一种补锂的负极极片及其锂离子电池制造技术

本发明专利技术属于电池技术领域，更具体地涉及一种补锂处理的负极极片及其锂离子电池。本发明专利技术提供的补锂的负极极片，包括负极集流体与设置在负极集流体至少一个表面上包含负极活性物质的负极活性物质层，在所述负极活性物质层远离集流体的表面设置补锂层，所述补锂层包括补锂区与间隙区，所述补锂区与间隙区依次相互连接，所述补锂区与间隙区满足：3.3

【技术实现步骤摘要】
一种补锂的负极极片及其锂离子电池


[0001]本专利技术属于电池
，更具体地涉及一种补锂处理的负极极片及其锂离子电池。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车的普及，大家对其动力电池的要求也越来越高，比如要求电池既要拥有高能量密度、长循环寿命和稳定的性能，同时还要有快速充电的能力。
[0003]目前通常通过优化正负极材料的性能用于改善锂离子电池循环性能及提高其能量密度。负极是锂离子电池的重要组成部分，通过提高负极的循环稳定性及能量密度可以有效地提高锂离子电池的电化学性能。在工业生产中，为了提高锂离子电池的能量密度，通常选用不同的正负极材料进行搭配，以获得更加匹配的能量密度并发挥最优的电池性能，当然也可以采用补锂的方式提高整个锂离子电池体系中的锂含量。但补锂技术的工艺和技术往往会导致大量反应热的产生，进而影响锂离子电池的循环寿命、能量密度和动力学性能。因此，如何实现有效补锂且避免大量反应热影响锂离子电池性能对于锂离子电池综合性能的提升至关重要。

