[發(fā)明專利]一種鋰離子電池?zé)o機陶瓷涂層負(fù)極片及其制作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010178931.6
• 申請日: 2020-03-15
• 公開（公告）號: CN113471404A
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周軍;李國敏
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳格林德能源集團有限公司
• 主分類號: H01M4/133
• 分類號: H01M4/133;H01M4/62;H01M4/587;H01M4/1393;H01M10/0525
• 代理公司: 北京慕達星云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 崔自京

本發(fā)明公開了一種鋰離子電池?zé)o機陶瓷涂層負(fù)極片及其制作方法，所述無機陶瓷涂層負(fù)極片包括一層集流體、兩層輔料層和兩層無機陶瓷涂層，兩層輔料層附著于集流體的兩個輔料面，兩層無機陶瓷涂層涂覆于兩層輔料層之上。本發(fā)明的無機陶瓷涂層負(fù)極片能減少活性物質(zhì)與電解液的直接接觸從而減少負(fù)極活性物質(zhì)與電解液的副反應(yīng)，同時增加電解液保有量，減少負(fù)極表面的析鋰現(xiàn)象，提高電芯容量、循環(huán)性能、倍率性能和安全性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種鋰離子電池?zé)o機陶瓷涂層負(fù)極片及其制作方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池工作電壓高，能量密度大，使用壽命長，自放電小，無記憶效應(yīng)，安全性能好，無污染，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于汽車、筆記本電腦、手機、攝像機、電動單車、移動電源、醫(yī)療設(shè)備、軍工和航天等領(lǐng)域。

負(fù)極析鋰是影響鋰離子電池安全性能和循環(huán)壽命的關(guān)鍵因素之一，尤其是電解液對負(fù)極表面的潤濕不足，負(fù)極表面的電解液分布不均勻或處于電解液少液狀態(tài)時，更容易發(fā)生析鋰現(xiàn)象。負(fù)極析鋰形成的鋰枝晶可能將隔離膜刺穿造成內(nèi)部短路引發(fā)熱失控，使電池發(fā)生起火、爆炸等安全事故。

石墨具有各向異性的特點，影響了鋰離子在石墨層狀結(jié)構(gòu)中的擴散方向，限制了石墨的克容量發(fā)揮，充放電過程中較易出現(xiàn)析鋰現(xiàn)象；而硬碳具有各向異性的結(jié)構(gòu)特點，層間距較石墨類大，在充放電過程中鋰離子擴散速率快，因此具有較好的倍率性能，在大倍率充放電過程中不易出現(xiàn)析鋰現(xiàn)象，但硬碳首次充放電效率低，影響了電池容量的發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容

針對石墨類負(fù)極容易出現(xiàn)的析鋰現(xiàn)象，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池?zé)o機陶瓷涂層負(fù)極片及其制作方法，可增加電池的電解液保留能力，提高充放電過程中電池內(nèi)部電流密度分布的均勻性，負(fù)極表面不易形成鋰枝晶，進而提高電池的容量發(fā)揮、安全性能、倍率性能和循環(huán)性能。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種鋰離子電池?zé)o機陶瓷涂層負(fù)極片及其制作方法，所述無機陶瓷涂層負(fù)極片包括一層集流體、兩層輔料層和兩層無機陶瓷涂層，兩層輔料層附著于集流體的兩個輔料面，兩層無機陶瓷涂層涂覆于兩層輔料層之上。

進一步地，所述集流體的厚度為6~25μm，所述兩層輔料層的總面密度為40~240g/m²，所述兩層無機陶瓷涂層的總厚度為2~36μm。

進一步地，所述集流體為銅箔；所述輔料層含活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、增稠劑和粘結(jié)劑，其中活性物質(zhì)為石墨和硬碳，導(dǎo)電劑為SP（導(dǎo)電炭黑），增稠劑為CMC（羧甲基纖維素鈉），粘結(jié)劑為SBR（丁苯橡膠），輔料層中各物質(zhì)的質(zhì)量百分比為：石墨占比80%~93%，硬碳占比2%~15%，SP（導(dǎo)電炭黑）占比0.8%~2.0%，CMC（羧甲基纖維素鈉）占比1.5%~1.9%，SBR（丁苯橡膠）占比1.5%~2.5%；所述無機陶瓷涂層含無機陶瓷材料、助懸劑和粘結(jié)劑，其中無機陶瓷材料為Al₂O₃（三氧化二鋁）或SiO₂（二氧化硅）或ZrO₂（二氧化鋯）中的一種或幾種，助懸劑為CMC（羧甲基纖維素鈉），粘結(jié)劑為SBR（丁苯橡膠），無機陶瓷涂層中各物質(zhì)的質(zhì)量百分比為：無機陶瓷材料占比78%~91%，CMC（羧甲基纖維素鈉）占比3%~9%，SBR（丁苯橡膠）占比6%~13%。

進一步地，所述的活性物質(zhì)石墨的比表面積為1~3 m²/g，顆粒粒徑分布的D10為4~10μm，D50為12~18μm，D90為20~35μm；所述的活性物質(zhì)硬碳的比表面積為3~6 m²/g，顆粒粒徑分布的D10為2~6μm，D50為7~12μm，D90為14~22μm；所述的無機陶瓷材料的純度大于99.999%，比表面積為2~8m²/g，粒徑分布范圍為50~900nm。

進一步地，所述制作方法包括以下步驟：