一种弹性分层硅基负极极片及包含该负极极片的锂电池制造技术

本实用新型专利技术提供一种弹性分层硅基负极极片及包含该负极极片的锂电池，所述弹性分层硅基负极极片自一侧至另一侧依次包括石墨负极材料外层、硅基负极材料内层、多孔铜箔集流体、硅基负极材料内层和石墨负极材料外层；多孔铜箔集流体是在PET薄膜基底的两侧涂覆多孔铜箔得到。所述锂电池包括正极极片、负极极片以及位于正极极片和负极极片之间的隔膜；负极极片为所述的弹性分层硅基负极极片。本实用新型专利技术可以缓解充放电过程中硅基负极的体积膨胀，提高电池循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种弹性分层硅基负极极片及包含该负极极片的锂电池
本技术属于锂离子电池
，具体涉及一种弹性分层硅基负极极片及包含该负极极片的锂电池。
技术介绍
随着目前市场对电池能量密度需求不断提高，常规的石墨负极材料已经不能够满足日益增长的要求。因此，近年硅基负极材料以更高的克容量、环境友好、储量丰富等优点被认为是下一代高能量密度锂离子电池的负极材料。但由于硅基材料在充放电过程中较大的体积膨胀，会导致其表面形成的SEI保护膜破裂，由于SEI膜的形成需要电解液的消耗，所以在循环过程中对电解液的不断消耗，造成电解液干涸，负极极片极易出现活性物质脱落或掉粉现象，很大程度上影响电池循环性能，因此对硅基负极膨胀的抑制将对电池整体性能有着至关重要的影响。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本技术提供一种弹性分层硅基负极极片及包含该负极极片的锂电池，可以缓解充放电过程中硅基负极的体积膨胀。本技术是通过以下技术方案来实现：一种弹性分层硅基负极极片，其自一侧至另一侧依次包括石墨负极材料外层、硅基负极材料内层、多孔铜箔集流体、硅基负极材料内层和石墨负极材料外层；多孔铜箔集流体是在PET薄膜基底的两侧涂覆多孔铜箔得到。优选的，石墨负极材料外层的厚度为30-100μm。优选的，硅基负极材料内层的厚度为10-100μm。优选的，多孔铜箔集流体的厚度为2-8μm。优选的，石墨负极材料外层的材料为人造石墨、天然石墨和中间相碳微球中的一种。一种包含有弹性分层硅基负极极片的锂电池，包括正极极片、负极极片以及位于正极极片和负极极片之间的隔膜；负极极片为所述的弹性分层硅基负极极片。优选的，正极极片自一侧至另一侧依次包括正极活性物质层、集流体铝箔和正极活性物质层。优选的，正极活性物质层的物质为磷酸铁锂、锰酸锂或镍钴锰酸锂。与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：本技术的硅基负极极片：(1)负极极片采用外层涂覆石墨负极材料，内层涂覆硅基负极材料，由于最外层为石墨材料材料，其本身膨胀较小会对内层硅基负极材料的体积膨胀起到一定抑制作用。(2)集流体采用以PET薄膜为基底的多孔铜箔，一方面多孔铜箔表面的粗糙度较高，有利于提高硅基负极材料与集流体的粘结力，防止极片的掉粉，同时PET薄膜较好的柔韧性，可以缓解充放电过程中由于体积膨胀而造成的极片的伸缩，缓解活性物质的脱落。本技术的锂电池，因采用本技术的负极极片，因此能很好的缓解充放电过程中硅基负极的体积膨胀，从而提高电池整体的循环性能。附图说明图1为本技术的包含该硅基负极极片的锂电池结构示意图。图2为对比例传统锂电池结构示意图。图3为实施例2与对比例搭配正极NCM(811)制备3.0Ah电池的循环性能对比图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步的详细说明，所述是对本技术的解释而不是限定。本技术所述的弹性分层硅基负极极片，自一侧至另一侧依次包括石墨负极材料外层8、硅基负极材料内层7、多孔铜箔集流体6、硅基负极材料内层7和石墨负极材料外层8；多孔铜箔集流体6是在PET薄膜基底的两侧涂覆多孔铜箔得到。包含有弹性分层硅基负极极片的锂电池，包括正极极片1、负极极片2以及位于正极极片1和负极极片2之间的隔膜3。其中，正极极片1自一侧至另一侧依次包括正极活性物质层5、集流体铝箔4和正极活性物质层5。所述硅基负极材料为硅碳复合材料、硅氧复合材料和硅氧碳复合材料中的一种或几种，粒径D50在5-30μm，克容量在500-1600mAh/g。所述石墨负极材料为人造石墨、天然石墨和中间相碳微球中的一种或几种，粒径D50为10-30μm。