负极及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种负极及其制备方法和应用，其中所述负极包括：负极集流体、补锂涂层和活性物质层，所述补锂涂层形成在所述负极集流体表面上，所述补锂涂层包括金属氧化物富锂材料，所述金属氧化物富锂材料化学式为Li

【技术实现步骤摘要】
负极及其制备方法和应用
本专利技术属于电池领域，具体涉及一种负极及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来为解决环境污染问题，电动车发展迅速，很多车企已计划在2025年前实现全面电动化。基于整车需求，车企对动力电池寿命的要求越来越高，由最初的7年15万公里需求逐渐提高到15年24万公里。作为电动车的核心部件，动力电池的循环寿命直接影响整车使用寿命，所以急需开发满足目前整车能量密度、功率密度和安全性能需求下的长循环电池。目前提高动力电池循环性能的方法包括如下两种：(1)负极方面：采用单颗粒低镍含量体系，防止出现循环过程中的颗粒破碎导致活性锂加速消耗导致的循环衰减问题；(2)正极方面：采用单颗粒紧实石墨材料，并加强表面包覆，防止出现循环过程中的颗粒破碎导致活性锂加速消耗导致的循环衰减问题。然而上述提高电池循环性能的技术存在以下缺陷：(1)负极方面：采用单颗粒低镍含量体系，单颗粒由于匀浆团聚的问题其尺寸较大，从而带来较长的固相扩散路径，其将恶化电芯功率性能，而低镍含量材料其比容量较低，将导致电池体系能量密度降低，从而恶化整车能量密度及成本；(2)正极方面：采用单颗粒紧实石墨材料，单颗粒也存在着固相扩散路径长的问题，将恶化电芯充电功率，表现在整车上为快充性能的恶化，紧实表面强包覆将增加石墨的制造成本，对于整车的成本影响较大。因此，现有提高电池循环性能的技术有待探究。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种负极及其制备方法和应用，采用该负极可以在保证电芯功率密度和能量密度保持现有水平的同时满足目前动力电芯需求。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种负极。根据本专利技术的实施例，所述负极包括：负极集流体；补锂涂层，所述补锂涂层形成在所述负极集流体表面上，所述补锂涂层包括金属氧化物富锂材料，所述金属氧化物富锂材料化学式为Li1+qNixCoyMnzFeaAlbPcO2，其中，0＜q，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤a≤1，0≤b≤0.8，0≤c≤4；活性物质层，所述活性物质层形成在所述补锂涂层表面上，所述活性物质层包括金属氧化物材料，所述金属氧化物材料化学式为LiNikComMnnFeeAlfPgO2，其中，0≤k≤1，0≤m≤1，0≤n≤1，0≤e≤1，0≤f≤0.8，0≤g≤4。根据本专利技术实施例的负极，通过在负极集流体和活性物质层之间形成包括化学式为Li1+qNixCoyMnzFeaAlbPcO2的金属氧化物富锂材料的补锂涂层，该补锂涂层可以提供足够活性锂，弥补装载该负极的电池首次充放电过程中正负极极活性锂的消耗，同时保证循环过程中正极活性锂的需求，从而显著提高电池的循环性能(相较于现有水平循环性能提升30～50％)。由此，采用该负极可以在保证电芯功率密度和能量密度保持现有水平的同时具有优异的循环性能，满足目前动力电芯需求。另外，根据本专利技术上述实施例的负极还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述补锂涂层的厚度不高于10微米。由此，可以保证该负极具有较高的能量密度。在本专利技术的一些实施例中，所述金属氧化物富锂材料为层状或橄榄石状。在本专利技术的一些实施例中，所述金属氧化物材料为层状或橄榄石状。在本专利技术的第二个方面，本专利技术提出了一种制备上述负极的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括：(1)将金属氧化物富锂材料与导电剂、粘结剂和溶剂混合，以便得到补锂浆料；(2)将所述补锂浆料施加在负极集流体表面上，以便在所述负极集流体表面形成补锂涂层；(3)将金属氧化物材料与导电剂、粘结剂和溶剂混合，以便得到活性物质浆料；(4)将所述活性物质浆料施加在所述补锂涂层表面上，以便得到负极。