[发明专利]一种负极极片及锂离子电池

说明书

本发明公开了一种负极极片及锂离子电池，负极极片包括集流体、位于集流体表面的第一敷料层以及覆盖在第一敷料层表面的第二敷料层，所述第一敷料层的活性物质为硅或硅碳复合材料，所述第二敷料层的活性物质为人造石墨、天然石墨、软碳、硬碳中的一种或多种。本发明的负极极片可以改善硅负极或含硅材料负极电池的循环寿命，电芯经过200次循环后容量保持率达到88％以上。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种负极极片及锂离子电池。

背景技术

近年来，锂离子电池被广泛应用于新能源汽车。随着新能源汽车对电芯能量密度的要求越来越高，目前商业化的锂离子负极材料采用石墨类碳基材料，其理论比容量值仅为372mAh·g^-1，远远不能满足电动汽车对高比容量电池的需求。在众多非碳基负极材料中，硅以理论比容量(4200mAh·g^-1)得到了业界的极大关注。但是在实际的充放电过程中，硅材料的体积变化达到300％以上，如此剧烈的体积变化所产生的机械作用力会导致硅的严重粉化和从集流体上脱落，造成比容量的急剧下降，最终导致电池寿命的衰减。目前，业界大都从改善原材料的角度出发，采用纳米化、多孔化、硅碳复合、在硅材料表面上引入膨胀介质的方式来改善硅材料的循环寿命，但很少有学者或者研究人员从极片设计的角度上来进行研究。因此，非常有必要设计一种硅材料的负极极片，改善硅材料负极的循环寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种负极极片及锂离子电池，该极片可以改善硅负极或含硅材料负极电池的循环寿命。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种负极极片，包括集流体、位于集流体表面的第一敷料层以及覆盖在第一敷料层表面的第二敷料层，所述第一敷料层的活性物质为硅或硅碳复合材料，所述第二敷料层的活性物质为人造石墨、天然石墨、软碳、硬碳中的一种或多种。

进一步的技术方案为，所述第一敷料层中活性物质的质量占第二敷料层活性物质质量的5-15wt％，所述第一敷料层中活性物质质量与所述第二敷料层中活性物质的质量之和为所有敷料总重量的90-98wt％。

进一步的技术方案为，所述第一敷料层的宽度与所述第二敷料层的宽度之比为1:10-5:10。

进一步的技术方案为，所述第一敷料层的厚度为40-80μm，所述第二敷料层的厚度为100-240μm。

进一步的技术方案为，所述集流体为铜箔或泡沫铜，厚度为4.5um-20um。

进一步的技术方案为，所述集流体的宽度大于所述第二敷料层的宽度，所述集流体在所述第二敷料层的两侧设置有极耳。

进一步的技术方案为，所述第一敷料层和第二敷料层中的导电剂选自超细导电炭黑、碳纳米管、石墨烯、科琴黑、炭黑中的一种或者多种，所述导电剂在敷料层中的质量分数为1-3wt％。

进一步的技术方案为，所述第一敷料层和第二敷料层中的粘结剂选自羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚偏氟乙烯、聚丙烯酸的一种或者多种。

进一步的技术方案为，所述第一敷料层中粘结剂的质量分数为3-7wt％，所述第二敷料层中粘结剂的质量分数为2-5wt％。

该负极极片的制备方法具体为：

(1)配制A层敷料所需要的浆料，采用双面涂布的方式，在集流体表面进行涂布，涂布结束后进行烘烤，辊压，得到含有A敷料层的极片；

(2)配制B层敷料所需要的浆料，采用双面涂布的方式，在含有A敷料层的极片上进行B层浆料的涂敷，涂敷结束后进行烘烤，辊压，得到负极极片。

本发明还提供一种锂离子电池，包括正极极片、隔膜、电解液和负极极片，所述负极极片为前面所述的负极极片。