[发明专利]一种防过充低温倍率型负极极片及其制造方法和基于其的锂离子电池

说明书

本发明公开了一种防过充低温倍率型负极极片及其制造方法和基于其的锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。通过在负极集流体上，将复合添加剂浆料与负极浆料混合均匀后涂覆，或者将复合添加剂浆料和负极浆料分层涂覆，得到涂覆后的极集流体；将所得涂覆后的极集流体干燥，然后压实制得防过充低温倍率型负极极片；其中，复合添加剂浆料的各组分以质量百分数计，防过充添加剂为0.1％～4％、导电添加剂为1％～6％、导热添加剂为1％～6％、分散剂为0.1％～1％，其余为溶剂。采用上述方法制得的防过充低温倍率型负极极片和基于其的锂离子电池，兼具优异的低温放电性能、倍率放电性能和良好的防过充安全性能的锂离子电池，是解决上述问题的关键。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种防过充低温倍率型负极极片及其制造方法和基于其的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于具有高能量密度和长循环寿命等显著优点，在日常生产和生活中得到了越来越广泛的应用。但由于锂离子电池使用的电池正负极活性材料的电势差普遍都在2V以上，只能使用电化学窗口更宽的有机溶剂电解液体系，其在极端工况下，比如过充放和过热情况下，容易引起有机电解液的燃烧，造成严重的安全事故。同时，由于锂离子电池负极材料多使用石墨类、硅碳复合材料和氧化亚硅材料，其在低温工况下和高倍率工况下动力学性能缓慢，造成性能严重衰退。

通过在电解液中加入防过充添加剂，是一种有效解决过充安全性问题的手段。但是其加入量与电池注液量密切相关，无法准确与单位面积极片相匹配、相协调。通过使用低温电解液，并提高负极极片导电剂含量，可以有效提高其低温倍率性能，但是其散热性能往往不理想，在低温工况或高倍率工况下循环寿命较差。

此外，常规锂离子电池低温放电性能较差，在-10℃以下性能衰退严重，甚至无法放电；倍率性能不高，5C倍率持续放电时，即会因散热性能较差而造成较高的温升，存在热失控风险；同时，用户终端的滥用，可能造成锂离子电池过充电，从而引起燃烧、爆炸等安全事故。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种防过充低温倍率型负极极片及其制造方法和基于其的锂离子电池，同时解决常规锂离子电池存在的过充安全性问题、低温放电性能和高倍率放电时的导电性和散热性问题，并实现精确、可控的制造。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种防过充低温倍率型负极极片的制造方法，在负极集流体上，将复合添加剂浆料与负极浆料混合均匀后涂覆，或者将复合添加剂浆料和负极浆料分层涂覆，得到涂覆后的极集流体；将所得涂覆后的极集流体干燥，然后压实制得防过充低温倍率型负极极片；

其中，复合添加剂浆料的组分包括：防过充添加剂、导电添加剂、导热添加剂、分散剂和溶剂；以质量百分数计，防过充添加剂为0.1％～4％、导电添加剂为1％～6％、导热添加剂为1％～6％、分散剂为0.1％～1％，其余为溶剂。

优选地，防过充添加剂为1,4-二叔丁基-2,5二甲氧基苯。

优选地，导电添加剂选择多壁碳纳米管、单壁碳纳米管和石墨烯中的至少一种，作为纳米导电添加剂。

优选地，导热添加剂选自纳米氮化钛、纳米碳化钛、纳米氮化铝、纳米碳化硅中的至少一种，作为纳米导热添加剂。

优选地，分散剂为钛酸酯偶联剂和PVP的复合。

优选地，溶剂为甲醇、乙醇中的至少一种。

优选地，在负极集流体上，基于复合添加剂浆料与负极浆料混合均匀，制备防过充低温倍率型负极极片的具体步骤包括如下：向负极浆料中添加复合添加剂浆料，均匀分散后得到混合浆料；先采用单面涂覆工艺或者双面涂覆工艺，将所得混合浆料在负极集流体上涂布均匀，得到涂覆后的极集流体，然后将所得涂覆后的极集流体经干燥、碾压，制得防过充低温倍率型负极极片。