[发明专利]一种负极补锂快充极片及快充电池

说明书

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种负极补锂快充极片及快充电池。该负极补锂快充极片包括负极集流体、负极膜片和补锂层，其负极活性物质的粒径，孔隙率，负极活性物质面密度，锂粉的粒径和负极表面锂粉的孔隙率满足一定条件。本发明负极补锂快充极片，有效降低了循环过程中安全风险，同时，提高了快充电池循环寿命和能量密度。

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种负极补锂快充极片及快充电池。

背景技术

随着新能源电动汽车的高速发展，对锂离子二次电池的需求也井喷式增长。但是目前的锂离子电池能量密度，快充能力及电池循环性能仍不能满足实际的需求。

具体来说，电池充放电过程中，正极脱出的锂在负极表面形成了SEI(固体电解质界面)膜消耗了活性锂，导致电池的首效偏低，同时循环过程中电池负极表面的SEI膜增长消耗了正极脱出的另一部分活性锂，导致电池的可逆容量衰减，预补锂技术不仅可以弥补阳极的首效损失，同时还能提供额外的锂源，从而极大地提升锂离子电池的能量密度及循环性能。现有的预补锂技术中，通常将锂粉通过模具压制在阳极表面，达到补锂效果。但是锂粉的粒径大小直接影响到单位面积上补锂的含量，负极表面过多的锂粉在大倍率充放电循环过程中，由于负极某个微小点的缺陷出现轻微析锂而导致表面析锂位置残留的金属锂粉会放大该析锂效应，出现锂金属刺穿隔膜，造成安全风险。

再者为了提高快充性能，现在的快充电池负极大都采用的小粒径的石墨或石墨与其它负极材料(硅，氧化亚硅等)的混合物和较高孔隙率负极片，使得快充电池负极表面相比于常规锂电池负极表面，孔隙率高，且表面单位面积涂布的活性物质质量低，有助于锂离子的嵌入和脱出，但是负极表面补锂的锂粉粒径和孔隙率直接影响电解液和负极表面活性物质接触，影响锂离子嵌入和脱出的路径，进而影响快充性能。

针对以上快充负极的补锂问题，需要建立负极活性物质的粒径，孔隙率，锂粉的粒径和负极表面锂粉的孔隙率之间的关系来满足补锂快充最优性能。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供了一种负极补锂快充极片及快充电池。

按照本发明的技术方案，所述负极补锂快充极片，包括

负极集流体；

负极膜片，设置于所述负极集流体的至少一个表面上，由含负极活性物质的浆料涂覆后烘干形成；

补锂层，设置于所述负极膜片远离所述负极集流体的一侧表面，由含锂粉的浆料涂覆后冷压形成；

根据公式A＝(P₁*P₂)*1000/[10000C+(B₁*B₂)^1/2]，所述负极补锂快充极片满足0.39A7.60，

其中，P₁表示负极膜片的孔隙率，单位为％，取值范围为25-60；

P₂表示补锂层的孔隙率，单位为％，取值范围为20-50，且P₂＜P₁；

10000C表示负极活性物质的面密度，单位为g/m²，取值范围为35-100；

B₁表示负极活性物质累计体积百分数达到50％时对应的粒径(负极活性物质的D50)，单位为um，取值范围为4-14；

B₂表示锂粉累计体积百分数达到50％时对应的粒径(锂粉的D50)，单位um，取值范围为5-60。

优选的，负极膜片设置于所述负极集流体的两侧表面。