一种复合负极极片及其制备方法、移动基站用锂离子电池技术

本发明专利技术涉及一种复合负极极片及其制备方法、移动基站用锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。本发明专利技术中的复合负极极片，包括负极集流体、负极活性物质层，负极活性物质层表面设置有红磷层。红磷层可以充分发挥锂离子电池负极材料的克容量，提高电化学稳定性。

Composite negative pole slice, preparation method thereof and lithium ion battery for mobile base station

The invention relates to a composite negative pole slice and a preparation method thereof, and a lithium ion battery used for a mobile base station belongs to the technical field of the lithium ion battery. The invention of the composite anode, including a cathode current collector and a negative electrode active material layer and a negative electrode active material layer arranged on the surface of red phosphorus layer. The red phosphorus layer can make full use of anode materials for lithium ion battery capacity per gram, improve the electrochemical stability.

【技术实现步骤摘要】
一种复合负极极片及其制备方法、移动基站用锂离子电池
本专利技术涉及一种复合负极极片及其制备方法、移动基站用锂离子电池，属于锂离子电池领域。
技术介绍
目前市场上所用锂离子电池负极材料主要为石墨材料，但是石墨材料存在克容量低的缺陷，容易造成由其制得的锂离子电池的能量密度偏低。现有技术中的复合负极极片包括集流体和在集流体表面设置的负极活性物质层，该复合极片存在锂离子电池能量密度低的缺陷。虽然有采用高容量的硅碳负极、锡基负极及其合金负极材料来替代石墨材料的技术，但是这些新型负极材料存在循环性能差等缺陷，使其难以产业化。另外，现有技术中的石墨材料还存在倍率性能低下，无法满足高倍率充放电的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在提供一种复合负极极片，以提高负极片的比容量和倍率性能。本专利技术的目的另一个目的在于提供一种上述复合负极极片的制备方法。本专利技术的目的另一个目的在于提供一种使用上述复合负极及片的移动基站用锂离子电池。为了实现上述目的，本专利技术的复合负极极片的技术方案如下：一种复合负极极片，包括负极集流体、负极活性物质层，上述负极活性物质层表面设置有红磷层。上述负极集流体和负极活性物质层之间的关系可以如现有技术中的负极片，负极集流体表面设置负极活性物质层。也可以为如下结构：负极集流体和负极活性物质层之间设置有导电散热层。即负极集流体表面设置导电散热层，导电散热层表面设置负极活性物质层。上述导电散热层、负极活性物质层和红磷层的厚度比为(1～5)：(80～200)：(1～3)。上述负极活性物质层包括：负极材料、导电剂以及粘结剂；所述负极材料、导电剂以及粘结剂的质量比为(90～95)：(1～3)：(2～4)。上述负极材料为碳材料。上述导电剂为碳纳米管、石墨烯和碳纤维中的一种。上述导电散热层可以采用现有技术中的导电散热层，如申请公布号为CN106099041A的专利技术专利公开的在负极集流体表面设置的功能层。也可以采用下面的方案：上述导电散热层包括：氮磷化合物、导电剂以及导电散热层粘结剂；所述氮磷化合物、导电剂以及导电散热层粘结剂的质量比为(80～90)：(5～10)：(5～10)。上述氮磷化合物为聚磷酸铵、三聚氰胺、甲基三苯基溴化膦、四聚磷氮氯、三聚磷氮氯中的一种。上述导电剂为碳纳米管、石墨烯和碳纤维中的一种。上述碳纤维为气相生长碳纤维。上述复合负极极片的制备方法，包括如下步骤：1)将活性物质浆料涂覆在负极集流体表面，干燥形成负极活性物质层；或者将导电散热浆料涂覆在负极集流体表面，干燥形成导电散热层，然后在导电散热层表面涂覆活性物质浆料，干燥形成负极活性物质层；所述导电散热浆料由氮磷化合物、导电剂、导电散热层粘结剂与有机溶剂混合均匀制得；2)在步骤1)所制得的负极活性物质层表面蒸镀红磷形成红磷层，即得。上述步骤1)中的分散剂为去离子水或二次蒸馏水。上述步骤1)中的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、四氯化碳、四氢呋喃、N-N-二甲基甲酰胺、丙酮、N-N-二甲基乙酰胺、二氯甲烷、二氯乙烷、甲苯、乙酸乙酯、正己烷中的一种。优选为N-甲基吡咯烷酮。上述步骤1)中负极材料、导电剂以及粘结剂的质量比为(90～95)：(1～3)：(2～4)。上述步骤1)中负极材料为碳材料。优选为石墨。