负极极片、其制备方法及电化学装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种负极极片、其制备方法及电化学装置，负极极片包括层叠设置的负极集流体、负极活性物质层和无机介电层；负极活性物质层包括相对的第一表面和第二表面，其中第一表面背向负极集流体设置；无机介电层设置于负极活性物质层的第一表面，无机介电层由无机介电材料组成，无机介电层包括位于负极活性物质层外表面的第一介电层，且第一介电层的厚度为30nm～1000nm；负极极片的压实密度为1.2g/cm

Negative electrode, its preparation method and electrochemical device

【技术实现步骤摘要】
负极极片、其制备方法及电化学装置
本专利技术属于储能装置
，尤其涉及一种负极极片、其制备方法及电化学装置。
技术介绍
电化学装置能够将化学能转变为电能，具有稳定的电压和电流，性能可靠，并且结构简单、携带方便，已成为各类消费类电子产品及电动产品的主力电源，被广泛应用于人们生产及生活的方方面面。近年来，市场对电化学装置的循环性能及安全性能提出了越来越高的要求。然而现有的电化学装置在循环过程中，电解液与负极界面之间副反应较多，造成电解液分解产气，恶化电化学装置的安全性能，同时在负极上电解质阳离子不断消耗，电化学装置不可逆容量不断增加，导致其循环寿命快速衰减。并且由于电解质阳离子在负极的传输性能较差，还会导致负极界面金属枝晶的形成，容易发生电化学装置内短路，进一步恶化电化学装置的安全性能。
技术实现思路
本专利技术提供一种负极极片、其制备方法及电化学装置，以提高电化学装置的安全性能及循环性能。本专利技术第一方面提供一种负极极片，包括：负极集流体；负极活性物质层，设置于负极集流体的至少一个表面，该负极活性物质层包括相对的第一表面和第二表面，其中第一表面背向负极集流体设置；无机介电层，设置于负极活性物质层的第一表面，无机介电层由无机介电材料组成，无机介电层包括位于负极活性物质层外表面的第一介电层，且第一介电层的厚度为30nm～1000nm；其中，负极极片的压实密度为1.2g/cm3～2.0g/cm3，负极极片的孔隙率为25％～45％，且负极极片的每10cm×10cm面积上的电解液浸润速率大于等于2μg/s。本专利技术第二方面提供一种负极极片的制备方法，该方法包括以下步骤：将负极活性物质层设置在负极集流体的至少一个表面；通过气相沉积法将无机介电材料沉积在负极活性物质层的背向负极集流体的表面，得到无机介电层，无机介电层包括位于负极活性物质层外表面的第一介电层，第一介电层的厚度为30nm～1000nm；其中，负极极片的压实密度为1.2g/cm3～2.0g/cm3，负极极片的孔隙率为25％～45％，且负极极片的每10cm×10cm面积上的电解液浸润速率大于等于2μg/s。本专利技术第三方面提供一种电化学装置，包括正极极片、负极极片、隔离膜和电解液，其中负极极片采用根据本专利技术第一方面的负极极片。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术提供的负极极片，由于在负极活性物质层与隔膜之间设置有无机介电层，并使负极极片的压实密度为1.2g/cm3～2.0g/cm3，孔隙率为25％～45％，及每10cm×10cm面积上的电解液浸润速率大于等于2μg/s，能够稳定负极界面，减少电解液与负极界面之间的副反应，抑制产气，避免不可逆容量的增加，并能够改善电化学装置的动力学性能，抑制电解质阳离子的还原态金属在负极析出，避免电化学装置内短路，从而使得电化学装置同时具有优异的安全性能及循环性能，并兼顾提高电化学装置的高温性能。另外，本专利技术的负极极片能够显著抑制电化学装置在循环及存储过程中直流内阻的增长，从而降低热效应，减小极化，提高倍率性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了本专利技术一个实施例提供的负极极片的结构示意图。图2示出了本专利技术另一个实施例提供的负极极片的结构示意图。图3-1示出了一种圆形开口的示意图。图3-2示出了一种沟槽状开口的示意图。图3-3示出了一种裂纹开口的示意图。图4示出了本专利技术又一个实施例提供的负极极片的结构示意图。图5为图4中I区放大图。图6示出了本专利技术再一个实施例提供的负极极片的结构示意图。图7为图6中II区放大图。具体实施方式为了使本专利技术的专利技术目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本专利技术，并非为了限定本专利技术。为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。在本文的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”、“以下”为包含本数，“一种或多种”中“多种”的含义是两个以上。本专利技术的上述
技术实现思路
并不意欲描述本专利技术中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处，通过一系列实施例提供了指导，这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实例中，列举仅作为代表性组，不应解释为穷举。负极极片请参照图1至图2，本专利技术实施方式的第一方面提供了一种负极极片10，该负极极片10包括层叠设置的负极集流体11、负极活性物质层12和无机介电层13。负极集流体11沿自身厚度方向包括相对的两个表面，负极活性物质层12可以是设置于两个表面中的任意一者上(如图1所示)，也可以是分别设置于两个表面(如图2所示)。负极活性物质层12沿自身厚度方向包括相对的第一表面121和第二表面122，其中第一表面121背向负极集流体11设置，第二表面122朝向负极集流体11设置。负极活性物质层12包括负极活性物质，并在其内部具有大量的孔隙123，在工作过程中能够进行电解质阳离子的可逆脱嵌/入嵌，负极集流体11用于电流的汇集并输出。无机介电层13设置于负极活性物质层12的第一表面121，无机介电层13由无机介电材料组成。无机介电层13包括位于负极活性物质层12外表面的第一介电层131，第一介电层131的厚度T为30nm～1000nm。第一介电层131的内部为多孔结构，形成大量的孔道，并在其材料表面带有大量极性基团，具有良好的导离子性能，能够进行电解质阳离子的传输。进一步地，负极极片10的压实密度为1.2g/cm3～2.0g/cm3，孔隙率为25％～45％，以及每10cm×10cm面积上的电解液浸润速率大于等于2μg/s。负极极片10的压实密度C可以通过公式C＝(m×w)/(An×δ)计算，式中m为负极活性物质层的质量，w为负极活性物质层中负极活性物质的质量分数，An为负极活性物质层的面积，δ为负极活性物质层的厚度。负极极片10的孔隙率可以通过压汞法、气体吸附法等方法测定。负极极片10的每10cm×10cm面积上的电解液浸润速率可以通过以下方法测定：将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)及碳酸二乙酯(DEC)按照体积比为20:20:60混合均匀，得到用于测试的电解液；将一定内径且带有标准刻度的滴管装满所述电解液，滴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负极极片，其特征在于，包括：/n负极集流体；/n负极活性物质层，设置于所述负极集流体的至少一个表面，所述负极活性物质层包括相对的第一表面和第二表面，其中所述第一表面背向所述负极集流体设置；/n无机介电层，设置于所述负极活性物质层的所述第一表面，所述无机介电层由无机介电材料组成，所述无机介电层包括位于所述负极活性物质层外表面的第一介电层，且所述第一介电层的厚度为30nm～1000nm；/n其中，所述负极极片的压实密度为1.2g/cm