技术实现思路

[0004]鉴于
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供一种补锂的负极极片及其锂离子电池，所述补锂的负极极片能有效改善极片发热问题，提高电池能量密度，同时还能提升电池循环寿命和动力学性能。
[0005]为达到上述目的，在本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种补锂的负极极片，包括负极集流体与设置在负极集流体至少一个表面上包含负极活性物质的负极活性物质层，其特征在于，在所述负极活性物质层远离集流体的表面设置补锂层，所述补锂层包括补锂区与间隙区，所述补锂区与间隙区依次相互连接，所述补锂区与间隙区满足：
[0006]3.3
×
10-3
≤A/(A+B)＜0.98
[0007]其中，A为补锂区宽度，B为间隙区宽度，所述A和B均为沿补锂区与间隙区连接的延伸方向的测量值。
[0008]在本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种锂离子电池，包括正极、负极、电解液及隔离膜，所述负极包括本专利技术第一方面所述的负极极片。
[0009]相比于现有技术，上述技术方案至少具有以下有益效果：
[0010]本专利技术通过在负极极片表面设置条纹状的补锂层，实现锂离子电池能量密度的提升，且通过补锂区与间隙区依次相互连接，使得补锂过程中产生的大量热可以通过补锂区与间隙区形成的空气流通通道快速地扩散，缓解负极极片发热问题。同时，补锂区与间隙区形成的通道可以使得锂离子电池注液后，电解液更加有效地浸润负极极片，从而进一步提升锂离子电池的电化学性能。
附图说明
[0011]图1为本专利技术具体实施方式所述补锂的电池极片外观俯视示意图；
[0012]图2为本专利技术具体实施方式所述补锂的电池极片外观截面示意图；
[0013]图3为本专利技术具体实施方式所述补锂的电池极片外观局部放大图；
[0014]图4为本专利技术具体实施方式所述电池极片经过补锂处理的锂离子电芯化成后的极片补锂外观。
具体实施方式
[0015]下面详细说明本专利技术补锂的负极极片及其锂离子电池。
[0016]首先说明本专利技术第一方面所述的负极极片。本专利技术第一方面提供了一种负极极片，包括负极集流体与设置在负极集流体至少一个表面上包含负极活性物质的负极活性物质层，其特征在于，在所述负极活性物质层远离集流体的表面设置补锂层，所述补锂层包括补锂区与间隙区，所述补锂区与间隙区依次相互连接，所述补锂区与间隙区满足：
[0017]3.3
×
10-3
≤A/(A+B)＜0.98
[0018]其中，A为补锂区宽度，B间隙区宽度，所述A和B均为沿补锂区与间隙区连接的延伸方向的测量值。
[0019]补锂区的宽度与间隙区的宽度影响补锂反应热的扩散，进而进一步影响锂离子电池的电化学性能。专利技术人发现通过在补锂层设置依次连接的补锂区与间隙区可以有效地形成空气流通通道，所述空气流通通道可以通过空气的流动快速地带走补锂过程中的热量，缓解补锂过程中极片发热的问题。同时在锂离子电池注入电解液后，所述的补锂区与间隙区依次连接的结构可以使得电解液对负极极片的浸润性能提高，从而进一步提升锂离子电池的循环性能、容量和安全性能。专利技术人研究发现：补锂区宽度A与间隙区宽度B需要满足一定的关系才能使得所述负极极片的安全性能与电化学性能效果较好，这是因为通过合理的调节补锂区宽度与间隙区宽度可以获得比较合适的空气流通通道，因为对于负极极片而言，补锂区所提供的锂源嵌入负极极片中会产生大量的热，而空气流通通道的宽度取决于间隙区宽度，因此需要合理调控补锂区宽度与间隙区宽度从而提高负极极片的散热能力及电解液对负极极片的浸润性。
[0020]本专利技术产生的过程中，专利技术人对补锂区的宽度影响做了深入的研究，专利技术人发现，补锂区宽度影响负极极片的补锂效果，为保证负极极片能够更加有效地补锂，通常需要合理设计补锂区的宽度和厚度。补锂区厚度即为补锂层在极片的竖直方向上的测量值，补锂区厚度不宜过大，否则会影响锂离子电池的体积能量密度，因此需要合理设计补锂区的宽度。在补锂量及补锂区厚度一定的情况下，补锂区的宽度与补锂区的压密一定程度上为负相关的关系，因此为了使得补锂区的锂离子更好地嵌入负极极片中，需要通过设计合适的补锂区宽度，从而获得合适的补锂区密度，从而利于锂离子嵌入负极极片中，达到更好的补锂效果。
[0021]优选地，所述补锂区宽度A的范围为10μm≤A≤5000μm，进一步优选地，所述补锂区宽度A的范围为50μm≤A≤3500μm。
[0022]本专利技术产生的过程中专利技术人对间隙区宽度的影响也做了深入研究，发现相同补锂区宽度与相同补锂区厚度条件下，需要合理设计间隙区宽度B，间隙区宽度B过小(<10μm)，
虽然也可以一定程度上提供散热通道，但可能无法提供足够面积空气通道带走活性物质与补锂层产生的反应热，从而对于极片收卷温度的缓解作用不够优良。另外，若间隙区域宽度B过大(＞3000μm)，虽然可以提供足够大的散热通道，使得补锂过程中产生的热量快速分散，但由于间隙区宽度B过大，导致补锂区的区域变小，从而使得补锂量下降，可能导致补锂区的锂源扩散至间隙区的效率大大降低，最终影响电池性能。因此，需要提供一定的通道，使得空气能够快速流通，从而将负极活性物质层与补锂层反应产生的热量带走，降低极片收卷温度，同时能够保证补锂层在活性物质表面扩散，提高负极极片的补锂效率。
[0023]优选地，所述间隙区宽度B为10μm≤B≤3000μm，进一步优选地，所述间隙区的宽度为20μm≤B≤1500μm。
[0024]将补锂区沿负极极片长度延伸方向的交界中点连接，得到补锂区中位线。所述补锂区中位线与极片宽度方向的夹角为θ，θ角的值影响锂离子电池的性能。这是因为θ角取值不同，对应的空气流通通道的距离不同，从而影响负极极片补锂后散热，由于θ角取值越大，则对应的空气流通通道越长，从而使得热量扩散路径增长，进一步影响负极极片散热效果。
[0025]优选地，所述夹角本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极极片，包括负极集流体与设置在负极集流体至少一个表面上包含负极活性物质的负极活性物质层，其特征在于，在所述负极活性物质层远离集流体的表面设置补锂层，所述补锂层包括补锂区与间隙区，所述补锂区与间隙区依次相互连接，所述补锂区与间隙区满足：3.3
×
10-3
≤A/(A+B)＜0.98其中，A为补锂区宽度，B为间隙区宽度，所述A和B均为沿补锂区与间隙区连接的延伸方向的测量值。2.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述补锂区宽度A的范围为10μm≤A≤5000μm，优选为50μm≤A≤3500μm。3.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述间隙区宽度B为10μm≤B≤3000μm，优选为20μm≤B≤1500μm。4.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述补锂区的中位线与极片宽度方向的夹角为θ，所述夹角θ的大小满足：0
°
≤θ≤75
°
，优选为0
°
≤θ≤45
°
。...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈仕通，谢斌，胡招，龚志杰，利文，马林，
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：