[发明专利]一种卷绕式锂离子电池负极极片的制备方法

说明书

本发明专利属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种卷绕式锂离子电池负极极片的制备方法，所述卷绕式锂离子电池负极极片由活性材料浆料涂覆于负极集流体上后经干燥、辊压、分切制备而成，涂覆于负极集流体上的活性材料浆料干燥后形成活性材料层，所述活性材料浆料按重量百分比，包括硅碳复合材料96.5％、炭黑1％、碳纤维混合导电剂0.5％、丁苯橡胶1％和羧甲基纤维素钠1％；所述活性材料层的表面开设有负极极片宽度方向的凹槽。本发明通过在卷绕式锂离子电池负极极片上设置凹槽，具有易于成型、为电解液浸润提供了更多的空间与通道，延长锂离子电池的使用寿命的优点。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种卷绕式锂离子电池负极极片的制备方法。

背景技术

锂离子电池因能量密度高、平均开路电压高、无记忆效应、自放电小和循环寿命长等优点已广泛应用于移动电源、便携式电器以及汽车领域。卷绕式锂离子电池，以其自动化程度高、工艺成熟，稳定而长期被应用，但采用卷绕方式制成的电芯，内部存在应力，难以释放，使得电芯容易变形，卷绕裸电芯良品率低。此外，锂离子电池在长期的充放电过程，伴随着锂离子的嵌入和脱出，导致电池内部应力集中而加剧变形，使电池内部材料接触界面不良，从而降低锂离子电池的使用寿命，严重情况下，还会产生析锂等安全隐患。

石墨材料是目前应用最为广泛的负极材料之一，其理论比容量约为372m·Ah/g，其制备成的电池在充放电过程中会存在至少30％的体积膨胀。随着锂离子电池朝向更高容量、更长的循环稳定的发展，更高比能量的硅碳负极材料被开发、应用。硅负极具有低放电电位、高充电容量(理论4200m·Ah/g)，有望成为下一代高能量密度锂离子电池负极材料。然而，不管是现在广泛使用的石墨负极还是比容量更高的硅基负电极(锂离子嵌入/脱出过程的体积膨胀300％以上，材料颗粒的破碎、粉化以及活性物质与导电剂接触差引起电化学性能失效)，在多次充放电过程中普遍存在膨胀问题，而加剧卷绕电池极片变形，导致极片接触界面不均匀，而使电池循环寿命大大衰减。

发明内容

为了解决以上问题，本发明的目的在于提供一种卷绕式锂离子电池负极极片的制备方法，该方法制备得到的负极能够改善锂离子电池卷的形变引起的界面接触不良与提高电池注液量、浸润性的问题，提升电池循环使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：卷绕式锂离子电池负极极片的制备方法，卷绕式锂离子电池负极极片由活性材料浆料涂覆于负极集流体后经干燥、辊压、分切制备而成，涂覆于负极集流体上的活性材料浆料干燥后形成活性材料层，所述活性材料浆料按重量百分比，包括硅碳复合材料96.5％、炭黑1％、碳纤维混合导电剂0.5％、丁苯橡胶1％和羧甲基纤维素钠1％；所述活性材料层的表面开设有沿负极极片宽度方向的凹槽。

本发明较好的技术方案为：所述凹槽包括直线状凹槽和弯曲状凹槽，位于所述卷绕式锂离子电池负极极片弯曲部位的活性材料层的凹槽为直线状凹槽，位于所述卷绕式锂离子电池负极极片非弯曲部位的活性材料层的凹槽为弯曲状凹槽。凹槽为电芯的电解液浸润提供了更多的空间与通道，能够提高电池性能。

本发明更好的技术方案为：所述的凹槽的长度为负极极片宽度的80％～100％且位于负极极片宽度方向的居中位置，且所述凹槽的宽度为0.1mm～5mm，且所述凹槽的深度为活性材料层厚度的50％～85％。

本发明所涉及一种卷绕式锂离子电池负极极片的制备方法，具有以下优点：

(1)本发明利用在负极极片活性材料层表面构筑凹槽，以释放卷绕过程中的应力，提升卷绕电芯电极材料之间的贴合度，改善锂离子电池循环过程中界面接触不良问题，降低析锂风险。

(2)利用脉冲激光蚀刻技术能够高效、精确控制负极极片活性涂层表面凹槽的长度、宽度、深度，可根据卷绕电芯的尺寸进行灵活调整，以保证裸电芯层之间的最佳贴合度。