一种具有高容量负极粘结体系的锂离子电池负极片及电池制造技术

本发明专利技术涉及一种具有高容量负极粘结体系的锂离子电池负极片及锂离子电池，其中，具有高容量负极粘结体系的锂离子电池负极片包括：负极集流体；负极活性物质层，所述负极活性物质层位于所述负极集流体表面；所述负极活性物质层包括：负极活性物质，包裹在所述负极活性物质表面的交联高分子弹性层；以及包含在所述交联高分子弹性层中的乳液粒子。通过在所述负极活性物质的表面包裹交联高分子弹性层和聚氨酯/环氧树脂乳液粒子。有效抑制了负极活性物质和负极活性层的膨胀。

【技术实现步骤摘要】
一种具有高容量负极粘结体系的锂离子电池负极片及电池
本专利技术涉及电化学
，具体涉及一种具有高容量负极粘结体系的锂离子电池负极片及电池。
技术介绍
锂离子电池由于其能量密度高、无记忆效应、循环寿命长和环境友好等诸多优点被广泛用于消费电子、动力电池和储能应用。随着各种用电设备的不断多功能化和精细化，人们其对锂离子电池的能量密度也提出了越来越高的要求。为了提高锂离子电池的能量密度，研究人员对高容量负极活性物质和使用此材料的负极及锂电池进行了大量的研究。现在市场上锂离子电池普遍使用石墨负极，可逆容量达到360mAh/g，逐步趋近到372mAh/g的理论极限。而高容量负极活性物质，特别是硅负极材料，理论容量可以达到3600mAh/g以上，可以有效提高锂离子电池的能量密度。但是高容量负极活性物质，由于嵌锂量大，充放电过程中膨胀收缩比大，可达300％以上(石墨负极膨胀收缩比约在10％)，因此在充放电过程中，使用常规的粘结剂，活性材料容易破裂以及负极活性层结构开裂破坏，会极大增加使用过程中的电池膨胀和降低电池的循环寿命。因此，如何降低锂离子电池负极片膨胀是亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种具有高容量负极粘结体系的锂离子电池负极片及锂离子电池，旨在一定程度上解决现有技术中锂离子电池中负极片膨胀的技术问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种具有高容量负极粘结体系的锂离子电池负极片，其中，包括：负极集流体；负极活性物质层，所述负极活性物质层位于所述负极集流体表面；所述负极活性物质层包括：负极活性物质，包裹在所述负极活性物质表面的交联高分子弹性层；以及包含在所述交联高分子弹性层中的乳液粒子。上述所述的具有高容量负极粘结体系的锂离子电池负极片，通过在所述负极活性物质的表面包裹交联高分子弹性层和聚氨酯/环氧树脂乳液粒子。有效抑制了负极活性物质和负极活性层的膨胀。可选地，所述的具有高容量负极粘结体系的锂离子电池负极片，其中，所述交联高分子弹性层的厚度为10nm-500nm。可选地，所述的具有高容量负极粘结体系的锂离子电池负极片，其中，所述交联高分子弹性层的弹性模量为0.1MPa-200MPa。可选地，所述的具有高容量负极粘结体系的锂离子电池负极片，其中，形成所述交联高分子弹性层的材料选自环氧树脂弹性体、聚氨酯弹性体中的至少一种。可选地，所述的具有高容量负极粘结体系的锂离子电池负极片，其中，所述乳液粒子选自聚氨酯乳液粒子、环氧树脂乳液粒子中的至少一种。可选地，所述的具有高容量负极粘结体系的锂离子电池负极片，其中，所述乳液粒子的重量为负极活性物质重量的0.5％-5％。可选地，所述的具有高容量负极粘结体系的锂离子电池负极片，其中，所述乳液粒子的直径为30nm-300nm。可选地，所述的具有高容量负极粘结体系的锂离子电池负极片，其中，所述负极活性物质层还包括：辅助添加剂，所述辅助添加剂的重量为负极活性物质重量的0.05％-2.5％。可选地，所述的具有高容量负极粘结体系的锂离子电池负极片，其中，所述辅助添加剂为羧甲基纤维素钠及其衍生物、海藻酸钠及其衍生物、聚丙烯酸及其共聚物、聚甲基丙烯酸及其共聚物、聚丙烯酰胺及其共聚物、多糖类聚合物及其衍生物中的一种或多种基于相同的专利技术构思，本专利技术还提供一种锂离子电池，包括正极片、负极片间隔于所述正极片和负极片之间的隔膜以及电解液，所述负极片为上述所述的具有高容量负极粘结体系的锂离子电池负极片。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种具有高容量负极粘结体系的锂离子电池负极片的活性层示意图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施方式。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术的公开内容理解的更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。目前为了提高锂离子电池的能量密度，研究人员对高容量负极活性物质和使用此材料的负极及锂电池进行了大量的研究。