[发明专利]一种锂离子电池负极片、制备方法及其锂离子电池

说明书

本发明公开了一种锂离子电池负极片、制备方法及其锂离子电池，包括集流体、第一涂层和第二涂层；第一涂层涂敷在集流体上，第二涂层涂敷在第一涂层上；第一涂层包括石墨，第二涂层包括硅负极材料。由于本发明的石墨和硅负极材料可以分别配料，可以选择各自性能最优的体系方案搭配使用，而且同样重要的是，涂布时内层为石墨层，外层为硅负极材料层，石墨颗粒与硅颗粒之间在充放电过程中，相互间挤压较小，可以循环界面改善。内层石墨可以设计更高的压实提升锂离子电池能量密度，外层硅负极材料减小压实设计，相较直接混合石墨、硅负极材料的锂离子电池，具有更优的循环性能，更低的膨胀性能，更高的能量密度，提升快充能力。

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极片技术领域，尤其涉及一种锂离子电池负极片、制备方法及其锂离子电池。

背景技术

随着技术的不断发展，人们对锂离子电池能量密度的需求不断提升，石墨体系发展已经接近极限，硅负极材料以其极高的比容量，受到广泛关注，故而开始发展硅负极材料体系电池。但硅负极材料膨胀率可达到300％以上，循环过程中膨胀巨大，无法直接使用，故现在量产方式多是掺混搭配石墨使用，提高负极克容量，降低负极使用量，从而提升锂离子电池的能量密度。

但由于石墨与硅负极材料在充放电时，膨胀率差异巨大，石墨膨胀率约20％，硅负极材料膨胀率约300％，搭配在一起使用充放电时会产生巨大的间隙，硅负极材料对石墨负极产生较大形变应力，如图1示意，负极颗粒间互相挤压，可能导致颗粒的破碎，影响锂离子电池性能表现。而且，石墨可以实现较高的压实，但硅负极材料为了缓解体积膨胀变形，一般会设置中空碳骨架结构或多孔结构的缓冲设计，故而硅负极材料能实现的压实密度较小。这就使得两者对压实密度需求不一致。再者，石墨负极与硅负极材料由于表面基团不一致，适合搭配的粘结剂体系也不尽相同，故而两者直接混合在一起使用不能充分发挥两种材料自身的特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池负极片、制备方法及其锂离子电池，能够充分发挥石墨与硅负极材料各自的特点，提升锂离子电池的倍充性能、循环性能，降低循环厚度膨胀。

本发明公开了一种锂离子电池负极片，包括集流体、第一涂层和第二涂层；第一涂层涂敷在集流体上，第二涂层涂敷在第一涂层上；第一涂层包括石墨，第二涂层包括硅负极材料。

可选地，第一涂层还包括导电剂和粘结剂；在第一涂层中，按质量百分比计，石墨95％-98.5％，导电剂0％-2％，粘结剂1.5％-4％。

可选地，第二涂层还包括导电剂和粘结剂；在第二涂层中，按质量百分比计，硅负极材料87％-93％，导电剂0.2％-2％，粘结剂5％-12％。

可选地，第一涂层与第二涂层质量比范围为(85:15)～(99：1)。

可选地，导电剂为炭黑、乙炔黑、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管和石墨烯中的一种或多种组合。

可选地，粘结剂为羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素锂、丁苯橡胶乳液、聚丙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸锂、海藻酸钠中的一种或两种以上。

可选地，硅负极材料为硅碳负极材料或预锂化的硅氧负极材料。

本发明还公开了一种锂离子电池负极片的制备方法，用于制备如上述的锂离子电池负极片，包括步骤：

按比例将石墨、导电剂、粘结剂和水搅拌均匀，得到第一涂层浆料；

将第一涂层浆料涂布在集流体上，并烘干、辊压压实，得到第一涂层；

按比例将硅负极材料、导电剂和粘结剂，并搅拌均匀，得到第二涂层浆料；

将第二涂层浆料涂布在第一涂层上并烘干，进行辊压压实或不辊压压实，得到第二涂层；

进行裁切制得锂离子电池负极片。