一种负极结构及锂电池制造技术

技术编号:18635795 阅读:11 留言:0更新日期:2018-08-08 09:00
本实用新型专利技术公开了一种负极结构及锂电池,该负极结构包括:负极集流体(1)、导电碳层(2)和石墨层(3);其中,所述导电碳层(2),设置于所述负极集流体(1)的表面;所述石墨层(3),设置于所述导电碳层(2)的表面,并与所述导电碳层(2)形成复合涂层。本实用新型专利技术的方案,可以克服现有技术中易发生极化现象、影响电池性能和安全性等缺陷,实现不易发生极化现象、且能提升电池性能和安全性的有益效果。

A negative electrode structure and lithium battery

The utility model discloses a negative electrode structure and a lithium battery, which consists of a negative electrode fluid (1), a conductive carbon layer (2) and a graphite layer (3), wherein the conductive carbon layer (2) is set on the surface of the negative electrode fluid (1), and the graphite layer (3) is set on the surface of the conductive carbon layer (2) and is with the conductive carbon. The layer (2) forms a composite coating. The scheme of the utility model can overcome the defects of the existing technology, such as polarization, battery performance and security, so as to achieve the beneficial effect of not easy to occur polarization, and improve the performance and safety of the battery.

【技术实现步骤摘要】
一种负极结构及锂电池
本技术属于电池
,具体涉及一种负极结构及锂电池,尤其涉及一种锂电池负极及其制备方法、以及具有该锂电池负极的锂离子电池及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池的各项电化学性能与负极材料的成分和结构有很大的关系。从锂电池的机理来说,充电的过程即为锂离子从正极材料脱出,经过电解液、隔膜嵌入负极材料的过程。而锂离子嵌入到负极内部分为两个阶段,首先穿过负极表面的固体电解质膜即SEI(solidelectrolyteinterface)膜,再通过负极内部结构的孔道嵌入到石墨层的层间。其中,负极内部的通道的多少及均匀性极大地影响着锂离子迁移的数量及质量。如果负极内部的通道很少且不均匀,意味着锂离子在嵌入负极片时会发生“极化”现象,即锂离子大量的停留在负极片表面,而嵌入到内部的速度很慢。“极化”现象严重会造成电池容量发挥困难、增大电池内阻、产生大量热等问题,严重影响电池的电性能以及安全性能。而传统的负极以单纯的层状石墨作为活性物质,孔道较少,方向单一固定,锂离子嵌入速率及嵌入量受限,从而影响电池的倍率及容量发挥。现有技术中,存在易发生极化现象、影响电池性能和安全性等缺陷。
技术实现思路
本技术的目的在于,针对上述缺陷,提供一种负极结构及锂电池,以解决现有技术中以单一层状石墨作为负极活性物质导致锂离子在嵌入负极片时易发生极化现象的问题,达到不易发生极化现象的效果。本技术提供一种负极结构,包括:负极集流体、导电碳层和石墨层;其中,所述导电碳层,设置于所述负极集流体的表面;所述石墨层,设置于所述导电碳层的表面,并与所述导电碳层形成复合涂层。可选地,其中,所述负极集流体,包括:铝网、铜箔、铜网中的至少之一;和/或,所述导电碳层,包括:第一固形物质和第一溶剂;其中,所述第一固形物质中各组分的质量份数,包括:第一活性物质:90~96份;第一导电剂:0~3份;第一粘结剂:2~4份;和/或,所述石墨层,包括:第二固形物质和第二溶剂;其中,所述第二固形物质中各组分的质量份数,包括:第二活性物质:90~96份;第二导电剂:0~3份;第二粘结剂中第一部分:1~2份;第二粘结剂中第二部分:1.5~2.5份;其中,所述第一部分与所述第二部分,是不同的粘结剂。可选地,其中,所述第一固形物质在所述导电碳层中的质量百分比含量为40~60%;和/或,所述第二固形物质在所述石墨层中的质量百分比含量为40~60%;和/或,所述第一活性物质,包括:软碳、硬碳中的至少之一;和/或,所述第二活性物质,包括:人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、钛酸锂中的至少之一;和/或,所述第一导电剂、所述第二导电剂中的至少之一,包括:导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管、金属粉、纤维中至少之一;和/或,所述第一粘结剂、所述第二粘结剂中的至少之一,包括:聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯胶乳、聚四氟乙烯、聚氧化乙烯中至少之一;和/或,所述第一溶剂、所述第二溶剂中的至少之一,包括:去离子水。