[发明专利]负极极片、其制备方法、电池及用电设备

说明书

本申请提供一种负极极片、其制备方法、电池及用电设备。负极极片包括：导电纤维布，作为负极极片的集流体；支撑层，形成于导电纤维布的表面，支撑层包括多个凸起单元，每个凸起单元包括多个针状凸起，同一个凸起单元的多个针状凸起呈放射状排布；以及活性材料层，包括多个活性部，每个活性部形成于一个针状凸起的表面，不同的活性部形成于不同的针状凸起的表面。本申请的负极极片，以导电纤维布作柔性电极材料基底，从而使得负极极片具有更好的柔韧性及弯曲性能等机械性能。同时，可以更好地改善活性材料层体积膨胀所导致的活性材料层坍塌或粉化的现象，且具有更好的循环稳定性，应用于电池时，可以更好的提高电池的寿命。

技术领域

本申请涉及电子领域，具体涉及一种负极极片、其制备方法、电池及用电设备。

背景技术

当前锂离子电池的电极材料通常为碳基材料、硅基材料和过渡金属氧化物，通过与导电剂和粘结剂混合形成浆料而涂覆在集流体上。在锂离子电池在反复充放电的过程中，由于在脱锂/嵌锂的过程中，集流体表面的活性材料会反复发生膨胀和收缩，在膨胀的过程中，活性材料的分子间或原子间等相互挤压，产生内应力，容易造成活性材料粉碎并与集流体发生脱离，影响锂离子电池的寿命。

发明内容

针对上述问题，本申请实施例提供一种负极极片，活性材料层的比表面更大，具有更好的电化学性能，导电纤维布作为集流体，具有更好的弯曲性能。

本申请实施例提供一种负极极片，其包括：

导电纤维布，作为所述负极极片的集流体；

支撑层，形成于导电纤维布的表面，所述支撑层包括多个凸起单元，每个所述凸起单元包括多个针状凸起，同一个所述凸起单元的所述多个针状凸起呈放射状排布；以及

活性材料层，包括多个活性部，每个所述活性部形成于一个所述针状凸起的表面，不同的所述活性部形成于不同的所述针状凸起的表面。

本申请实施例的负极极片采用导电纤维布作为集流体，在导电纤维布上形成放射状排布的针状凸起，在每个针状凸起的表面形成活性材料层。针状凸起具有很强的锚定性，从而与导电纤维布之间具有较强的结合力；相较于活性材料层直接形成于导电纤维布的表面来说，在导电纤维布表面先形成放射状排布的针状凸起，再在针状凸起的表面形成活性材料层，当负极极片应用于电池时，可以缩短离子的传输路径；针状凸起可以使得活性材料层具有更大的比表面积，能增大活性材料与电解质的有效接触面积，从而有效地提高活性材料层的电化学性能，例如充放电速度；再者，针状凸起呈放射状排布，相邻的针状凸起上的活性材料层具有更开阔的空间，在进行充放电时，可以更好地改善活性材料层体积膨胀所导致的活性材料层坍塌或粉化的现象，从而使得活性材料层可以更牢固的附着于针状凸起上，使得负极极片具有更好的循环性能，应用于电池时，可以更好的提高电池的寿命。再者，采用导电纤维布作为集流体，从而使得负极极片具有更好的柔韧性，可以有效改善负极极片的弯曲性能的机械性能。

进一步地，每个所述活性部包括多组活性子层，同一个活性部的所述多组活性子层沿着同一个所述针状凸起的延伸方向依次排布；每组活性子层包括多个活性片，同一组活性子层的多个活性片环绕同一个针状凸起的外周依次排布。多个活性片环绕针状凸起的外周，且沿着针状凸起的延伸方向依次排布，这样可以进一步提高活性材料层比表面积，从而使得负极极片应用于电池时，与电解液具有更大的接触面积，从而提高电池的充放电效率。

进一步地，每个所述针状凸起的最大径向尺寸的范围为100nm至200nm。针状凸起的最大径向尺寸d太大，则会降低每个凸起单元的比表面积，从而使得针状凸起表面附着的活性材料减少，降低负极活性材料的比容量；针状凸起的最大径向尺寸d太小，则会影响针状凸起的长度（即使得针状凸起长得没有那么长），也会降低每个凸起单元的比表面积，从而使得针状凸起表面附着的活性材料减少，降低负极活性材料的比容量，此外，还是降低针状凸起的支撑稳定性。