上述步骤1)中导电剂为碳纳米管、石墨烯和碳纤维中的一种。上述步骤1)中的碳纤维为气相生长碳纤维。上述步骤1)中的粘结剂为LA132。上述步骤1)中混合所用的溶剂为蒸馏水。负极材料、导电剂、粘结剂以及蒸馏水的质量比为(90～95)：(1～3)：(2～4)：150。上述步骤1)导电散热浆料中氮磷化合物、导电剂以及导电散热层粘结剂的质量比为(80～90)：(5～10)：(5～10)。上述步骤1)中的氮磷化合物为聚磷酸铵、三聚氰胺、甲基三苯基溴化膦、四聚磷氮氯、三聚磷氮氯中的一种。上述步骤1)中导电剂为碳纳米管、石墨烯和碳纤维中的一种。上述步骤1)中的碳纤维为气相生长的碳纤维。上述步骤1)中将氮磷化合物、导电剂以及导电散热层粘结剂混合均匀所用的溶剂为N-甲基吡咯烷酮。上述步骤1)中先将导电散热层粘结剂添加到N-甲基吡咯烷酮，然后加入导电剂和氮磷化合物。上述步骤1)中氮磷化合物、导电剂、导电散热层粘结剂以及N-甲基吡咯烷酮的质量比为(80～90)：(5～10)：(5～10)：200。上述步骤1)中氮磷化合物、导电剂、导电散热层粘结剂及N-甲基吡咯烷酮通过高速分散混合均匀，得到粘度为500～2000mPa·s的导电散热浆料。上述导电散热层粘结剂为聚偏氟乙烯。上述步骤1)中负极集流体为铜箔或铜网中的一种。当选用铜网时，铜网的孔隙率为40～60％。负极集流体厚度为6～15μm。厚度优选为10μm。上述步骤1)中采用凹版印刷技术将导电散热浆料喷涂在负极集流体表面，经干燥得到导电散热层。导电散热层的厚度为1～5μm。厚度优选为(1～10)μm。上述步骤1)中的干燥是在85℃干燥6～24h。上述步骤1)中通过涂布机将活性物质浆料涂覆在步骤2)中形成的导电散热层表面，经干燥得到负极活性物质层。负极活性物质层的厚度为80～200μm。厚度优选为100～150μm。上述步骤1)中的干燥是在85℃干燥(6～24)h。上述步骤2)中的操作是在真空炉中进行，采用蒸发冷凝法加热红磷使其沉淀在负极活性物质层表面形成红磷层。红磷层的厚度为1～3μm。厚度优选为1～2μm。上述负极集流体、导电散热层、负极活性物质层和红磷层的厚度比为(6～15)：(1～5)：(80～200)：(1～3)。上述蒸镀红磷的温度为(300～400)℃，蒸镀时间为(10～120)min。一种移动基站用锂离子电池，包括上述的复合负极极片。上述移动基站用锂离子电池所用电解液所使用的电解质为LiPF6，电解质的浓度为1～1.5mol/L，溶剂为碳酸乙烯酯(EC)与碳酸二乙酯(DEC)的混合液，EC与DEC的体积比为1:1。上述移动基站用锂离子电池所用隔膜为Celgard2400。上述电解液中还包括添加剂，所述添加剂为磷酸甲酚二苯酯、磷酸二苯一辛酯、氟代碳酸丙烯酯中的一种。所述添加剂在电解液中的质量百分比为0.1％～0.5％。本专利技术的有益效果：本专利技术的复合负极极片表面设置有红磷层，红磷与负极活性物质层中的碳形成C-P化学键，提高充放电过程中锂离子的嵌入量，从而提高极片及其锂离子电池的能量密度。进一步的，本专利技术的复合负极片在负极集流体表面设置导电散热层，在电池温度过高时，导电散热层吸收多余热量，作为反应熵，自发地响应化学反应，在负极集流体表面和负极活性物质层表面形成钝化层。进一步的，导电散热层中含有的导电剂可以及时将热量传递出去，防止局部温度过高，降低极片的热失控。进一步的，本专利技术采用蒸镀法即蒸气冷凝法可以将红磷掺杂在石墨与石墨之间及其极片表面，并分布均匀，可以充分发挥锂离子电池负极材料的克容量；同时红磷与电解液六氟磷酸锂具有较高的相容性，从而可以降低副反应的发生，提高电池的循环性能。附图说明图1为实施例1～3与对比例的锂离子电池倍率曲线比较图。具体实施方式实施例1本实施例中的复合负极极片包括由内向外在负极集流体两面依次层叠设置导电散热层、负极活性物质层和红磷层。负极集流体为10μm的铜箔。导电散热层厚度为3μm。负极活性物质层为12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合负极极片，包括负极集流体、负极活性物质层，其特征在于，所述负极活性物质层表面设置有红磷层。

【技术特征摘要】
1.一种复合负极极片，包括负极集流体、负极活性物质层，其特征在于，所述负极活性物质层表面设置有红磷层。2.如权利要求1所述的复合负极极片，其特征在于，所述负极集流体和负极活性物质层之间设置有导电散热层，所述导电散热层包括氮磷化合物、导电剂以及导电散热层粘结剂；所述氮磷化合物、导电剂以及导电散热层粘结剂的质量比为(80～90)：(5～10)：(5～10)。3.如权利要求2所述的复合负极极片，其特征在于，所述氮磷化合物为聚磷酸铵、三聚氰胺、甲基三苯基溴化膦、四聚磷氮氯、三聚磷氮氯中的一种。4.如权利要求2所述的复合负极极片，其特征在于，所述导电剂为碳纳米管、石墨烯、碳纤维中的一种。5.如权利要求2所述的复合负极极片，其特征在于，所述导电散热层、负极活性物质层和红磷层的厚度比为(1～5)：(80～200)：(1～3)。6.如权利要求1所述的复合负极极片，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王燕，原东甲，李志，刘喜龙，
申请(专利权)人：深圳博磊达新能源科技有限公司，惠州博磊达新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44