[發明專利]鋰離子電池及其負極片及制備方法

有效

• 申請號: 201410326711.8
• 申請日: 2014-07-10
• 公開（公告）號: CN105304858B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 張小文;牛少軍;何東銘;蔣晨曦;申紅光
• 申請（專利權）人: 寧德新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/139
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙)11387
• 代理人: 張向琨

技術領域

本發明涉及電池技術領域，尤其涉及一種鋰離子電池及其負極片及制備方法。

背景技術

由于鋰離子電池具有能量密度高、壽命長、自放電低、無記憶效應等特點，因此被廣泛應用于手機、筆記本電腦、數碼相機等便攜式電子產品中。然而，各種便攜式電子產品小型化、智能化和多功能化的快速發展，對鋰離子電池的能量密度提出了更高的要求。

目前，鋰離子電池主要使用以石墨為主的碳基活性材料作為負極活性材料，碳基活性材料較低的克容量限制了鋰離子電池的能量密度的進一步提升。與碳基活性材料相比，硅基活性材料具有很高的克容量，使用硅基活性材料作為鋰離子電池的負極活性材料，可以顯著提高鋰離子電池的能量密度。然而，硅基活性材料在充放電過程中的體積變化很大，其顆粒在巨大的應力下容易破裂粉碎，導致顆粒間的接觸變差，導電性降低，進而導致鋰離子電池循環后的容量急劇衰減。碳基活性材料在充放電過程中的體積變化遠小于硅基活性材料，將硅基活性材料與碳基活性材料混合制成混合負極活性材料可以有效緩解充放電過程中的體積變化。然而在常規的混合負極活性材料中，粘結劑均勻分布在碳基活性材料和硅基活性材料的表面上。由于粘結劑的導鋰離子性能較差，如果粘結劑的含量過高，會嚴重影響碳基活性材料的充放電性能，導致出現析鋰、低溫放電容量低等問題；如果粘結劑的含量過低，則無法粘結膨脹較嚴重的硅基活性材料，導致充放電過程中的負極片反彈較大，進而鋰離子電池的厚度膨脹嚴重。

發明內容

鑒于背景技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種鋰離子電池及其負極片及制備方法，所述負極片既提高了硅基活性材料的顆粒之間的粘結力，又可以改善負極用粘結劑過多導致的碳基活性材料的充放電性能惡化的問題，所述鋰離子電池具有良好的低溫放電性能以及高溫循環性能。

為了實現上述目的，在本發明的第一方面，本發明提供了一種鋰離子電池的負極片，其包括：負極集流體；以及負極膜片，設置于負極集流體上且包含負極活性材料、負極用粘結劑以及負極用導電劑。負極活性材料包括硅基活性材料以及碳基活性材料；負極活性材料的表面分布有負極用粘結劑；硅基活性材料的表面含有-OH；負極用粘結劑至少包括含有-COOM的粘結劑，其中，M選自H、Li、Na、K、Mg、Al、Ca、Zn中的一種；其中，硅基活性材料表面分布的負極用粘結劑與硅基活性材料的質量比大于碳基活性材料表面分布的負極用粘結劑與碳基活性材料的質量比。

在本發明的第二方面，本發明提供了一種鋰離子電池的負極片的制備方法，用于制備本發明第一方面的鋰離子電池的負極片，包括步驟：(1)將硅基活性材料、第一導電劑、第一粘結劑按比例加入溶劑去離子水中攪拌混合均勻，之后調節PH值小于7，之后升溫并持續攪拌使漿料的固含量達到規定值，得到第一漿料，其中，硅基活性材料的表面含有-OH，第一粘結劑至少包括含有-COOM的粘結劑，其中，M選自H、Li、Na、K、Mg、Al、Ca、Zn中的一種；(2)將碳基活性材料、第二導電劑、第二粘結劑按比例加入溶劑去離子水中攪拌混合均勻，得到固含量為規定值的第二漿料；(3)將第一漿料和第二漿料混合并攪拌均勻，得到混合漿料，其中，負極活性材料包括硅基活性材料以及碳基活性材料，負極活性材料的表面分布有負極用粘結劑，負極用粘結劑包括第一粘結劑和第二粘結劑，負極用導電劑包括第一導電劑和第二導電劑，硅基活性材料表面分布的負極用粘結劑與硅基活性材料的質量比大于碳基活性材料表面分布的負極用粘結劑與碳基活性材料的質量比；(4)將混合漿料涂覆在負極集流體上，干燥后即得到鋰離子電池的負極片。

在本發明的第三方面，本發明提供了一種鋰離子電池，其包括：正極片；負極片；隔離膜，間隔于正極片和負極片之間；以及電解液。所述負極片為根據本發明第一方面的鋰離子電池的負極片。

本發明的有益效果如下：

本發明的鋰離子電池的負極片的制備方法可實現負極用粘結劑在硅基活性材料和碳基活性材料表面上的不均勻分布，且硅基活性材料表面分布的負極用粘結劑與硅基活性材料的質量比大于碳基活性材料表面分布的負極用粘結劑與碳基活性材料的質量比，從而可以提高硅基活性材料的顆粒之間的粘結力，抑制硅基活性材料的顆粒的膨脹導致的負極膜片的反彈，同時還可以使碳基活性材料具有良好的電化學性能，進而使鋰離子電池具有良好的低溫放電性能以及高溫循環性能。

具體實施方式

下面詳細說明根據本發明的鋰離子電池及其負極片及制備方法以及實施例、比較例及測試結果。

首先說明根據本發明第一方面的鋰離子電池的負極片。