[發(fā)明專利]一種鋰離子電池負(fù)極極片以及應(yīng)用該極片的鋰離子電池

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811637851.1
• 申請(qǐng)日: 2018-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109585781A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁慶生;易先文;謝雙;宋華杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市比克動(dòng)力電池有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/134
• 分類號(hào): H01M4/134;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 王瑋

本發(fā)明公開(kāi)了一種鋰離子電池負(fù)極極片，該負(fù)極極片包括負(fù)極集流體以及涂覆于負(fù)極集流體上的活性材料層，活性材料層的原料中包括有存在平均粒徑差距的顆粒狀石墨混合體，較小平均粒徑顆粒狀石墨具有較大的比表面積和較多的孔隙，可以有效的存儲(chǔ)更多的電解液，保證負(fù)極極片的長(zhǎng)循環(huán)壽命。而且較小平均粒徑顆粒狀石墨的加入，可有效的縮減石墨材料混合體整體的體積，從而有效的提升負(fù)極極片的壓實(shí)密度。本發(fā)明提供了一種應(yīng)用上述負(fù)極極片的鋰離子電池，該鋰離子電池能夠有效的改善硅基負(fù)極充放電體積膨脹大引起負(fù)極極片活性物質(zhì)脫落的問(wèn)題，保證鋰離子電池能量密度高，循環(huán)壽命長(zhǎng)，滿足動(dòng)力電池長(zhǎng)續(xù)航里程的應(yīng)用需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池負(fù)極極片以及應(yīng)用該極片的鋰離子電池。

背景技術(shù)

2017年3月，國(guó)家工信部等四部委聯(lián)合發(fā)布了《促進(jìn)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》，要求到2020年，鋰離子動(dòng)力電池單體能量密度達(dá)到300Wh/kg；以現(xiàn)有的材料體系已經(jīng)無(wú)法滿足未來(lái)發(fā)展的需求，所以必須要發(fā)展高能量密度的正負(fù)極材料，同時(shí)將電極片的壓實(shí)密度提升。硅（Si）的理論儲(chǔ)鋰比容量為4200mAh/g，在所有能夠合金化儲(chǔ)鋰的元素中，硅的比容量是最高的。在室溫下，每個(gè)硅原子最多可結(jié)合3.75個(gè)鋰原子，得到Li₁₅Si₄合金相，對(duì)應(yīng)的實(shí)際儲(chǔ)鋰比容量最高為3579mAh/g，約為石墨理論比容量（372mAh/g）的10倍，是最有潛力取代石墨的新型負(fù)極材料。然而，硅（Si）的充放電過(guò)程伴隨著巨大的體積效應(yīng)，體積膨脹達(dá)到了300%以上，這樣巨大的體積效應(yīng)會(huì)引起強(qiáng)烈的機(jī)械應(yīng)力，致使電極活性材料與集流體之間喪失接觸，即電極活性物質(zhì)的損失，造成電極可逆容量的迅速衰減，循環(huán)壽命縮短。

近年來(lái)，一種新興的硅氧負(fù)極材料SiOx（0<x<2）開(kāi)始顯現(xiàn)出其用于鋰離子電池負(fù)極材料上的優(yōu)勢(shì)：氧的引入可在首次嵌鋰時(shí)生成惰性組分，有利于降低硅在脫嵌鋰過(guò)程中的絕對(duì)體積變化；同時(shí)，將硅基材料納米化可以在一定程度上減少硅基材料的體積膨脹效應(yīng)，提升材料的循環(huán)穩(wěn)定性。以上方法，可以有效地改善硅基材料的初始體積效應(yīng)問(wèn)題，但充放電循環(huán)過(guò)程中，硅晶體反復(fù)高度地脫嵌鋰，體積效應(yīng)越來(lái)越來(lái)嚴(yán)重，電極的掉料粉化也越來(lái)越嚴(yán)重，導(dǎo)致硅基負(fù)極的長(zhǎng)期循環(huán)性能惡化。同時(shí)，近年來(lái)針對(duì)以上提到的問(wèn)題，廣大科研工作者和電池從業(yè)人員基本上是圍繞硅基材料本身去做改善優(yōu)化，很少有從負(fù)極片上去論述如何降低硅基負(fù)極膨脹引起的電極活性物質(zhì)脫落循環(huán)差問(wèn)題的解決辦法，同時(shí)很少有人研究如何提升硅基負(fù)極片的壓實(shí)密度以提升電池能量密度。

因此，目前迫切需要開(kāi)發(fā)一種技術(shù)，其可以有效改善硅基負(fù)極充放電體積膨脹大引起負(fù)極片活性物質(zhì)脫落問(wèn)題，保證應(yīng)用該硅基負(fù)極極片的鋰離子電池長(zhǎng)期循環(huán)壽命優(yōu)異，同時(shí)硅基負(fù)極極片具有較高的壓實(shí)密度，綜合性能好。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決所述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池負(fù)極極片，該負(fù)極極片包括負(fù)極集流體以及涂覆于負(fù)極集流體上的活性材料層，活性材料層的原料中包括有由平均粒徑差距為5-14μm的兩種顆粒狀石墨混合而成石墨材料混合體，存在平均粒徑差距的顆粒狀石墨混合體，其較小平均粒徑顆粒狀石墨相對(duì)于較大平均粒徑顆粒狀石墨，往往具有較大的比表面積，并存在較多的孔隙，可以有效的存儲(chǔ)更多的電解液，保證負(fù)極極片的長(zhǎng)循環(huán)壽命。而且較小平均粒徑顆粒狀石墨的加入，可有效的縮減石墨材料混合體整體的體積，從而有效的提升負(fù)極極片的壓實(shí)密度。本發(fā)明提供了一種應(yīng)用上述負(fù)極極片的鋰離子電池，該鋰離子電池能夠有效的改善硅基負(fù)極充放電體積膨脹大引起負(fù)極極片活性物質(zhì)脫落的問(wèn)題，保證鋰離子電池能量密度高，循環(huán)壽命長(zhǎng)，滿足動(dòng)力電池長(zhǎng)續(xù)航里程的應(yīng)用需求。

本發(fā)明所要達(dá)到的技術(shù)效果通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明中的鋰離子電池負(fù)極極片，包括負(fù)極集流體以及涂覆于負(fù)極集流體上的活性材料層，所述活性材料層原料中包括硅基活性材料、石墨材料混合體、導(dǎo)電劑以及粘結(jié)劑；所述石墨材料混合體由平均粒徑差距為5-14μm的兩種顆粒狀石墨混合而成。