[发明专利]锂离子电池及其负极片的制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池负极片的制备方法，其包括以下步骤：1)将发泡剂包覆于体积效应明显的第一负极活性物质表面，制得包覆有发泡剂的第一负极活性物质；2)将步骤1)中制得的包覆有发泡剂的第一负极活性物质、碳材料、粘结剂、导电剂按比例加入不溶解发泡剂的第一溶剂中，充分搅拌后得到负极浆料；以及3)将步骤2)中制得的负极浆料均匀涂布于负极集流体上，经热处理除去发泡剂后得到负极片。此外，本发明还公开了一种锂离子电池。本发明锂离子电池负极片的制备方法可以有效降低负极中含有体积效应明显的第一负极活性物质的锂离子电池在充放电过程中的膨胀，改善锂离子电池的循环性能，提升锂离子电池的能量密度。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，更具体地说，本发明涉及一种锂离子电池及其负极片的制备方法，其可减小负极中含有体积效应明显的可嵌锂活性物质的锂离子电池的循环膨胀。

背景技术

近年来，随着智能手机、平板电脑、可穿戴设备的普及，对消费类锂离子电池的能量密度的要求也越来越高。

硅基、锡基材料由于容量大和脱/嵌锂电位低，是下一代高能量密度锂离子电池负极活性物质的理想材料。但是，此类材料在脱/嵌锂过程中存在严重的体积膨胀和收缩，会造成材料结构的破坏、活性物质颗粒的破碎和从集流体上脱落，引起锂离子电池变形、膨胀和电化学性能的急剧恶化，因此难以在商业上获得应用。

为了克服上述缺陷，一种有效的方法是将此类容量大但体积效应明显的材料与碳材料混合后作为负极活性物质制备负极片。与单纯的碳材料作为负极活性物质相比，上述混合负极活性物质不仅能保持良好的循环性能，还可有效地提高放电容量，提升能量密度。但是，在制备负极片时，不同种类的负极活性材料在嵌/脱锂过程中的体积变化不一致，例如，硅、锡基活性材料的体积变化要远远大于碳材料的体积变化，导致负极片的内部结构不稳定，因此仍然不能有效抑制锂离子电池长期充放电循环后的膨胀变形。

有鉴于此，确有必要提供一种能够有效抑制锂离子电池膨胀变形的锂离子电池及其负极片的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种能够有效抑制锂离子电池膨胀变形的锂离子电池及其负极片的制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种锂离子电池负极片的制备方法，其包括以下步骤：

1)将发泡剂包覆于体积效应明显的第一负极活性物质表面，制得包覆有发泡剂的第一负极活性物质；

2)将步骤1)中制得的包覆有发泡剂的第一负极活性物质、碳材料、粘结剂、导电剂按比例加入不溶解发泡剂的第一溶剂中，充分搅拌后得到负极浆料；以及

3)将步骤2)中制得的负极浆料均匀涂布于负极集流体上，经烘干、静置、冷压、热处理除去发泡剂后得到负极片。

作为本发明锂离子电池负极片的制备方法的一种改进，所述第一负极活性物质为硅(Si)、锡(Sn)、锗(Ge)、锑(Sb)的单质、合金或化合物中的一种或多种，所述合金指包含硅、锡、锗或锑中至少一种元素的合金，所述化合物指包含硅、锡、锗或锑中至少一种元素的化合物。

作为本发明锂离子电池负极片的制备方法的一种改进，所述发泡剂选自偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、N,N-二亚硝基五亚甲基四胺、苯磺酰肼、对甲苯磺酰氨基脲中的一种或多种。

作为本发明锂离子电池负极片的制备方法的一种改进，所述发泡剂体积为第一负极活性物质体积的80％-120％。

作为本发明锂离子电池负极片的制备方法的一种改进，所述第一溶剂为水。

作为本发明锂离子电池负极片的制备方法的一种改进，所述热处理的温度为80-250℃。热处理的温度需要高于发泡剂的分解温度，才能使第一活性物质周围出现空隙，为第一活性物质提供膨胀空间。