所述硅基负极材料内层7直接涂覆于多孔铜箔集流体上，其厚度为10-100μm；所述石墨负极材料外层8直接涂覆于硅基负极材料内层7上，其厚度为30-100μm；所述多孔铜箔集流体6的厚度为2-8μm，多孔铜箔的孔径为0.6mm～1.0mm。所述正极活性物质为磷酸铁锂(LFP)、锰酸锂(LMO)和镍钴锰酸锂(NCM)中的一种或几种。实施例1如图1所示，本技术一种包含有弹性分层硅基负极极片的锂电池，包括正极极片1、负极极片2以及位于正极极片1和负极极片2之间的隔膜3。其中，正极极片1自一侧至另一侧依次包括正极活性物质层5、集流体铝箔4和正极活性物质层5；负极极片2自一侧至另一侧依次包括石墨负极材料外层8、硅基负极材料内层7、多孔铜箔集流体6、硅基负极材料内层7和石墨负极材料外层8。多孔铜箔集流体6是在PET薄膜基底的两侧涂覆多孔铜箔得到。其中，正极活性物质为磷酸铁锂；硅基负极材料为硅碳复合材料，粒度5μm，容量500mAh/g，涂覆厚度为10μm；石墨负极材料为人造石墨，粒度10μm，涂覆厚度为30μm；PET薄膜为基底的多孔铜箔厚度为2μm，多孔铜箔的孔径为0.6mm。实施例2该实施例结构与实施例1相同，其中正极活性物质为NCM(811)；硅基负极材料为硅碳复合材料，粒度30μm，容量1600mAh/g，涂覆厚度为100μm；石墨负极材料为人造石墨，粒度30μm，涂覆厚度为100μm；PET薄膜为基底的多孔铜箔厚度为8μm，多孔铜箔的孔径为1mm。实施例3该实施例结构与实施例1相同，其中正极活性物质为NCM(622)；硅基负极材料为硅碳复合材料，粒度15μm，容量600mAh/g，涂覆厚度为20μm；石墨负极材料为人造石墨，粒度12μm，涂覆厚度为80μm；PET薄膜为基底的多孔铜箔厚度为4μm，多孔铜箔的孔径为0.7mm。实施例4该实施例结构与实施例1相同，其中正极活性物质为NCM(111)；硅基负极材料为硅氧材料，粒度15μm，容量1400mAh/g，涂覆厚度为15μm；石墨负极材料为人造石墨，粒度20μm，涂覆厚度为50μm；PET薄膜为基底的多孔铜箔厚度为6μm，多孔铜箔的孔径为0.8mm。实施例5该实施例结构与实施例1相同，其中正极活性物质为LMO；硅基负极材料为硅氧碳复合材料，粒度20μm，容量1000mAh/g，涂覆厚度为50μm；石墨负极材料为人造石墨，粒度20μm，涂覆厚度为80μm；PET薄膜为基底的多孔铜箔厚度为4μm，多孔铜箔的孔径为0.9mm。实施例6该实施例结构与实施例1相同，其中正极活性物质为NCM(811)；硅基负极材料为硅氧碳复合材料，粒度20μm，容量1400mAh/g，涂覆厚度为80μm；石墨负极材料为人造石墨，粒度15μm，涂覆厚度为30μm；PET薄膜为基底的多孔铜箔厚度为8μm，多孔铜箔的孔径为1mm。对比例1对比例电池如图2所示，包括正极极片1、负极极片2以及位于正极极片1和负极极片2之间的隔膜3。其中，正极极片1自一侧至另一侧依次包括正极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种弹性分层硅基负极极片，其特征在于，其自一侧至另一侧依次包括石墨负极材料外层(8)、硅基负极材料内层(7)、多孔铜箔集流体(6)、硅基负极材料内层(7)和石墨负极材料外层(8)；多孔铜箔集流体(6)是在PET薄膜基底的两侧涂覆多孔铜箔得到。/n

【技术特征摘要】
1.一种弹性分层硅基负极极片，其特征在于，其自一侧至另一侧依次包括石墨负极材料外层(8)、硅基负极材料内层(7)、多孔铜箔集流体(6)、硅基负极材料内层(7)和石墨负极材料外层(8)；多孔铜箔集流体(6)是在PET薄膜基底的两侧涂覆多孔铜箔得到。


2.根据权利要求1所述的弹性分层硅基负极极片，其特征在于，石墨负极材料外层(8)的厚度为30-100μm。


3.根据权利要求1所述的弹性分层硅基负极极片，其特征在于，硅基负极材料内层(7)的厚度为10-100μm。


4.根据权利要求1所述的弹性分层硅基负极极片，其特征在于，多孔铜箔集流体(6)的厚度为2-8μm。


5.根据权利要求1所述的弹性分...

【专利技术属性】
技术研发人员：范瑞娟，田占元，邵乐，胡朝文，沈晓辉，
申请(专利权)人：陕西煤业化工技术研究院有限责任公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61