一种负极片、其制备方法及电池技术

本发明专利技术提供一种负极片、其制备方法及电池，所述负极片包括：集流体；第一涂层，所述第一涂层涂覆于所述集流体至少一侧的表面，所述第一涂层中包括第一负极活性物质；中间层，所述中间层涂覆于所述第一涂层的远离所述集流体的一侧表面，所述中间层中包括第二负极活性物质；外层，所述外层涂覆于所述中间层的远离所述第一涂层的一侧表面，所述外层中包括第三负极活性物质。本发明专利技术提供的负极片，其边缘的负极活性材料的区域能有效防止含硅材料及其周边负极活性材料从负极片顶底部脱落，从而改善边缘析锂的问题，第一涂层则能防止含硅材料直接接触集流体，避免硅基活性物质横向膨胀时导致的集流体褶皱和撕裂现象。

【技术实现步骤摘要】
一种负极片、其制备方法及电池
本专利技术涉及电池
，具体涉及一种负极片、其制备方法及电池。
技术介绍
随着电子时代的到来，可移动电源已经应用到了生活的各个方面，人们对锂离子电池能量密度的需求也越来越高。纯石墨负极体系对能量密度的提升也越来越接近极限。硅基材料的理论比容量约为石墨的11倍，能有效提高锂离子电池的能量密度。但是硅基材料在充放电过程中具有约300％的体积膨胀，产生巨大的机械应力，使得负极活性物质的颗粒之间的接触程度变弱或失去接触状态，并且其横向膨胀会导致负极片顶底部部分活性物质从集流体上脱落，或是造成集流体的褶皱甚至撕裂现象，从而导致锂离子电池容量衰减和膨胀超厚。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种负极片、其制备方法及电池，所述负极片具有三层涂布的结构，能够有效改善掺硅负极边缘脱模和极片变形的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种负极片，包括：集流体；第一涂层，所述第一涂层涂覆于所述集流体至少一侧的表面，所述第一涂层中包括第一负极活性物质，所述第一负极活性物质包括第一碳材料；中间层，所述中间层涂覆于所述第一涂层的远离所述集流体的一侧表面，所述中间层中包括第二负极活性物质，所述第二负极活性物质包括含硅材料和第二碳材料；外层，所述外层涂覆于所述中间层的远离所述第一涂层的一侧表面，所述外层中包括第三负极活性物质，所述第三负极活性物质包括第三碳材料。进一步地，所述第一涂层和所述外层完全覆盖所述中间层的表面，所述第一涂层和所述外层的边缘直接相连。进一步地，所述第一涂层和所述外层的总厚度与所述中间层的厚度的比值为(2：8)～(8：2)；和/或所述第一涂层和所述外层的宽度相同，且所述第一涂层和所述外层的宽度比所述中间层的宽度大4～10mm。进一步地，所述第一碳材料包括石墨、硬碳、石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维中的至少一种；和/或所述第二碳材料包括天然石墨、人造石墨、硬碳、软碳中的至少一种；和/或所述第三碳材料包括天然石墨、人造石墨、硬碳、软碳中的至少一种。进一步地，所述第一涂层包括第一碳材料、导电剂、粘结剂和分散剂，所述第一碳材料的质量分数为85～99％，所述导电剂的质量分数为0～5％，所述粘结剂的质量分数为0.5～5％，所述分散剂的质量分数为0.5～5％；所述中间层包括含硅材料、第二碳材料、导电剂、粘结剂和分散剂，所述含硅材料的质量分数为5～50％，所述第二碳材料的质量分数为49～80％，所述导电剂的质量分数为0～5％，所述粘结剂的质量分数为0.5～5％，所述分散剂的质量分数为0.5～5％；所述外层包括第三碳材料、导电剂、粘结剂和分散剂，所述第三碳材料的质量分数为85～99％，所述导电剂的质量分数为0～5％，所述粘结剂的质量分数为0.5～5％，所述分散剂的质量分数为0.5～5％。进一步地，所述含硅材料包括硅、氧化硅和硅碳复合材料中的至少一种。进一步地，所述第一碳材料、所述第二碳材料和所述第三碳材料的总质量与所述含硅材料的质量的比值为5：1～20：1。进一步地，所述负极片的厚度为70μm～130μm。第二方面，本专利技术提供了一种负极片的制备方法，包括以下步骤：提供集流体；在所述集流体至少一侧的表面涂覆第一涂层，在所述第一涂层的远离所述集流体的一侧表面涂覆中间层，在所述中间层的远离所述第一涂层的一侧表面涂覆外层；其中，所述第一涂层中包括第一负极活性物质，所述第一负极活性物质包括第一碳材料；所述中间层中包括第二负极活性物质，所述第二负极活性物质包括含硅材料和第二碳材料；所述外层中包括第三负极活性物质，所述第三负极活性物质包括第三碳材料。第三方面，本专利技术提供了一种电池，所述电池中包括上述负极片。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：本专利技术提供了一种负极片，所述负极片包括：集流体；第一涂层，所述第一涂层涂覆于所述集流体至少一侧的表面，所述第一涂层中包括第一负极活性物质，所述第一负极活性物质包括第一碳材料；中间层，所述中间层涂覆于所述第一涂层的远离所述集流体的一侧表面，所述中间层中包括第二负极活性物质，所述第二负极活性物质包括含硅材料和第二碳材料；外层，所述外层涂覆于所述中间层的远离所述第一涂层的一侧表面，所述外层中包括第三负极活性物质，所述第三负极活性物质包括第三碳材料。