[發明專利]一種鋰離子電池陽極極片

無效

• 申請號: 201210204924.4
• 申請日: 2012-06-20
• 公開（公告）號: CN102694145A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 李白清;張盛武;李吉蓉;陶澤天;宋學文;張柏清
• 申請（專利權）人: 東莞新能源科技有限公司;寧德新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/134
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 曹玉平

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種鋰離子電池陽極極片。?

背景技術

鋰離子電池大規模商用化以來，憑借其高能量密度、高功率密度的優點，在便攜式電器如手提電腦、攝像機、移動通訊中得到普遍應用。然而隨著消費類電子產品的不斷更新，電子產品上集成的功能也越來越多，其對電池的能量密度提出的要求也越來越高。?

為了提高電池的能量密度，一些高能量密度的硅陽極材料以及合金陽極材料近年來被逐漸開發出來。雖然這兩類陽極材料在提高電池能量密度方面效果很顯著，但是它們的膨脹很大，使用這兩類材料作為陽極活性物質的電芯在反復充放電過程中有嚴重的脫膜問題。之所以會發生脫膜，是因為在充電過程中這兩類陽極材料制成的膜片在平行于集流體的平面內有很大的膨脹趨勢；而在充電過程中，集流體因為沒有嵌鋰過程發生，而且本身的強度很大，且在充電過程中集流體本身的延展基本上可以忽略，因此集流體幾乎不膨脹。所以在膜片和集流體界面上將會產生一個很大的膨脹梯度。在大的膨脹梯度的作用下，膜片和集流體界面上最終產生一個很大的剪切應力，從而導致膜片和集流體發生粘結脫落。?

對于傳統的單層結構膜片，基本上沒有很好的辦法解決硅陽極材料和合金陽極材料的充電膨脹脫膜問題。為了在一定程度上解決該問題，我們可以大幅度地增加膜片中的粘結劑含量來增強膜片和集流體之間的粘結強度以抵抗充電過程中膜片層的膨脹在膜片層與集流體之間的界面所產生的應力；但是增加粘結劑含量會導致膜片中活性物質含量的減少以及膜片動力學性能的降低。當然，我們也可以通過降低硅陽極和合金陽極材料的嵌鋰程度來減小膜片層和集流體之間產生的膨脹梯度，但是這樣做則與采用硅陽極和合金陽極材料來提高能量密度的初衷完全背道而馳。?

有鑒于此，確有必要提供一種鋰離子電池陽極極片，該陽極極片能夠在不影響電芯性能的前提下解決硅陽極和合金陽極在電池的充電過程中容易發生膨脹脫膜的問題，從而使采用硅陽極和合金陽極材料來電池的提高能量密度成為可能。?

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術的不足，而提供一種鋰離子電池陽極極片，該陽極極片能夠在不影響電芯性能的前提下解決硅陽極和合金陽極在電池的充電過程中容易發生膨脹脫膜的問題，從而使采用硅陽極和合金陽極材料來電池的提高能量密度成為可能，以克服現有技術中硅陽極和合金陽極在電池的充電過程中容易發生膨脹脫膜的問題的不足。?

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：一種鋰離子電池陽極極片，包括集流體和設置在所述集流體表面的底層膜片，以及設置在所述底層膜片表面的頂層膜片，所述底層膜片和所述頂層膜片均包括活性物質、粘接劑和導電劑，所述底層膜片中的活性物質為石墨，所述頂層膜片中的活性物質為硅、硅合金和錫合金中的至少一種。?

本發明的陽極膜片設置為雙層結構，其中，頂層膜片為在平行于集流體的平面內具有大的膨脹趨勢的硅陽極和/或合金陽極膜層，底層膜片為充當緩沖層的石墨陽極膜層。如果沒有底層膜片的緩沖作用，具有大膨脹趨勢的頂層膜片和集流體是直接相粘結的。在充電過程中，該具有大膨脹趨勢的硅陽極和/或合金陽極膜片層和集流體的界面上就會產生一個很大的膨脹趨勢梯度和界面應力，從而導致該膜層和集流體發生脫離。?

而本發明通過在具有大膨脹趨勢的頂層膜片和集流體之間設置具有緩沖作用的石墨陽極底層膜片，使得具有大膨脹趨勢的頂層膜片不再和集流體直接相粘結，而是直接和起緩沖層作用的底層膜片直接相粘結，而集流體則直接和起緩沖層作用的底層膜片相粘結。而且，起緩沖層作用的底層膜片中的石墨在充電過程中本身就具有嵌鋰膨脹的趨勢。在這種情況下，雖然頂層膜片的膨脹趨勢很大，但是因為底層膜片也同樣具有膨脹趨勢，所以可以認為頂層膜片和底層膜片之間的界面的膨脹趨勢梯度為兩者膨脹趨勢之差。換言之，頂層膜片的大膨脹趨勢被底層膜片抵消掉一部分，也就是說底層膜片實際上起到一個緩沖層的作用。?