锂电池及其负极片、CNT-Cu复合材料作为负极集流体的应用。本发明专利技术公开了一种锂离子电池及其负极片，负极片包括负极集流体和涂覆在负极集流体上的负极活性物质涂层；负极集流体为CNT-Cu复合材料，其中的碳纳米管沿集流体平面方向排布而形成水平配向的构造体，铜则覆盖在碳纳米管构造体表面而形成岛状结构。本发明专利技术锂离子电池是使用上述负极片的锂离子电池。与现有技术相比，本发明专利技术锂离子电池负极片可以明显降低电池充电过程中的极化，实现快速充电，充分满足智能电子产品、移动电源等小型储能设备对电池充电速度的要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池领域，更具体地说，本专利技术涉及一种可快速充电的锂离子 电池及其负极片。
技术介绍
目前，锂离子电池已经广泛地应用于智能电子产品、移动电源、电动汽车和大型储 能等领域。但是，随着技术的不断进步，这些产品对锂离子电池的能量密度和快速充电等性 能指标的要求也越来越严格；其中，智能电子产品对电池充电速度的要求更是已成为小型 软包锂离子电池的一个严峻挑战。 有鉴于此，确有必要提供一种可快速充电的锂离子电池及其负极片。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种可快速充电的锂离子电池及其负极片，以满足智能 电子产品对电池充电速度的要求。 为了实现上述专利技术目的，专利技术人经过潜心研究，发现锂离子电池不能快速充电的 原因主要在于其自身内阻太高而导致的极化过大，这使得电池电压会在充电瞬间迅速升高 并很快达到截至电压而使电池的充入电量变小。由于锂离子电池的内阻主要来自负极片、 正极片、隔膜和电解液中离子和电子的阻抗，因此可以通过提高电池主要材料的离子和电 子传导能力来提高电池的充电速度。 根据以上理论，本专利技术提供了一种锂离子电池负极片，其包括负极集流体和涂覆 在负极集流体上的负极活性物质涂层；所述负极集流体为CNT-Cu复合材料，其中的碳纳米 管沿集流体平面方向排布而形成水平配向的构造体，铜覆盖在碳纳米管构造体表面而形成 岛状结构。 由于上述CNT-Cu复合材料具有极高的载流量，因此其在大倍率充电时温升较小， 而且自身内阻几乎不随温度变化，所以这种集流体可以明显降低电池大倍率充电过程中的 极化，满足锂离子电池高倍率充放电能力；同时，上述CNT-Cu复合材料中的碳纳米管增加 了集流体与活性物质的接触，进而提高了集流体与活性物质的电子交换能力，因此能够有 效降低负极膜片的电阻，明显增加电池中的电子传导能力而极大降低电池的物理阻抗，这 有效地降低了电池充电时由于极化导致的电压急速增加，达到了提高电池充电窗口、改善 电池倍率性能的目的。 作为本专利技术锂离子电池负极片的一种改进，所述CNT-Cu复合材料是在含有Cu 离子的水或有机溶剂中采用l_5mA/cm2的电流密度对CNT进行电镀处理而制成的。选择 l-5mA/cm2的电流密度是因为电流密度会影响Cu岛的尺寸及分布均匀性，进而影响电流在 集流体上的分布；电流密度越大，形成的Cu岛尺寸越大，因此电镀时需要选择合适大小的 电流密度。 作为本专利技术锂离子电池负极片的一种改进，所述铜电镀在CNT构造体的表面和内 部，铜不仅分布在CNT构造体表面而形成岛状结构，还至少部分存在于碳纳米管之间形成 的孔隙中。其中，CNT在集流体中相当于电流的载体和通道，而Cu主要负责将载体上的电 子传递给表面的负极活性物质，因此主要是表面镀的铜对电子传导起作用，而且Cu的岛状 结构增加了其与活性物质的接触点，更加有利于电子的传导。 作为本专利技术锂离子电池负极片的一种改进，所述负极活性物质涂层以颗粒粒径 D50为8-22 μ m的碳质材料作为负极活性物质。这是因为小颗粒材料可以增加活性材料的 比表面积，增加其与CNT-Cu复合材料所形成的岛状集流体的接触面积，进而有利于电子的 传导和离子的通过，达到降低充电极化和电压增长的目的。 作为本专利技术锂离子电池负极片的一种改进，所述负极活性物质涂层中含有负极活 性物质、负极导电剂和负极粘结剂。 作为本专利技术锂离子电池负极片的一种改进，所述负极活性物质的面密度为 5- 30mg/cm3。 作为本专利技术锂离子电池负极片的一种改进，所述负极活性物质为人造石墨、天然 石墨、LT0、中间相碳微球中的一种或几种的混合物。 作为本专利技术锂离子电池负极片的一种改进，所述负极导电剂为导电石墨、导电炭 黑、碳纤维、碳纳米管中的一种或两种的混合物。 