[发明专利]一种复合负极极片及其制备方法

说明书

一种复合负极极片及其制备方法，属于动力锂离子电池技术领域。所述负极涂层包括负极内部涂层和负极外部涂层，所述负极内部涂层涂覆在集流体上，所述负极外部涂层涂覆在负极内部涂层上，所述负极内部涂层为水溶性涂层，所述负极外部涂层为油溶性涂层。本发明的优点为：在传统的石墨负极涂层中涂覆一层钛酸锂材料，可以提高电池的首效，进而提高电池的质量比能量密度；提高电池的快充能力、循环寿命及安全性能。

技术领域

本发明属于动力锂离子电池技术领域，具体涉及一种复合负极极片及其制备方法。

背景技术

随着新能源电动汽车应用的普及，人们对新能源电动汽车的续航能力、快速充电能力及安全性能提出了越来越高的要求。目前动力锂离子电池用的负极材料主要为石墨类材料，由于其嵌锂电位在0.1V(VS.Li)左右，因此在循环过程中很容易析锂，造成循环寿命低，且容易发生安全事故。同时，常规负极石墨为二维层状结构，层间距为0.335nm，较小的层间距使得锂离子的扩散速率较低，倍率性能较差。在快速充电的条件下，锂离子易在石墨表面沉积形成锂枝晶。随着循环次数的增加，电池容量快速衰减，且锂枝晶的不断生长会刺穿隔膜造成电池内部短路，最终导致安全事故发生。

为了提高动力电池的快充能力，常规的方法是通过降低正负极片的活性物质负载量或在碳材料表面进行包覆硬碳来达到提高锂离子电池的快充能力，但会造成锂离子电池的能量密度下降，同时在循环过程中副反应的发生导致其循环寿命下降。

发明内容

本发明的目的是为了解决锂离子电池能量密度和循环寿命下降的问题，提供一种具有高安全快充型动力复合负极极片及其制备方法，该方法通过利用双层涂布技术，在负极表面涂覆一层钛酸锂(LTO)涂层。由于LTO具有良好的快充性能、安全性能，因此最终使得电池的快充能力及安全性能得到有效的提高。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种复合负极极片，包括集流体和负极涂层，所述负极涂层包括负极内部涂层和负极外部涂层，所述负极内部涂层涂覆在集流体上，所述负极外部涂层涂覆在负极内部涂层上，所述负极内部涂层为水溶性涂层，所述负极外部涂层为油溶性涂层。

进一步地，所述负极内部涂层由负极活性物质1、水溶性粘结剂、水溶性增稠剂、导电剂制备而成；所述负极活性物质1：水溶性粘结剂：水溶性增稠剂：导电剂的质量百分比为80.0％～98.0％：0.2％～10.0％：0.2％～10.0％：0％～8.0％。

进一步地，所述负极外部涂层由负极活性物质2、油溶性粘结剂、导电剂制备而成；所述负极活性物质2、油溶性粘结剂、导电剂的质量百分比为80.0％～98.0％：0.1％～15.0％：0.1％～10.0％。

一种上述复合负极极片的制备方法，所述方法步骤如下：

步骤一：将负极活性物质1、导电剂混合0.5～8h，得到混合均匀的干粉；加入15％～75％的水溶性增稠剂搅拌1～30min，使浆料呈面团状，然后继续搅拌0.5～8h，使浆料分散均匀；加入水溶性粘结剂及剩余的水溶性增稠剂搅拌0.5～10h，使浆料完全分散均匀；最后抽真空脱除气泡，使用100～300目的筛网过滤后得到负极内层浆料；

步骤二：将步骤一得到的负极内层浆料均匀地涂覆在集流体上，在烘箱中于30℃～200℃加热烘烤0.1～30min，使负极内层浆料中的部分溶剂水挥发，要求极片不能烘裂，同时极片不能由于太湿而造成粘辊，得到涂覆有负极内层浆料的集流体，在25℃～180℃下干燥0.5～12h，得到涂覆负极内部涂层的极片；

步骤三：将油溶性粘结剂、分散剂混合搅拌0.5～10h，使油溶性粘结剂完全均匀地分散；加入导电剂混合搅拌0.5～8h，使得导电剂完全分散均匀；加入负极活性物质2混合搅拌0.5～15h，使得负极活性物质2完全分散均匀；最后抽真空脱除气泡，使用100～300目的筛网对浆料进行过滤，得到负极外层浆料；