[發(fā)明專利]一種鋰電池負極極片及其制備方法

在審

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• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN108063216A
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發(fā)明（設計）人: 童路攸;陳麗鮮;劉雷;韓彬;尹佳
• 申請（專利權）人: 浙江衡遠新能源科技有限公司;山東衡遠新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/133;H01M4/134;H01M4/1391;H01M4/1393;H01M4/1395;H01M4/04;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;賈允

本發(fā)明涉及一種鋰電池負極極片，包括集流體、設置在集流體上的負極活性材料層和設置在負極活性材料層上的凝膠保護層，凝膠保護層為植酸包覆導電高分子的三維網狀凝膠復合物，該負極極片既能抑制鋰枝晶的生長又能保證電池的性能。本發(fā)明還涉及鋰電池負極極片的制備方法，將植酸溶液與導電高分子單體形成混合溶液，向混合溶液中加入引發(fā)劑，通過聚合反應制備植酸包覆導電高分子的三維網狀凝膠復合物；在集流體上形成包含負極活性材料層的第一負極極片；在第一負極極片上形成具有凝膠保護層的第二負極極片；將第二負極極片進行干燥、輥壓、分切、模切，得到鋰電池負極極片，本發(fā)明的上述制備工藝簡單、環(huán)境友好，生產成本低。

技術領域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種鋰電池負極極片及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池已經成為當今世界新能源發(fā)展的主題，一般鋰離子電池包括正極極片、負極極片、隔膜和電解液，隔膜設置在正極極片和負極極片之間。

在鋰離子電池的使用過程中，會在負極極片表面形成固體電解質膜(SolidElectrolyte Interphase，SEI)，隨著固體電解質導電膜的形以及鋰離子不斷的在負極嵌入與脫出，容易在SEI外部形成鋰枝晶。鋰枝晶形狀尖銳，剛性強，當生長到一定程度時，很容易刺穿隔膜，在隔膜上形成通孔，使得正極與負極直接連通，造成電池內部的微短路，引起電池發(fā)生劇烈反應，產生大量熱量，內部壓力增大，進而容易引起電池的燃燒和爆炸，危害性極大。因此，需要采取相應的措施來防止鋰枝晶刺穿隔膜。

現有技術中對于防止鋰枝晶刺穿隔膜的方法有以下幾類，第一類是在負極上形成保護層，降低鋰枝晶刺穿隔膜的風險，如現有技術中提出了一種以單層或多層保護層保護金屬鋰負極的方法，該方法所用的單層保護層為鋰磷氧氮薄膜保護層，多層保護層為鋰磷氧氮薄膜保護層和聚氧化乙烯聚合物電解質膜；現有技術中還提出了一種將金屬鋰在溶液中浸泡或電解，以在金屬鋰上形成保護層的方法，該方法所用溶液中溶質為多硫化鋰，溶劑為醚類、酯類、烴類或砜類。第二類是對負極活性進行包覆、符合、改變形貌，以形成新材料。第三類是增加隔膜的韌性，增加電池殼體的安全防護等方法，降低鋰枝晶引起的危害。

上述幾類方法雖然能夠在一定程度上防止鋰枝晶刺穿隔膜，但都存在其相應的缺陷。

第一類中，當單層保護層為鋰磷氧氮薄膜保護層，多層保護層為鋰磷氧氮薄膜保護層和聚氧化乙烯聚合物電解質膜時，保護層的成分組成復雜，制備成本高，保護層中預先要加入鋰鹽，負極極片所處的環(huán)境為濕潤環(huán)境，因此無法進行真空干燥以除水，對于后續(xù)電池的組裝注液等過程，也會產生比較多的工藝問題；此外，為了保證負極極片不會受到環(huán)境匯總水分和氧氣的影響，整個過程需要在除氧除水的惰性氣體環(huán)境下進行，因此，所需的設備環(huán)境要求高，工藝成本大。當將金屬鋰在溶液中浸泡或電解形成保護層時，其所用溶劑多為有毒物質，對人體的危害大，且多硫化鋰對空氣和水分敏感，使用時需要在惰性環(huán)境下進行，生長的工藝成本相當高，而且當負極極片反應完后，需要在惰性環(huán)境下對其進行洗滌，工藝要求也很高。

上述在負極上形成的保護層在一定程度上還會降低離子傳輸速率，降低電解液對負極的浸潤，增加負極極片的電阻，進而影響電池反應，降低電池的性能。

第二類中，由于需要直接對負極進行物質處理，形成擁有穩(wěn)定結構的新材料，因此，只能針對特定的某種材料，而不同的材料的處理方法并不相通，而且新材料的生產是在材料供應商那邊完成，這無形中會大幅度增加電池生產廠家的生產成本。

第三類中，由于增加隔膜的韌性和增加殼體安全防護，只能從安全防護的角度在一定程度上降低危害，不能從根本上阻止危害，而且可靠程度并不高。

發(fā)明內容

針對現有技術的上述問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種鋰電池負極極片，該鋰電池負極極片能夠很好的抑制鋰枝晶的生長，在避免鋰枝晶刺穿隔膜的同時還能保證電池的性能。