[發明專利]一種電極片和鋰離子電池

有效

• 申請號: 201610265164.6
• 申請日: 2016-04-26
• 公開（公告）號: CN105789556A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 王宏宇;李超;齊力
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/38;H01M10/0525
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

技術領域

本發明涉及離子電池技術領域，尤其涉及一種電極片和鋰離子電池。

背景技術

近年來，由于環境污染和能源匱乏的壓力，各國努力尋找環保、可持續 發展的能源。20世紀90年代出現的綠色高能環保的鋰離子電池和超級電容器 等儲能器件，由于具有能量密度高、循環壽命長、工作壓力高等優點，成為 最受矚目的動力能源。

傳統的鋰離子電池以金屬氧化物和石墨進行配比，其能量密度為 150Ah/kg，但是這種能量密度較低的鋰離子電池達不到當前的消費數碼產品 和動力產品的市場需求。硅具有高于石墨十倍能量密度的容量，將硅材料制 備成電極應用于鋰離子電池中具有明顯的優勢。

但是硅材料在循環過程中有較大的體積變化效應，這種體積變化效應可 達到300％，這種巨大的體積變化會導致硅顆粒與周圍輔助材料之間脫節，易 失去電子和離子通道，導致電極結構的破壞從而造成容量衰減，而且電極涂 覆層與集流體之間的固/固界面，會因為硅電極層的體積變化而惡化，并且導 致電子無法從集流體正常傳輸到電極涂覆層中，也會造成容量的迅速失效； 另外硅顆粒會因為本身體積的變化導致與粘結劑之間的粘結性下降，部分顆 粒會從電極表面脫落，進入電解液中，會對電池造成極大的安全隱患。

因此，現有技術需要一種硅材料電極片，這種硅材料電極片在電池循環 過程中能夠避免硅材料產生的體積變化所產生的不利影響。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種電極片和鋰離子電池，本發明提 供的電極片應用于鋰離子電池能夠避免電池循環過程中硅材料產生的體積變 化產生的不利影響。

本發明提供了一種電極片，包括：

集流體層；

設置在所述集流體層表面的第一導電層；

外導電層；

設置在所述外導電層表面的第一硅材料層；

所述第一導電層和第一硅材料層之間依次交替設置有n組硅材料層和導 電層；

n≥0且為整數。

優選的，所述第一導電層、導電層和外導電層獨立地包括碳材料和粘結 劑。

優選的，所述第一硅材料層和硅材料層獨立地包括硅材料、粘結劑和導 電劑。

優選的，所述碳材料包括石墨、瀝青碳化物、焦炭、乙炔黑、碳納米管、 石墨烯和活性碳中的一種或幾種。

優選的，所述硅材料包括單質硅、硅-碳復合材料、硅-錫復合材料和硅- 氧化物復合材料中的一種或幾種。

優選的，所述粘結劑選自聚偏氟乙烯、丁苯橡膠、聚丙烯酸、海藻酸鈉、 聚丙烯酸酯、聚丙烯酸鈉、苯乙烯-丁二烯橡膠、丙烯腈-丁二烯橡膠、丙烯酰 基橡膠、丁基橡膠、氟橡膠、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚 物、聚氧化乙烯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚乙烯吡咯、 膠乳、聚酯樹脂、丙烯酰基樹脂、酚醛樹脂、環氧樹脂、聚乙烯醇、羧甲基 纖維素、羧甲基纖維素鈉和羥丙纖維素中的一種或幾種。

優選的，所述第一導電層、導電層和外導電層還包括硅材料；

所述第一導電層中硅材料在第一導電層中的質量含量為0.1％～50％；

所述導電層中硅材料在導電層中的質量含量為0.1％～50％；

所述外導電層中硅材料在外導電層中的質量含量為0.1％～50％。

優選的，所述第一導電層、導電層、硅材料層、第一硅材料層和外導電 層的厚度獨立地選自1微米～200微米。

本發明提供的電極片中包括第一導電層、外導電層和硅材料層，所述第 一導電層和外導電層對硅材料具有較好的緩沖作用，在電池循環的過程中， 硅材料層嵌鋰后體積變大會壓縮兩側的導電層，在脫鋰狀態下，硅材料層體 積變小厚度恢復后，兩側的導電層具有彈性可以及時回復原始厚度，本發明 提供的多層電極片結構，可以給硅材料層提供充足的緩沖空間，并且會隨著 硅材料層的伸縮，多層結構保持著較好穩定性和界面接觸性能。因此，本發 明提供的電極片能夠避免電池循環過程中硅材料體積變化所產生的不利影 響。

本發明提供了一種鋰離子電池，包括上述技術方案所述的電極片。

本發明提供的鋰離子電池以上述技術方案所述的電極片為電極，上述電 極片能夠避免電池循環過程中硅材料體積變化所產生的不利影響，這種鋰離 子電池具有較高的克容量和能量密度。

附圖說明