根据本专利技术实施例的制备负极的方法，通过在负极集流体上形成包括化学式为Li1+qNixCoyMnzFeaAlbPcO2的金属氧化物富锂材料的补锂涂层，然后在该补锂涂层上形成含有金属氧化物材料的活性物质层，即在负极集流体和活性物质层之间形成包括金属氧化物富锂材料的补锂涂层，该补锂涂层可以提供足够活性锂，弥补装载该负极的电池首次充放电过程中正负极极活性锂的消耗，同时保证循环过程中正极活性锂的需求，从而显著提高电池的循环性能(相较于现有水平循环性能提升30～50％)。另外，根据本专利技术上述实施例的制备负极的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，所述金属氧化物富锂材料与所述导电剂和所述粘结剂质量比为(80～98)：(1～10)：(1～10)。由此，可以提高该负极的循环性能。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，所述补锂浆料的固含量为60～75wt％，粘度为4000～10000mpa·s。由此，可以提高该负极的循环性能。在本专利技术第三个方面，本专利技术提出了一种锂离子电池。根据本专利技术的实施例，所述锂离子电池包括正极、负极、电解液和隔膜，其中所述负极为上述的负极或采用上述的方法得到的负极。由此，装载上述负极的锂离子电池可以在保证功率密度和能量密度保持现有水平的同时具有优异的循环性能，满足目前动力需求。在本专利技术的一些实施例中，所述正极包括石墨材料和Si-SiO2合金材料中的至少之一。在本专利技术的第四个方面，本专利技术提出了一种车辆。根据本专利技术的实施例，所述车辆包括上述的锂离子电池。由此，通过装载上述具有优异能量密度、功率密度、安全性能和循环性能的锂离子电池，使得该车辆具有优异的续航里程。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术一个实施例的负极的结构示意图；图2是根据本专利技术一个实施例的制备负极的方法流程示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种负极。根据本专利技术的实施例，参考图1，该负极包括负极集流体100、补锂涂层200和活性物质层300。根据本专利技术的实施例，本领域技术人员可以根据实际需要对负极集流体100的材质进行选择，例如负极集流体100为铝箔集流体。根据本专利技术的实施例，参考图1，补锂涂层200形成在上述负极集流体100的表面上，并且补锂涂层200包括金属氧化物富锂材料，该金属氧化物富锂材料化学式为Li1+qNixCoyMnzFeaAlbPcO2，其中，0＜q，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤a≤1，0≤b≤0.8，0≤c≤4。专利技术人发现，通过在负极集流体上形成包括化学式为Li1+qNixCoyMnzFeaAlbPcO2的金属氧化物富锂材料的补锂涂层，该补锂涂层可以提供足够活性锂，弥补装载该负极的电池首次充放电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负极，其特征在于，包括：/n负极集流体；/n补锂涂层，所述补锂涂层形成在所述负极集流体表面上，所述补锂涂层包括金属氧化物富锂材料，所述金属氧化物富锂材料化学式为Li

【技术特征摘要】
1.一种负极，其特征在于，包括：
负极集流体；
补锂涂层，所述补锂涂层形成在所述负极集流体表面上，所述补锂涂层包括金属氧化物富锂材料，所述金属氧化物富锂材料化学式为Li1+qNixCoyMnzFeaAlbPcO2，其中，0＜q，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤a≤1，0≤b≤0.8，0≤c≤4；
活性物质层，所述活性物质层形成在所述补锂涂层表面上，所述活性物质层包括金属氧化物材料，所述金属氧化物材料化学式为LiNikComMnnFeeAlfPgO2，其中，0≤k≤1，0≤m≤1，0≤n≤1，0≤e≤1，0≤f≤0.8，0≤g≤4。


2.根据权利要求1所述的负极，其特征在于，所述补锂涂层的厚度不高于10微米。


3.根据权利要求1所述的负极，其特征在于，所述金属氧化物富锂材料为层状或橄榄石状。


4.根据权利要求1所述的负极，其特征在于，所述金属氧化物材料为层状或橄榄石状。


5.一种制备权利要求1-4中任一项所述负极的方法，其特征在于，包括：
(1)将金属氧化物富锂材料与导电剂、粘结剂和溶剂混合，...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏树发，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32