[發(fā)明專利]一種負極極片、鋰離子電池及其制備方法和應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2021-11-03
• 公開（公告）號: CN114023923B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹迎倩;高秀玲;張越超;從長杰
• 申請（專利權(quán)）人: 天津市捷威動力工業(yè)有限公司
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/38;H01M4/62;H01M4/66;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 趙穎

本發(fā)明提供一種負極極片、鋰離子電池及其制備方法和應(yīng)用，所述負極極片包括依次設(shè)置的集流體層、活性物質(zhì)層、活性鋰片層和鈍化層；通過在活性鋰片層的一側(cè)設(shè)置鈍化層，有效提高了活性鋰片層在空氣中的穩(wěn)定性，進而提高了鋰離子電池的安全性；且所述鈍化層為電子絕緣體，進而可以充當(dāng)隔膜來使用，采用所述負極極片的鋰離子電池可直接將負極極片與正極極片進行交錯疊片，無需再使用隔膜，進而縮短了鋰離子的傳輸通道，降低了電池的內(nèi)阻，且進一步提高了所述鋰離子電池的安全性能和循環(huán)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種負極極片、鋰離子電池及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

由于充放電效率高、能量密度高、環(huán)保以及成本低廉等特點，鋰離子電池目前被廣泛運用在電子產(chǎn)品和動力汽車上。因此，對鋰離子電池的質(zhì)量和性能的要求越來越高，對于鋰離子電池，循環(huán)壽命和安全性能是衡量鋰離子電池及其內(nèi)原材料性能的一個重要指標。硅基負極材料作為鋰離子電池重要的負極材料，其首次充放電形成的SEI膜會帶來的不可逆容量，因此，采用硅基負極材料制備得到的鋰離子電池存在著首次庫倫效率低和循環(huán)性能差等問題。

利用金屬鋰作為鋰源向負極補鋰是最直接有效的補鋰手段，有助于提升硅基鋰離子電池的循環(huán)性能。但是，由于漿電極層材料與鋰層直接接觸，容易發(fā)生鋰化，嚴重地甚至可能引起起火或爆炸等安全問題；同時，金屬鋰作為補鋰層與極片表面結(jié)構(gòu)粗糙，貼合時以點接觸為主，所以電子轉(zhuǎn)移僅發(fā)生在接觸點處并向周圍輻射，導(dǎo)致負極極片補鋰過程不均勻。此外，金屬鋰補鋰層與極片活性物質(zhì)直接接觸，在接觸點反應(yīng)速率較快且反應(yīng)放熱，在連續(xù)生產(chǎn)過程中，補鋰極片收卷后無法釋放余熱導(dǎo)致極卷內(nèi)部反應(yīng)熱積聚引起內(nèi)部局部過熱甚至起火，存在生產(chǎn)安全隱患。

CN106848270A公開了一種負極補鋰漿料、負極及鋰二次電池，該發(fā)明的負極補鋰漿料，包括金屬鋰粉及預(yù)聚體，所述預(yù)聚體作為補鋰用粘結(jié)劑，其制作過程簡單，且使用成本低；使用該預(yù)聚體進行的補鋰方法操作簡單，成本低，補鋰量易控制。但是，該方法得到的鋰離子電池在使用時，需要進行紫外光照或加熱等條件使預(yù)聚體產(chǎn)生聚合反應(yīng)來發(fā)揮預(yù)聚體，所說義具有操作復(fù)雜的缺點，且經(jīng)該方法補鋰后的鋰離子電池的首次充放電效率和放電容量仍有待進一步提高。

CN112928381A公開一種鋰離子電池的補鋰電極片、補鋰隔膜及其制備方法，其中，補鋰電極片包括集流體層、電極材料層和補鋰層，所述電極材料層涂覆于集流體層上，所述補鋰層涂覆于所述電極材料層上；補鋰隔膜，包括補鋰層和隔膜層，所述補鋰層在所述隔膜層的表面。該發(fā)明得到的補鋰極片盡管做到了補鋰層的具有超薄可控的厚度，但是在連續(xù)生產(chǎn)過程中，補鋰極片收卷后無法釋放余熱會導(dǎo)致極卷的內(nèi)部反應(yīng)熱積聚，進而引起極片的內(nèi)部局部過熱甚至起火的問題，存在生產(chǎn)安全隱患。

CN109301188A公開了一種高分散的鋰離子電池補鋰材料及其制備方法，該發(fā)明提供的補鋰材料為表面均勻分散有金屬鋰粒子的石墨烯片，金屬鋰粒子的表面包覆有碳層，但該方案中單片狀石墨烯表面的鋰會在循環(huán)過程中粉碎脫離石墨烯表面，造成死鋰，大大降低了該材料的有效性，限制了其大范圍應(yīng)用。

因此，為解決上述技術(shù)問題，開發(fā)一種新的負極極片，制備得到具有優(yōu)異循環(huán)性能和安全性的鋰離子電池，是本領(lǐng)域急需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種負極極片、鋰離子電池及其制備方法和應(yīng)用，所述負極極片包括依次設(shè)置的集流體層、活性物質(zhì)層、活性鋰片層和鈍化層；所述負極極片在活性鋰片層的一側(cè)設(shè)置鈍化層，所述鈍化層不僅可以提高所述活性鋰片層的穩(wěn)定性和安全性，且作為電子絕緣體，還可替代隔膜，使應(yīng)用其的鋰離子電池在制備時無需再使用隔膜，進一步提高了所述鋰離子電池的安全性能和循環(huán)性能。

為達到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供一種負極極片，所述負極極片包括依次設(shè)置的集流體層、活性物質(zhì)層、活性鋰片層和鈍化層。