一种负极极片及其制备方法、锂离子电池技术

本申请提供一种负极极片及其制备方法、锂离子电池，属于电池技术领域负极极片包括负极集流体、第一负极活性材料层和第二负极活性材料层，负极集流体的至少部分表面被第一负极活性材料层包覆，第一负极活性材料层的至少部分表面被第二负极活性材料层包覆。第一负极活性材料层包括第一负极活性材料、第一导电剂和第一粘结剂。第二负极活性材料层包括第二负极活性材料、第二导电剂和第二粘结剂。其中，第一负极活性材料为硅基材料或锡基材料，第二负极活性材料为无定形碳。本申请的负极极片具有独特的复合活性材料层结构，可提高负极极片制成的锂离子电池在低温场景下的快速充放电能力。

【技术实现步骤摘要】
一种负极极片及其制备方法、锂离子电池
本申请涉及电池
，具体而言，涉及一种负极极片及其制备方法、锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池作为一种热门研究的化学储能介质，因其自放电率低、循环性能好等特点被广泛应用于电子消费品、E-bike、EV等新能源领域。随着锂离子电池在新能源汽车领域的快速应用，改善里程焦虑及快速充电已成为新能源汽车行业对锂离子电池的迫切需求，兼顾高能量密度及快速充电模式的锂离子电池逐步成为新能源领域的研究热点与重点。
技术实现思路
本申请提供了一种负极极片及其制备方法、锂离子电池，其能够实现快速充放电。本申请的实施例是这样实现的：在第一方面，本申请示例提供了一种负极极片，其包括负极集流体、第一负极活性材料层和第二负极活性材料层，负极集流体的至少部分表面被第一负极活性材料层包覆，第一负极活性材料层的至少部分表面被第二负极活性材料层包覆。第一负极活性材料层包括第一负极活性材料、第一导电剂和第一粘结剂。第二负极活性材料层包括第二负极活性材料、第二导电剂和第二粘结剂。其中，第一负极活性材料为硅基材料或锡基材料，第二负极活性材料为无定形碳。在上述技术方案中，本申请的负极极片具有独特的复合活性材料层结构，且负极活性材料为高比能量活性物质材料，使得负极极片制成的锂离子电池具有能量密度高的特点。其中，采用无定形碳制成的第二负极活性材料层，对于大电流充电场景下，能够快速接纳锂离子从而避免锂金属析出风险。同时，软质的第二负极活性材料层能够作为第一负极活性材料层膨胀时的缓冲层，第二负极活性材料层能够吸收第一负极活性材料层膨胀力从而降低膨胀对负极极片的破坏作用，进而提高负极极片的长循环性能，提升电池循环寿命。并且，无定形碳存在较强的各向同性特点，可提高负极极片制成的锂离子电池在低温场景下的快速充放电能力。结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的示例中，上述无定形碳包括软碳、硬碳和中间相炭微球中的任意一种或多种。可选地，软碳的克容量为200～320mAh/g，平均粒径为1～10μm。可选地，硬碳的克容量为320～450mAh/g，平均粒径为1～10μm。可选地，中间相炭微球的克容量为300～400mAh/g，平均粒径为1～10μm。结合第一方面，在本申请的第一方面的第二种可能的示例中，上述硅基材料包括Si-C合金材料和/或氧化亚硅，硅基材料的克容量为380～1800mAh/g，平均粒径为1～16μm。锡基材料包括二氧化锡和石墨的掺混物，锡基材料的克容量为380～1800mAh/g。结合第一方面，在本申请的第一方面的第三种可能的示例中，上述第一导电剂和/或第二导电剂包括一维导电剂和二维导电剂，一维导电剂与二维导电剂的质量比为1～2.5:1。可选地，一维导电剂包括SuperP、KS-6、SFG和科琴黑中的任意一种或多种。可选地，二维导电剂包括VGCF和/或CNTs。在上述示例中，本申请的负极极片采用一维、二维构造导电剂进行复配，以搭建负极极片的“二维”导电网络，能够对锂离子电池倍率性能及长循环寿命提供增益效果。结合第一方面，在本申请的第一方面的第四种可能的示例中，上述第一粘结剂包括丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸酯和羧甲基纤维素钠中的任意一种或多种。第二粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸酯和羧甲基纤维素钠的任意一种或多种。在第二方面，本申请示例提供了一种负极极片的制备方法，其包括：先将第一负极浆料涂覆于负极集流体表面，再将第二负极浆料涂覆于第一负极浆料表面，烘干。其中，第一负极浆料由第一负极活性材料、第一导电剂、第一粘结剂和第一溶剂混合制得，第二负极浆料由第二负极活性材料、第二导电剂、第二粘结剂和第二溶剂混合制得。在上述技术方案中，本申请的负极极片的制备方法简便，制得的负极极片性能稳定。结合第二方面，在本申请的第二方面的第一种可能的示例中，上述第一负极浆料由46.6～53.9wt％第一负极活性材料、0.6～5.6wt％第一导电剂、2～3.3wt％第一粘结剂和37.2～50.8wt％第一溶剂混合制得；第二负极浆料由40～60wt％第二负极活性材料、0.5～6wt％第二导电剂、2～4wt％第二粘结剂和30～57.5wt％第二溶剂混合制得。在第三方面，本申请示例提供了一种锂离子电池，其包括正极极片、隔膜、电解液以及上述的负极极片。在上述技术方案中，本申请的锂离子电池具有能量密度高的特点和可快速充放电的性能。结合第三方面，在本申请的第三方面的第一种可能的示例中，上述正极极片包括正极集流体和正极活性材料层，正极集流体的至少部分表面被正极活性材料层包覆。正极活性材料层包括正极活性材料、第三导电剂和第三粘结剂；正极活性材料为镍钴铝或镍钴锰三元材料，正极活性材料的克容量为180～220mAh/g，平均粒径为2～10μm。在上述示例中，本申请的锂离子电池的正极活性材料为高比能量活性物质材料，使得锂离子电池具有能量密度高的特点。结合第三方面，在本申请的第三方面的第二种可能的示例中，上述第三导电剂包括一维导电剂、二维导电剂和三维导电剂，一维导电剂与二维导电剂的质量比为1～2.5:1，二维导电剂与三维导电剂的质量比为1～2:1。可选地，一维导电剂包括SuperP、KS-6、SFG和科琴黑中的任意一种或多种。可选地，二维导电剂包括VGCF和/或CNTs。可选地，三维导电剂包括石墨烯。在上述示例中，本申请的锂离子电池的正极活性材料采用一维、二维及三维构造导电剂进行复配，以搭建正极极片的“三维”导电网络，能够对锂离子电池倍率性能及长循环寿命提供增益效果。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。图1为本申请的负极极片的剖视图；图2为本申请试验例的循环测试数据结果图。具体实施方式下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。以下针对本申请实施例的一种负极极片及其制备方法、锂离子电池进行具体说明：请参阅图1，本申请提供一种负极极片10，其包括：负极集流体100、第一负极活性材料层200和第二负极活性材料层300，负极集流体100的至少部分表面被第一负极活性材料层200包覆，第一负极活性材料层200的至少部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负极极片，其特征在于，所述负极极片包括负极集流体、第一负极活性材料层和第二负极活性材料层，所述负极集流体的至少部分表面被所述第一负极活性材料层包覆，所述第一负极活性材料层的至少部分表面被所述第二负极活性材料层包覆；/n所述第一负极活性材料层包括第一负极活性材料、第一导电剂和第一粘结剂；/n所述第二负极活性材料层包括第二负极活性材料、第二导电剂和第二粘结剂；/n其中，所述第一负极活性材料为硅基材料或锡基材料，所述第二负极活性材料为无定形碳。/n

