[發明專利]一種負極極片及包括該負極極片的鋰離子電池

在審

• 申請號: 202011394891.5
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN114583412A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 唐偉超;李素麗;趙偉;劉春洋;陳若凡;李俊義;徐延銘
• 申請（專利權）人: 珠海冠宇電池股份有限公司
• 主分類號: H01M50/581
• 分類號: H01M50/581;H01M4/133;H01M4/1393;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;謝怡婷

本發明提供一種負極極片及包括該負極極片的鋰離子電池。所述負極極片包括負極集流體、熱敏涂層、復合融合層和負極活性物質層；所述熱敏涂層包括第一導電劑、第一粘結劑、熱敏聚合物微球、任選地偶聯劑和任選地分散劑，所述熱敏涂層在常溫下具有導電性能，同時具有增大活性物質與集流體間的接觸面積、提高電導率、有效降低電池極化等優點；當所述負極極片的使用溫度達到熱敏溫度及其以上溫度時，熱敏聚合物微球會熔融形成多個連續電子阻隔層，涂層形成電流阻斷，在電池內部形成內部阻斷，防止鋰離子電池進一步熱失控的發生。

技術領域

本發明涉及高安全性鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種含有高安全性涂層的負極極片及包括該負極極片的鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池具有循環壽命長、綠色環保等優點，目前已經廣泛應用于儲能領域、動力領域和數碼產品等領域。隨著鋰離子電池應用的普及，如何提高電池能量密度、改善鋰離子電池安全性能顯得尤為重要。

為了改善鋰離子電池的安全性能，目前主要采用的手段有使用PTC極耳、熱敏高安全性隔膜和PTC涂層等技術，但是目前這些技術尚未成熟。

為了提高鋰離子電池的能量密度，主要是從正極和負極方向進行改善。正極主要是開發高克容量正極材料和高電壓正極材料，其中，富鋰錳基正極材料雖然克容量較高，但是結構不穩定。負極材料目前主要有石墨、硅負極材料和鋰金屬負極材料，石墨體系比較成熟，但是克容量較低；鋰金屬負極材料不夠穩定且存在安全性等問題，目前負極主要發展方向為硅負極材料。

以硅負極材料為負極活性活性物質的高能量密度電池體系中，鋰離子的工作機理是鋰離子與硅負極材料發生合金化，尤其是經過多次循環后，硅負極表面存在死鋰，極片中死鋰為粉末狀態，極易引起起火爆炸等安全問題。如何改善高能量密度電池尤其是硅負極體系的安全性能，顯得尤為重要。

發明內容

本發明提供一種負極極片及包括該負極極片的鋰離子電池；所述負極極片中涂布熱敏涂層，所述熱敏涂層涂布在負極集流體表面，所述熱敏涂層具有高安全性和熱敏阻斷性，尤其是在溫度達到熱敏溫度時，熱敏涂層中的熱敏聚合物微球能夠形成連續阻隔層，避免鋰離子電池由于熱量過高造成大量的副反應而引發熱失控，改善高能量密度電池硅負極極片的安全性能。本發明的負極極片組成的鋰離子電池的電學性能與未加入熱敏涂層組成的鋰離子電池的電學性能相當，說明熱敏涂層的引入對鋰離子電池的電學性能沒有影響。

本發明目的是通過如下技術方案實現的：

一種負極極片，所述負極極片包括負極集流體、熱敏涂層、復合融合層和負極活性物質層，其中，所述負極集流體表面依次設置熱敏涂層、復合融合層和負極活性物質層；

所述熱敏涂層包括熱敏聚合物微球、第一負極活性物質、第一導電劑和第一粘結劑；

所述負極活性物質層包括第二負極活性物質、第二導電劑和第二粘結劑；

所述復合融合層包括熱敏聚合物微球、第一負極活性物質、第一導電劑、第一粘結劑、第二負極活性物質、第二導電劑和第二粘結劑。

根據本發明，所述熱敏涂層還包括偶聯劑，所述熱敏涂層中通過添加偶聯劑可以進一步將熱敏聚合物微球與負極活性物質進行結合，進一步提升鋰離子電池的安全性能。

根據本發明，所述熱敏涂層還包括分散劑，所述熱敏涂層中通過添加分散劑可以提高體系分散性。

根據本發明，所述熱敏涂層包括如下重量百分含量的各組分：5-90wt％的熱敏聚合物微球、5-80wt％的第一負極活性物質、2-40wt％的第一導電劑、0.1-10wt％的第一粘結劑、0-15wt％的偶聯劑以及0-10wt％的分散劑。