[發明專利]一種具有包覆層的負極極片、其制備方法及用途

有效

• 申請號: 202010783193.8
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN111933922B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 譚強強;馮建林;馮海蘭
• 申請（專利權）人: 中科（馬鞍山）新材料科創園有限公司;中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/131;H01M4/1391;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明公開了一種具有包覆層的負極極片、其制備方法及用途，所述負極極片包括負極集流體及依次位于所述負極集流體至少一側表面的負極材料層和包覆層；所述負極材料層中的負極活性物質包括氧化硅分子篩，所述包覆層包括二甲基硅油和鋰鹽。本發明將負極材料通過采用氧化硅分子篩代替使用鋰金屬，氧化硅分子篩為多孔硅材料，將這種材料制得負極極片材料，并以表面涂覆一層特殊材質的涂覆層可有效降低內阻從而提升電池性能。同時，正極采用高鎳三元鎳鈷錳材料制備，可進一步提升固態電池性能獲得高能量密度的全固態電池。

技術領域

本發明涉及新能源動力電池領域，尤其涉及全固態電池技術領域，涉及一種具有包覆層的負極極片、其制備方法及用途，特別涉及一種具有包覆層的負極極片、其制備方法、固態電池電芯和高能量密度的全固態電池。

背景技術

傳統的液態鋰電池又被科學家們形象地稱為“搖椅式電池”，搖椅的兩端為電池的正負兩極，中間為電解質(液態)。而鋰離子就像優秀的運動員，在搖椅的兩端來回奔跑，在鋰離子從正極到負極再到正極的運動過程中，電池的充放電過程便完成了。

全固態電池的原理與之相同，只不過其電解質為固態，具有的密度以及結構可以讓更多帶電離子聚集在一端，傳導更大的電流，進而提升電池容量。負極為全固態電池中的核心部件之一，其結構和組成影響最終全固態電池的綜合性能。現有技術中常用鋰金屬作為全固態電池的負極，如CN105489944A公開了一種采用金屬鋰做負極的全固態電池制備方法，其方法包括：步驟101、在全固態電池電芯制備過程中，將金屬鋰壓制在集流器上；步驟102、在金屬鋰表面涂覆負極材料薄層；步驟103、完成固體電解質及復合正極材料的壓制成型和全固態電池電芯制備。通過在金屬鋰負極表面進行負極材料薄層涂覆，在物理上對金屬鋰和固體電解質材料進行隔絕，防止固體電解質材料與金屬鋰直接接觸發生反應；涂刷的負極材料薄層作為過渡材料，具有電子導電性的同時，也不會妨礙全固態電池充放電循環過程中鋰離子的穿梭。CN109390587A公開了一種全固態電池負極、其制備方法和全固態電池，所述全固態電池的負極由復合鋰帶構成，復合鋰帶由集流體和復合于集流體表面上的超薄鋰帶或超薄鋰合金帶構成，超薄鋰帶或超薄鋰合金帶的厚度范圍為0.020～0.15mm。根據本發明，復合鋰帶或鋰合金帶可以直接做全固態電池的負極使用；且復合鋰帶或鋰合金帶的制備工藝簡單，可以大批量規模化生產。

但是，以鋰金屬作為全固態電池的負極存在循環過程中電極體積變化大，嚴重時會導致電極粉化失效，循環性能大幅下降，同時鋰是電極活性物質，相應的安全隱患較大的問題，為此，部分全固態電池的生產企業考慮了將鋰金屬和硫化物共同進行使用，以進一步提高全固態電池的性能。由于鋰金屬和硫化物本身化學性質的關系，兩者直接接觸就容易發生反應，從而導致在鋰金屬表面生成阻隔金屬鋰和硫化物接觸的穩定物質，從而降低鋰金屬和硫化物之間的離子傳輸效率，久而久之就會使得電池的內阻上升，進而使全固態電池發生失效。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種具有包覆層的負極極片、其制備方法及用途，特別涉及一種具有包覆層的負極極片、其制備方法、固態電池電芯和高能量密度的全固態電池。本發明將負極材料通過采用氧化硅分子篩代替使用鋰金屬，氧化硅分子篩為多孔硅材料，將這種材料制得負極極片材料，并以表面涂覆一層特殊材質的涂覆層可有效降低內阻從而提升電池性能。同時，正極采用高鎳三元鎳鈷錳材料制備，可進一步提升固態電池性能。

為達上述目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種具有包覆層的負極極片，所述負極極片包括負極集流體及依次位于所述負極集流體至少一側表面的負極材料層和包覆層；

所述負極材料層中的負極活性物質包括氧化硅分子篩，所述包覆層包括二甲基硅油和鋰鹽。