作为本专利技术锂离子电池负极片的一种改进，所述负极粘结剂为丁苯橡胶、聚偏二 氯乙烯、羧甲基纤维素钠、聚四氟乙烯中的一种或者两种的混合物。 作为本专利技术锂离子电池负极片的一种改进，所述负极活性物质、负极导电剂和 负极粘结剂在负极活性物质涂层中所占的质量百分比分别为88% -98 %、1 % -8 %和 om 作为本专利技术锂离子电池负极片的一种改进，所述负极导电剂和负极粘结剂的质量 比值为0.8-2. O。 为了实现上述专利技术目的，本专利技术还提供了一种锂离子电池，其包括正极片、负极 片、电解液以及间隔于相邻正极片和负极片之间的隔膜，所述负极片为上述任一段落所述 的锂离子电池负极片。 作为本专利技术锂离子电池的一种改进，所述正极片包括正极集流体和涂覆在正极集 流体上的正极活性活性物质涂层。 作为本专利技术锂离子电池的一种改进，所述正极活性物质涂层中含有正极活性物 质、正极导电剂和正极粘结剂。 作为本专利技术锂离子电池的一种改进，所述正极活性物质为LCO、NCM或两者的混合 物。 作为本专利技术锂离子电池的一种改进，所述正极活性物质物质的颗粒粒径D50为 6- 20 μ m〇 作为本专利技术锂离子电池的一种改进，所述正极导电剂为导电石墨、导电炭黑、碳纤 维、碳纳米管中的一种或两种的混合物。 作为本专利技术锂离子电池的一种改进，所述正极粘结剂为丁苯橡胶、聚偏二氯乙烯、 羧甲基纤维素钠、聚四氟乙烯中的一种或者两种的混合物。 作为本专利技术锂离子电池的一种改进，所述正极活性物质、正极导电剂和正极粘结 剂在正极活性物质涂层中所占的质量百分比分别为88% -98%、1% -8%和0. 5% -8%。 作为本专利技术锂离子电池的一种改进，所述正极导电剂和正极粘结剂的质量比值为 1. 0~2, 0〇 作为本专利技术锂离子电池的一种改进，所述隔膜为聚乙烯单层高分子隔膜或者聚乙 烯（PE)与聚丙烯（PP)所组成的PP/PE/PP三层复合隔膜。 作为本专利技术锂离子电池的一种改进，所述隔膜的孔隙率为25-50 %，厚度为 7-30 μ m〇 作为本专利技术锂离子电池的一种改进，所述电解液的溶剂包括线性酯和环状酯。 作为本专利技术锂离子电池的一种改进，所述线性酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳 酸甲乙酯中一种或多种。 作为本专利技术锂离子电池的一种改进，所述环状酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的 一种或两种。 作为本专利技术锂离子电池的一种改进，所述线性酯与环状脂的质量比例为0. 8-2. 0。 作为本专利技术锂离子电池的一种改进，所述电解液的溶剂为LiPF6、LiAsF 6等。 与现有技术相比，本专利技术锂离子电池至少具有以下的优点： 1)具有优异的快充性能，可以在3min的时间内充入60%的电量； 2)具有优异的充电能力，在25°C、10C条件下充电不析锂。 因此，本专利技术有效地解决了目前小型锂离子电池高倍率充电慢的缺陷，能够充分 满足智能电子产品、移动电源等小型储能设备对电池充电速度的要求。 为了实现上述专利技术目的，本专利技术还提供了 CNT-Cu复合材料作为锂离子电池负极 集流体的应用。 作为本专利技术CNT-Cu复合材料作为锂离子电池负极集流体的应用的一种改进，所 述CNT-Cu复合材料中的碳纳米管纵向分布在一个水平面上而形成水平配向的CNT构造体； 铜则覆盖在碳纳米管构造体表面而形成岛状结构。 作为本专利技术CNT-Cu复合材料作为锂离子电池负极集流体的应用的一种改进，所 述CNT-Cu复合材料中的Cu还至少部分存在于碳纳米管之间形本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂离子电池负极片，包括负极集流体和涂覆在负极集流体上的负极活性物质涂层，其特征在于：所述负极集流体为CNT‑Cu复合材料，其中的碳纳米管沿集流体平面方向排布而形成水平配向的构造体，铜覆盖在碳纳米管构造体表面而形成岛状结构。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：莫明亮，高云雷，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35
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