可选地,其中,设置有所述导电碳层的所述负极集流体,形成第一负极片;所述第一负极片的面密度为150~170g/m2;和/或,设置有所述石墨层的所述第一负极片,形成第二负极片;所述第二负极片的面密度为80~100g/m2;和/或,所述导电碳层的厚度为10~50μm。可选地,其中,设置有所述导电碳层的所述负极集流体的表面,包括:所述负极集流体的上表面和/或下表面;和/或,设置有所述石墨层的所述导电碳层的表面,包括:位于所述负极集流体上方的所述导电碳层的表面、和/或位于所述负极集流体下方的所述导电碳层的表面。可选地,所述导电碳层与所述负极集流体之间的设置方式、和/或所述石墨层与所述导电碳层之间的设置方式,包括:涂覆、贴附中的至少之一。与上述负极结构相匹配,本技术再一方面提供一种锂电池,包括:正极结构;还包括:以上所述的负极结构。本技术的方案,通过在负极集流体上先涂覆一层硬碳(软碳)层,在其基础上再直接涂覆石墨层,有利于大量锂离子的快速嵌入,可以减小电池极化,提升电池的倍率性能和容量发挥。进一步,本技术的方案,通过使硬碳(或软碳)层位于活性物质(例如:石墨层)和集流体(例如:负极集流体1,如铜箔等)之间,增加了锂离子嵌入及电子传输的动力和通道。进一步,本技术的方案,通过在负极活性物质与集流体之间增加一层同时具有良好导电性和三维网状锂离子通道的导电碳层,降低了活性物质与集流体之间的阻抗,且形成锂离子在电解液、石墨、导电碳三层之间的浓度差,有利于锂离子的嵌入,从而增加其容量的发挥及提升倍率性能。进一步,本技术的方案,通过采用双涂层的极片方式,在锂电池电极材料涂层与集流体之间增加一层有导电性和多通道的导电碳层,为电子导电和锂离子脱嵌提供了更便捷的通道和浓度差化,同时减小了活性物质与集流体的界面阻抗,改善锂离子电池的大倍率性能。由此,本技术的方案,通过采用导电碳层和石墨层在负极集流体上形成复合涂层,解决现有技术中以单一层状石墨作为负极活性物质导致锂离子在嵌入负极片时易发生极化现象的问题,从而,克服现有技术中易发生极化现象、影响电池性能和安全性的缺陷,实现不易发生极化现象、且能提升电池性能和安全性的有益效果。本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本技术而了解。下面通过附图和实施例,对本技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本技术的负极结构(即双涂层负极结构)的一实施例的结构示意图。结合附图,本技术实施例中附图标记如下:1-负极集流体(例如:铜箔);2-导电碳层(例如:硬碳和/或软碳层);3-石墨层。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本技术具体实施例及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本技术保护的范围。传统的锂电池极片结构是石墨与集流体直接接触,石墨层由于取向统一性导致锂离子嵌入的单一方向选择性,且石墨与集流体形成较大阻抗,增加电池的内阻,限制其容量的发挥及倍率性能。根据本技术的实施例,提供了一种负极结构,如图1所示本技术的负极结构的一实施例的结构示意图。该负极结构可以包括:负极集流体1、导电碳层2和石墨层3。其中,所述导电碳层2,设置于所述负极集流体1的表面。所述石墨层3,设置于所述导电碳层2的表面,并与所述导电碳层2形成复合涂层,可以用于使所述负极结构所属锂电池的锂离子以高于设定嵌入速率进行嵌入,和/或使所述锂电池的电子以高于设定传输动力进行传输。例如:所述导电碳层2和所述石墨层3形成复合涂层。所述复合涂层,设置于所述负极集流体1的表面,可以用于以至少两种导电层,为所述负极结构所属锂电池的锂离子提供设定数量以上的嵌入通道,和/或为所述锂电池的电子提供设定传输动力以上的传输动力。例如:硬碳(或软碳)由于具有优良的锂离子传输及电子导电性,位于活性物质(例如:石墨层3)和集流体(例如:负极集流体1,如铜箔等)之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负极结构,其特征在于,包括:负极集流体(1)、导电碳层(2)和石墨层(3);其中,所述导电碳层(2),设置于所述负极集流体(1)的表面;所述石墨层(3),设置于所述导电碳层(2)的表面,并与所述导电碳层(2)形成复合涂层。

【技术特征摘要】
1.一种负极结构,其特征在于,包括:负极集流体(1)、导电碳层(2)和石墨层(3);其中,所述导电碳层(2),设置于所述负极集流体(1)的表面;所述石墨层(3),设置于所述导电碳层(2)的表面,并与所述导电碳层(2)形成复合涂层。2.根据权利要求1所述的结构,其特征在于,其中,所述负极集流体(1),包括:铝网、铜箔、铜网中的至少之一。3.根据权利要求1或2所述的结构,其特征在于,其中,设置有所述导电碳层(2)的所述负极集流体(1),形成第一负极片;所述第一负极片的面密度为150~170g/m2;和/或,设置有所述石墨层(3)的所述第一负极片,形成第二负极片;所述第二负极片的面密度为80~100g/m2;和/或,所述导电碳层(2)的...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵志刚蒋世用李乾乾吉纯段科魏文飞
申请(专利权)人:珠海格力电器股份有限公司
类型:新型
国别省市:广东,44

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