【技术特征摘要】
1.一种负极极片，其特征在于，包括：
负极集流体；
负极活性物质层，设置于所述负极集流体的至少一个表面，所述负极活性物质层包括相对的第一表面和第二表面，其中所述第一表面背向所述负极集流体设置；
无机介电层，设置于所述负极活性物质层的所述第一表面，所述无机介电层由无机介电材料组成，所述无机介电层包括位于所述负极活性物质层外表面的第一介电层，且所述第一介电层的厚度为30nm～1000nm；
其中，所述负极极片的压实密度为1.2g/cm3～2.0g/cm3，所述负极极片的孔隙率为25％～45％，且所述负极极片的每10cm×10cm面积上的电解液浸润速率大于等于2μg/s。


2.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述第一介电层的厚度为50nm～600nm，优选为100nm～500nm。


3.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述负极极片的每1540mm2面积上的可逆容量与所述第一介电层的厚度之比为0.02mAh/nm～2mAh/nm。


4.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述第一介电层具有贯通自身厚度方向的开口，且所述开口的宽度为0.05μm～6μm。


5.根据权利要求4所述的负极极片，其特征在于，所述第一介电层对所述负极活性物质层的所述第一表面的覆盖率为70％～95％。


6.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述无机介电层还包括第二介电层，所述第二介电层位于所述负极活性物质层内部至少一部分孔隙的内壁，且所述第二介电层由所述第一表面至所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李铖，盛长亮，黄华锋，黄起森，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35