[發明專利]鋰離子電池負極極片及其制備方法、鋰離子電池

在審

• 申請號: 201710982583.6
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107768595A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 鄭春滿;劉勇;謝凱;盤毅;王琿;韓喻;李宇杰
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/13;H01M4/139;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/0562
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙)43008
• 代理人: 張鮮

技術領域

本發明屬于鋰離子電池制備技術領域，尤其涉及一種鋰離子電池負極極片及其制備方法、鋰離子電池。

背景技術

作為新一代二次電源，鋰離子電池具有工作電壓高，循環性能好，能量密度高、較低的成本等一系列優點，已經廣泛應用于電子產品、交通工具等領域。隨著技術的進步，交通工具如電動汽車、混合動力汽車的壽命目標在15年以上，這就對鋰離子電池的壽命提出了更高的要求。

國內外研究表明，影響鋰離子電池壽命的主要原因是，在老化過程中(包括存儲和循環)，電池內部可循環的鋰與電解液組份反應，生成穩定的鋰鹽鈍化層沉積在石墨表面，這層鈍化膜被稱為“石墨-電解液界面膜(SEI膜)”，SEI膜對負極材料會產生保護作用，使材料結構不易崩塌；但其產生過程中會消耗鋰離子，因而會導致電池容量的降低，同時該石墨-電解液界面膜(SEI膜)會不斷增長，進而影響鋰離子電池的倍率性能。為抑制負極石墨內的鋰和電解液的不斷反應，目前廣泛應用的解決方法是采用電解液添加劑的方法，由于添加劑的活性，負極石墨表面在老化過程中形成的SEI膜具有穩定、具有保護性等特點，從而可抑制在老化過程中石墨內鋰和電解液的反應。但同時，添加劑的量控制不當，殘余的活潑添加劑可能會加速SEI的增長，導致容量的損失，且在形成SEI過程中會消耗一定的活性物質鋰，從而導致電池的容量受到影響，同時，采用添加劑改性形成的SEI膜的厚度等參數難以獲得準確的數據。由于采用添加劑的方法存在上述缺點，且抑制負極的鋰損失存在一定的限度，因此，有必要開發一種易于控制和表征的負極保護方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種結構穩定且壽命長、電化學窗口寬且穩定的鋰離子電池負極極片及其制備方法，還相應提供一種存儲及循環壽命長、基本電化學性能不受影響的包含該鋰離子電池負極極片的鋰離子電池。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種鋰離子電池負極極片，包括含有負極活性材料的電極片，以及與電極片含有負極活性材料的一面結合的薄膜態固體電解質層。

上述的鋰離子電池負極極片，優選的，所述薄膜態固體電解質層中的薄膜態固體電解質包括Li_xPO_yN_z、改性Li_xPO_yN_z、Li₃N、改性Li₃N、鈣鈦礦、改性鈣鈦礦、LISICON、改性LISICON、NASICON、改性NASICON中的一種或多種；其中，x＝1～4，y＝1～5，z＝0～2。

上述的鋰離子電池負極極片，優選的，所述薄膜態固體電解質層的厚度為50nm～10μm。

上述的鋰離子電池負極極片，優選的，所述薄膜態固體電解質的室溫鋰離子電導率＞1×10^-6S/cm。

上述的鋰離子電池負極極片，優選的，所述電極片包括集流體和與集流體表面結合的負極活性層，所述負極活性材料設于負極活性層中。

作為一個總的發明構思，本發明還提供一種上述的鋰離子電池負極極片的制備方法，包括以下步驟：

采用離子濺射、真空蒸鍍、化學生長或物理涂覆的方法在電極片含有負極活性材料的一面生成薄膜態固體電解質層，得到鋰離子電池負極極片。

上述的鋰離子電池負極極片的制備方法，優選的，所述含有負極活性材料的電極片通過以下方法制得：

將負極活性材料、導電劑、粘結劑和溶劑混合，得到混合漿料，將所述混合漿料涂布于集流體上，再經真空干燥、輥壓，形成負極活性層，得到含有負極活性材料的電極片。

上述的鋰離子電池負極極片的制備方法，優選的，所述負極活性材料包括石墨、硅和/或鈦酸鋰。

作為一個總的發明構思，本發明還提供一種鋰離子電池，包括鋰離子電池負極極片、電解液和鋰離子電池正極極片，鋰離子電池負極極片為上述的鋰離子電池負極極片或上述的制備方法制得的鋰離子電池負極極片。

上述的鋰離子電池，優選的，所述鋰離子電池負極極片設有薄膜態固體電解質層的一面與電解液接觸。

與現有技術相比，本發明的優點在于：