【技术特征摘要】
1.一种负极极片，其特征在于，所述负极极片包括负极集流体、第一负极活性材料层和第二负极活性材料层，所述负极集流体的至少部分表面被所述第一负极活性材料层包覆，所述第一负极活性材料层的至少部分表面被所述第二负极活性材料层包覆；
所述第一负极活性材料层包括第一负极活性材料、第一导电剂和第一粘结剂；
所述第二负极活性材料层包括第二负极活性材料、第二导电剂和第二粘结剂；
其中，所述第一负极活性材料为硅基材料或锡基材料，所述第二负极活性材料为无定形碳。


2.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述无定形碳包括软碳、硬碳和中间相炭微球中的任意一种或多种；
可选地，所述软碳的克容量为200～320mAh/g，平均粒径为1～10μm；
可选地，所述硬碳的克容量为320～450mAh/g，平均粒径为1～10μm；
可选地，所述中间相炭微球的克容量为300～400mAh/g，平均粒径为1～10μm。


3.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述硅基材料包括Si-C合金材料和/或氧化亚硅，所述硅基材料的克容量为380～1800mAh/g，平均粒径为1～16μm；
所述锡基材料包括二氧化锡和石墨的掺混物，所述锡基材料的克容量为380～1800mAh/g。


4.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述第一导电剂和/或所述第二导电剂包括一维导电剂和二维导电剂，所述一维导电剂与所述二维导电剂的质量比为1～2.5:1；
可选地，所述一维导电剂包括SuperP、KS-6、SFG和科琴黑中的任意一种或多种；
可选地，所述二维导电剂包括VGCF和/或CNTs。


5.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述第一粘结剂包括丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸酯和羧甲基纤维素钠中的任意一种或多种；
所述第二粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸酯和羧甲基纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦春阳，吕豪杰，齐士博，吴光麟，
申请(专利权)人：昆山宝创新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32