[发明专利]一种掺硅负极极片及包括该负极极片的锂离子电池

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种掺硅负极极片及包括所述负极极片的锂离子电池。本发明通过双层涂布设备，在负极集流体两侧分别涂覆两层硅材料掺混量不同的负极浆料，所述两层硅材料的涂覆不仅能够有效提高硅材料在负极材料中的比例进而达到提高能量密度的目的，同时电芯循环性能不劣于单层同比例掺硅负极。另一方面，两层浆料分别使用OI值(OI＝I₀₀₄/I₁₁₀，其中，I₀₀₄为石墨在X射线衍射时004晶面的峰强度，I₁₁₀为石墨在X射线衍射时110晶面的峰强度)不同的石墨材料，紧贴负极集流体的第一负极活性物质层的第一石墨的OI值大于远离负极集流体的第二负极活性物质层的第二石墨的OI值，这种设计能够有效提高负极的充电能力，进一步优化电芯的循环性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种掺硅负极极片及包括所述负极极片的锂离子电池。

背景技术

随着人们对手机、笔记本电脑等电子产品性能要求的逐步提高，锂离子电池的快速发展显得尤为重要。提高电池的能量密度，同时不损失循环性能，一直是锂电工作者们努力的目标。

在现有的锂离子电池负极双层涂布结构中，有一种底层采用掺硅负极、顶层采用纯石墨负极的设计，该结构制得的锂离子电池具备能量密度高且循环性能好的优点。但相比于单层涂布掺硅负极的常规极片，该设计中的结构因顶层采用纯石墨材料降低了负极的克容量。不仅如此，若想继续提高底层掺硅的比例，则会导致该负极极片循环性能急剧恶化，从而影响整个电池的循环性能。因此，提出一种既具有更高负极克容量，又不会进一步损失循环性能的掺硅负极片显得尤为重要。

发明内容

为了提高电芯的能量密度，使用高克容量的硅材料与石墨掺混作为负极主材是一种有效的解决方法。但由于硅材料的固有性质，随着其掺混量的提高，电芯循环性能急剧恶化，循环过程的膨胀率迅速增大，这一直是亟待解决的行业难题。

基于以上现象，本发明通过双层涂布设备，在负极集流体两侧分别涂覆两层硅材料掺混量不同的负极浆料，所述两层硅材料的涂覆不仅能够有效提高硅材料在负极材料中的比例进而达到提高能量密度的目的，同时电芯循环性能不劣于单层同比例掺硅负极。另一方面，两层浆料分别使用OI值(OI＝I₀₀₄/I₁₁₀，其中，I₀₀₄为石墨在X射线衍射时004晶面的峰强度，I₁₁₀为石墨在X射线衍射时110晶面的峰强度)不同的石墨材料，紧贴负极集流体的第一负极活性物质层的第一石墨的OI值大于远离负极集流体的第二负极活性物质层的第二石墨的OI值，这种设计能够有效提高负极的充电能力，进一步优化电芯的循环性能。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种负极极片，所述负极极片包括负极集流体、第一负极活性物质层和第二负极活性物质层，所述第一负极活性物质层设置在负极集流体表面，所述第二负极活性物质层设置在所述第一负极活性物质层表面；

其中，所述第一负极活性物质层包括第一负极活性物质，所述第一负极活性物质包括第一石墨和第一硅材料；

所述第二负极活性物质层包括第二负极活性物质，所述第二负极活性物质包括第二石墨和第二硅材料；

所述第一硅材料在第一负极活性物质层的质量占比大于所述第二硅材料在第二负极活性物质层的质量占比。