现在市场上锂离子电池普遍使用石墨负极，可逆容量达到360mAh/g，逐步趋近到372mAh/g的理论极限。而高容量负极活性物质，特别是硅负极材料，理论容量可以达到3600mAh/g以上，可以有效提高锂离子电池的能量密度。但是高容量负极活性物质，由于嵌锂量大，充放电过程中膨胀收缩比大，可达300％以上(石墨负极膨胀收缩比约在10％)，因此在充放电过程中，使用常规的粘结剂，活性材料容易破裂以及负极活性层结构开裂破坏，会极大增加使用过程中的电池膨胀和降低电池的循环寿命。水溶性的高分子，比如羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、甲壳素等等，被用来作为高容量负极体系的粘结剂，并被证明对循环有显著的帮助。但是，溶液型的粘结剂，相较于乳液型的粘结剂，一般需要添加更多的使用量；另外水溶性高分子也有脆性较大、弹性不足的缺点。需要说明的是，所述负极活性物质可以是本领域各种适用于锂离子(二次)电池的负极活性物质，所述负极活性物质通常是能够接受、脱出锂离子的材料，例如，所述负极活性物质可以是包括但不限于石墨、软碳、硬碳、碳纤维、中间相碳微球、硅基材料、锡基材料、钛酸锂或其他能与锂形成合金的金属等中的一种或几种。其中，所述石墨可选自人造石墨、天然石墨以及改性石墨中的一种或几种，所述石墨可以进一步改性，石墨的改性方式并没有具体的限制，优选为在石墨芯表面进行包覆改性，更优选为无定形碳包覆改性；所述硅基材料可选自单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅合金中的一种或几种；所述锡基材料可选自单质锡、锡氧化合物、锡合金中的一种或几种。基于此，本专利技术提供一种能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。请参考图1，如图1所示，本专利技术实施例提供一种具有高容量负极粘结体系的锂离子电池负极片，包括：负极集流体10以及位于所述负极集流体表面的负极活性物质层11；所述负极活性物质层11包括：负极活性物质110、包裹在所述负极活性物质110表面的交联高分子弹性层120以及包含在所述交联高分子弹性层中的乳液粒子130。在本实施例中，所述负极集流体通常可以为层体，所述负极集流体通常是汇集电流的结构或零件，所述负极集流体可以是本领域各种适用于作为锂离子电池负极集流体的材料，例如，所述负极集流体可以是包括但不限于金属箔等，更具体可以是包括但不限于铜箔等。在本实施例中，所述交联高分子弹性层的材料选自环氧树脂弹性体、聚氨酯弹性体中的至少一种。容易理解的是，所述交联高分子弹性层由上述弹性体交联而成，即所形成的交联高分子弹性层，由于其具有良好的弹性，可以随着负极活性物质膨胀和收缩，并抑制负极活性材料膨胀以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有高容量负极粘结体系的锂离子电池负极片，其特征在于，包括：/n负极集流体；/n负极活性物质层，所述负极活性物质层位于所述负极集流体表面；/n所述负极活性物质层包括：负极活性物质，包裹在所述负极活性物质表面的交联高分子弹性层；以及/n包含在所述交联高分子弹性层中的乳液粒子。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有高容量负极粘结体系的锂离子电池负极片，其特征在于，包括：
负极集流体；
负极活性物质层，所述负极活性物质层位于所述负极集流体表面；
所述负极活性物质层包括：负极活性物质，包裹在所述负极活性物质表面的交联高分子弹性层；以及
包含在所述交联高分子弹性层中的乳液粒子。


2.如权利要求1所述的具有高容量负极粘结体系的锂离子电池负极片，其特征在于，所述交联高分子弹性层的厚度为10nm-500nm。


3.如权利要求1所述的具有高容量负极粘结体系的锂离子电池负极片，其特征在于，所述交联高分子弹性层的弹性模量为0.1MPa-200MPa。


4.如权利要求1所述的具有高容量负极粘结体系的锂离子电池负极片，其特征在于，形成所述交联高分子弹性层的材料选自环氧树脂弹性体、聚氨酯弹性体、聚苯乙烯类弹性体、聚丙烯酸酯类弹性体、聚乙烯类弹性体、聚丙烯类弹性体、共聚酯类弹性体、聚酰胺弹性体、丁苯橡胶、天然橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶中的至少一种。


5.如权利要求1所述的具有高容量负极粘结体系的锂离子电池负极片，其特征在于，所述乳液粒子...

【专利技术属性】
技术研发人员：何传新，解来勇，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44