[发明专利]耐过充负极及其制备方法、锂离子电池

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种耐过充负极及其制备方法和应用。所述耐过充负极包括耐过充涂层和负极片；所述耐过充涂层为聚氧化乙烯基聚合物，设置在所述负极片的两个表面上。所述聚氧化乙烯基聚合物包含聚氧化乙烯、磺酰亚胺锂盐、双三氟甲基磺酰亚胺锂和/或双氟磺酰亚胺锂、以及六氟磷酸盐。通过刮涂的方式将耐过充涂层涂覆在负极片上。锂离子电池采用本发明所述的耐过充负极后，过充安全性能显著提升。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种耐过充负极及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池凭借其优良的性能被广泛应用在消费类电子产品、新能源汽车等多个领域，随着材料技术与工艺技术的不断发展，锂离子电池能量密度的不断提升对锂离子电池安全性能提出了更高的要求。过充是导致锂离子电池发生热失控的重要原因之一。一方面，过充会导致电池电压升高，电池中电极与电解液的反应加速。另一方面，过充会导致电池内部发生金属锂的沉积，电池易发生短路。

中国专利文献CN 110600678 A公开了一种耐过充极片和锂离子电池，提出了一种包含耐过充极片的锂离子电池，该方法通过极片的耐过充涂层对锂枝晶的消耗，来改善电池的过充安全性能。该方法可以提升锂离子电池过充安全性，但所使用的耐过充涂层成本高，不适用于实际的工业生产。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的第一个目的是提供一种耐过充负极，提高电池的过充安全性。本发明的第二个目的是提供上述耐过充负极的制备方法。本发明的第三个目的是是提供一种含有上述耐过充负极的锂离子电池。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下:

首先，本发明提供一种耐过充负极，所述耐过充负极包括耐过充涂层和负极片，所述耐过充涂层设置在所述负极片的两个表面上。所述耐过充涂层为聚氧化乙烯(PEO)基聚合物。

进一步的，所述聚氧化乙烯基聚合物包含PEO、磺酰亚胺锂盐、双三氟甲基磺酰亚胺锂（LiTFSI）和/或双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）、以及六氟磷酸盐。

进一步的，所述六氟磷酸盐选自Na、K、Rb、Cs的盐中的至少一种。

进一步的，所述耐过充涂层的厚度为5-120 μm。

进一步的，所述聚氧化乙烯基聚合物中PEO、双三氟甲基磺酰亚胺锂（LiTFSI）和/或双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）、六氟磷酸盐的摩尔量之比为10：1：(0.1-1)。

进一步的，所述负极片中负极活性物质、导电剂、负极粘结剂、增稠剂的质量比为(90-95):(2-4):(1-3):(1-3)。

进一步的，所述负极活性物质为石墨，粒径范围为3-50μm。

进一步的，所述负极粘结剂为丁苯橡胶，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠。

进一步的，所述导电剂为导电炭黑与导电石墨两种导电剂的混合，比例为1：(0.1-1)。

其次，基于同样的发明构思，本发明提供上述耐过充负极的制备方法，包括以下步骤：

高纯氩气环境中，将双三氟甲基磺酰亚胺锂（LiTFSI）和/或双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）以及六氟磷酸盐溶于乙腈或四氢呋喃、氯仿溶液，超声后磁力搅拌，加入聚氧化乙烯粉末，继续超声后磁力搅拌，得到耐过充涂层浆料；

将所述的耐过充涂层浆料均匀涂覆在负极片的两个表面，真空干燥，得到耐过充负极。

进一步的，上述制备方法中，所述的超声的时间为20-60min；所述的磁力搅拌的时间为4-24h。

进一步的，上述制备方法中，所述涂覆的方式为刮涂。

进一步的，上述制备方法中，所述真空干燥的温度为40-80℃，时间为8-16h。