粘结剂。

优选地，所述碳活性物质中包含以下组分的一种或多种：碳纳米管、碳纤维、导电碳粉super-P、乙炔黑、石墨烯；

所述粘结剂包括以下组分的一种或多种：自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素、丁苯橡胶、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、聚丙烯酸。

本发明另提出一种负极极片的制作方法，包括：

步骤一、提供用于做负极集流体的箔片和硅碳活性材料；

步骤二、将所述硅碳活性材料涂覆于所述箔片的正反面上，使箔片正反面上分别形成多个硅碳活性材料层，且多个硅碳活性材料层相互间存在间隙；

步骤三、待涂覆有硅碳活性材料层的箔片干燥后，在其正反面上分别涂覆碳活性材料，使硅碳活性材料层间的间隙内、以及硅碳活性材料层上覆盖一层碳活性材料层；

步骤四、待涂覆有硅碳活性材料层和碳活性材料层的箔片干燥后，对所述箔片进行辊压、分条，得到锂离子电池负极极片。

优选地，所述负极集流体为糙面铜箔；所述硅碳活性材料层的厚度为10μm-20mm；所述硅碳活性材料层上覆盖的层碳活性材料层的厚度为2μm-10mm。

优选地，所述步骤二具体包括：

在负极集流体的箔片一面上固定一印刷网格筛，将所述硅碳活性材料涂覆于箔片上所述固定有印刷网格筛的一面上，取下所述印刷网格筛；

在负极集流体的箔片另一面上固定一印刷网格筛，将所述硅碳活性材料涂覆于箔片所述另一面上，取下所述印刷网格筛。

优选地，所述印刷网格筛的网孔均匀设置，所述网孔形状为方形、菱形、三角形或梅花形。

本发明另提出一种锂离子电池，包括负极极片；所述负极极片包括负极集流体，所述负极集流体的正反面上分别设置有多个硅碳活性材料层，所述多个硅碳活性材料层相互间分别由第一碳活性材料层隔离；所述硅碳活性材料层和第一碳活性材料层上设有第二碳活性材料层。

优选地，所述负极集流体为糙面铜箔；所述硅碳活性材料层和第一碳活性材料层的厚度为10μm-20mm；所述第二碳活性材料层的厚度为2μm-10mm。

优选地，所述硅碳活性材料层按重量100份计包括以下组分：80-97份硅碳活性物质、1-10份导电剂以及2-15份粘结剂；

所述碳活性材料层按重量100份计包括以下组分：80-97份碳活性物质、3-20份粘结剂。

优选地，所述碳活性物质中包含以下组分的一种或多种：碳纳米管、碳纤维、导电碳粉super-P、乙炔黑、石墨烯；