[發(fā)明專利]一種負(fù)極片及鋰離子電池

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011257943.4
• 申請(qǐng)日: 2020-11-11
• 公開（公告）號(hào): CN112234163A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾佳;彭沖;賀偉;張保海;李俊義
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 珠海冠宇電池股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/13
• 分類號(hào): H01M4/13;H01M4/133;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京同立鈞成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 朱穎;臧建明

本發(fā)明提供一種負(fù)極片及鋰離子電池。本發(fā)明提供的負(fù)極片包括集流體以及至少設(shè)置在所述集流體一功能表面的活性層；其中，活性層包括設(shè)置在集流體功能面的第一活性層以及設(shè)置在第一活性層表面的第二活性層；第一活性層包括石墨和第一粘接劑，第二活性層包括摻硅石墨和第二粘接劑，第二粘接劑在第二活性層中的質(zhì)量百分含量與第一粘接劑在第一活性層中的質(zhì)量百分含量之比為(1.5?5)：1。本發(fā)明通過活性層中粘接劑質(zhì)量百分含量之比而差異化構(gòu)建含硅負(fù)極片不同活性層的粘接力和內(nèi)聚力，抑制硅材料的體積膨脹，實(shí)現(xiàn)負(fù)極片高能量密度、穩(wěn)定的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和循環(huán)穩(wěn)定性以及使用該負(fù)極片的鋰離子電池高體積容量、較小的體積膨脹以及優(yōu)良的循環(huán)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種負(fù)極片及鋰離子電池，屬于鋰離子電池領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋰離子電池自商業(yè)化以來，經(jīng)過30來年的發(fā)展，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。在消費(fèi)品電子領(lǐng)域，隨著5G時(shí)代的來臨，手機(jī)、筆記本電腦、藍(lán)牙耳機(jī)以及各種智能穿戴設(shè)備等對(duì)鋰離子電池的需求越來越大。此外，隨著各國(guó)對(duì)環(huán)境污染問題的日益重視，各個(gè)國(guó)家對(duì)于清潔能源的需求越來越強(qiáng)烈，鋰離子電池在清潔儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車、電動(dòng)工具等領(lǐng)域的需求也不斷增大。伴隨科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)鋰離子電池的需求不僅體現(xiàn)在數(shù)量上，更是對(duì)鋰離子電池的性能提出了更高的要求。不斷提高鋰離子電池能量密度，開發(fā)高能量密度的鋰離子電池成為鋰離子電池發(fā)展的必然趨勢(shì)。就提高能量密度而言，提高鋰離子電池負(fù)極活性物質(zhì)的理論比容量是最有效的途徑之一。硅材料理論比容量高達(dá)4200mAh/g，是現(xiàn)今商用鋰離子電池石墨類負(fù)極理論比容量的11倍以上，短時(shí)間內(nèi)被認(rèn)為最有希望被商業(yè)化應(yīng)用以提升鋰離子電池能量密度的負(fù)極材料。然而，硅材料在充放電過程中體積變化可達(dá)300％，巨大的體積膨脹會(huì)造成硅顆粒產(chǎn)生裂紋，生成新的界面，導(dǎo)致形成新SEI膜消耗電解液，影響電池的性能。此外，在這種膨脹下，負(fù)極的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)容易遭到破壞，部分顆粒失去電接觸，電池容量衰退加快。因此，如何抑制硅材料在充放電過程中的體積膨脹，提高含硅負(fù)極片的穩(wěn)定性，是硅材料在鋰離子電池負(fù)極應(yīng)用上亟需解決的問題。

現(xiàn)有技術(shù)中，抑制硅材料的體積膨脹常常采用改變硅材料的粒徑、改變石墨質(zhì)地、形態(tài)，實(shí)現(xiàn)碳和硅的最佳匹配，或者采用其他物質(zhì)對(duì)硅進(jìn)行包覆，促進(jìn)膨脹后的復(fù)原等方法。很顯然，針對(duì)材料微觀形貌的設(shè)計(jì)改造的意味著負(fù)極片制作成本的大幅增加。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種負(fù)極片，通過對(duì)負(fù)極片中含硅活性層和不含硅活性層中粘接劑質(zhì)量百分含量比例的設(shè)計(jì)，抑制硅材料充放電過程中的體積膨脹，構(gòu)造負(fù)極片更穩(wěn)定的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在提高負(fù)極片能量密度的同時(shí)解決含硅材料在充放電過程中的體積膨脹導(dǎo)致的負(fù)極片性能衰退問題。

本發(fā)明還提供一種鋰離子電池，該鋰離子電池包括上述負(fù)極片，因此該鋰離子電池具有能量密度高、體積膨脹小、循環(huán)性能好的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明提供一種負(fù)極片，包括集流體以及至少設(shè)置在所述集流體一功能表面的活性層；

所述活性層包括設(shè)置在所述集流體功能面的第一活性層以及設(shè)置在所述第一活性層表面的第二活性層，所述第一活性層包括石墨和第一粘接劑，所述第二活性層包括摻硅石墨和第二粘接劑；

其中，所述第二粘接劑在所述第二活性層中的質(zhì)量百分含量與所述第一粘接劑在所述第一活性層中的質(zhì)量百分含量之比為(1.5-5)：1。

如上所述的負(fù)極片，其中，所述第一粘接劑為丁苯橡膠和/或丁苯橡膠衍生物。

如上所述的負(fù)極片，其中，所述第二粘接劑為聚丙烯酸和/或聚丙烯酸衍生物，所述聚丙烯酸和聚丙烯酸衍生物的分子量為200000-1000000且pH為6-8。

如上所述的負(fù)極片，其中，所述第二粘接劑還包括丁苯橡膠和/或丁苯橡膠衍生物。

如上所述的負(fù)極片，其中，所述第一活性層按照質(zhì)量百分含量包括：石墨96-98.5％、第一導(dǎo)電劑0-1％、第一粘接劑0.8-1.5％，第一增稠劑0.7-1.5％，和/或，