本专利技术提供的负极片，其边缘的负极活性材料的区域能有效防止含硅材料及其周边负极活性材料从负极片顶底部脱落，从而改善边缘析锂的问题，第一涂层则能防止含硅材料直接接触集流体，避免硅基活性物质横向膨胀时导致的集流体褶皱和撕裂现象。附图说明图1为负极片的截面图。附图标记10、集流体；20、第一涂层；30、中间层；40、外层。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术的限制。第一方面，本专利技术提供了一种负极片，所述负极片包括：集流体10；第一涂层20，所述第一涂层20涂覆于所述集流体10至少一侧的表面，所述第一涂层20中包括第一负极活性物质，所述第一负极活性物质包括第一碳材料中间层30，所述中间层30涂覆于所述第一涂层20的远离所述集流体10的一侧表面，所述中间层30中包括第二负极活性物质，所述第二负极活性物质包括含硅材料和第二碳材料，比如含硅材料可以包括纳米硅、硅氧化合物、硅复合材料等；外层40，所述外层40涂覆于所述中间层30的远离所述第一涂层20的一侧表面，所述外层40中包括第三负极活性物质，所述第三负极活性物质包括第三碳材料。所述负极片的截面图如图1所示。具体来讲，本专利技术提供了一种具有三层涂布结构的负极片，其中，第一涂层20中包括第一负极活性物质，中间层30中包括含硅材料和第二碳材料，外层40中包括第三负极活性物质。通过将负极片设计成此结构，中间层30的含硅材料的理论比容量高，能够有效提高锂离子电池的能量密度。此外，在中间层30表面涂覆的第一涂层20和外层40，能够有效防止含硅材料膨胀脱落。第一涂层则能防止含硅材料直接接触集流体，避免硅基活性物质横向膨胀时导致的集流体褶皱和撕裂现象。根据本专利技术的一些实施例，所述第一涂层20和所述外层40完全覆盖所述中间层30的表面，所述第一涂层20和所述外层40的边缘直接相连。本专利技术中优选的情况是设置所述第一涂层20和所述外层40完全覆盖所述中间层30的表面，即设置第一涂层20和外层40的宽度大于中间层30，且所述第一涂层20和所述外层40的边缘直接相连。采用该负极片做成电芯在循环时，边缘的负极活性材料的区域能有效防止含硅材料及其周边负极活性材料从负极片顶底部脱落，从而改善边缘析锂的问题。根据本专利技术的一些实施例，所述第一涂层20和所述外层40的总厚度与所述中间层30的厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负极片，其特征在于，包括：/n集流体；/n第一涂层，所述第一涂层涂覆于所述集流体至少一侧的表面，所述第一涂层中包括第一负极活性物质，所述第一负极活性物质包括第一碳材料；/n中间层，所述中间层涂覆于所述第一涂层的远离所述集流体的一侧表面，所述中间层中包括第二负极活性物质，所述第二负极活性物质包括含硅材料和第二碳材料；/n外层，所述外层涂覆于所述中间层的远离所述第一涂层的一侧表面，所述外层中包括第三负极活性物质，所述第三负极活性物质包括第三碳材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种负极片，其特征在于，包括：
集流体；
第一涂层，所述第一涂层涂覆于所述集流体至少一侧的表面，所述第一涂层中包括第一负极活性物质，所述第一负极活性物质包括第一碳材料；
中间层，所述中间层涂覆于所述第一涂层的远离所述集流体的一侧表面，所述中间层中包括第二负极活性物质，所述第二负极活性物质包括含硅材料和第二碳材料；
外层，所述外层涂覆于所述中间层的远离所述第一涂层的一侧表面，所述外层中包括第三负极活性物质，所述第三负极活性物质包括第三碳材料。


2.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述第一涂层和所述外层完全覆盖所述中间层的表面，所述第一涂层和所述外层的边缘直接相连。


3.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述第一涂层和所述外层的总厚度与所述中间层的厚度的比值为(2：8)～(8：2)；和/或
所述第一涂层和所述外层的宽度相同，且所述第一涂层和所述外层的宽度比所述中间层的宽度大4～10mm。


4.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述第一碳材料包括石墨、硬碳、石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维中的至少一种；和/或
所述第二碳材料包括天然石墨、人造石墨、硬碳、软碳中的至少一种；和/或
所述第三碳材料包括天然石墨、人造石墨、硬碳、软碳中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述第一涂层包括第一碳材料、导电剂、粘结剂和分散剂，所述第一碳材料的质量分数为85～99％，所述导电剂的质量分数为0～5％，所述粘结剂的质量分数为0.5～5％，所述分散剂的质量分数为0.5～5％；
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【专利技术属性】
技术研发人员：谭沐初，彭冲，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44