一种负极片及锂离子电池制造技术

本申请提供了一种负极片，包括集流体和涂覆在集流体表面的活性材料层，且活性材料层的电阻率沿远离集流体的方向递减。这种特殊结构的设计有利于减小负极片中高电压平台和大电阻率涂层带来的极化效应，有利于负极活性层中活性材料的容量充分发挥，进一步提高了电池的能量密度。能量密度。

【技术实现步骤摘要】
一种负极片及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种负极片及锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池因其自身优异的性质，如比容量高、循环寿命长、无记忆效应等而得到广泛认可和应用。随着锂离子电池的发展，锂离子电池更长的循环寿命、更高的能量密度成为人们更多关注的对象。现锂离子电池常采用石墨作为负极活性材料，石墨负极材料有着价格低廉、脱嵌锂带来的体积变化小等优势，然而其质量和体积比容量较低，分别只有约372mAh/g和833mAh/cm3，因而不利于锂离子电池能量密度的提升。此外，其充电电位接近锂的析出电位，在低温、快充等条件下有较大的安全风险，也不利于锂离子电池安全性能的提升。
[0003]常温下，硅的理论容量可以达到3579mAh/g和8322mAh/cm3，大约是石墨理论容量的10倍，因而采用含硅材料作为负极活性材料，可以显著提升锂离子电池的能量密度。然而，采用硅做负极活性材料，其在脱嵌锂的过程中有着较大的体积变化，会造成负极结构的坍塌、掉粉等问题。现有技术中常采用石墨和含硅材料按一定比例混合制备负极片，以此降低负极体积变化较大的问题。但是含硅材料的导电性低于石墨，因而石墨负极中含硅材料的引进，会造成负极片阻抗增大、负极材料脱嵌锂时极化增大，尤其是在硅含量较高和涂层较厚的情况下，或者电池经多次充放电循环后硅材料剧烈膨胀之后，极片的极化效应更加明显，导致负极的容量发挥明显低于理论值，影响锂离子电池的实际工作容量。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中负极片因引入含硅材料带来的极片电阻率增大、极化效应增大，造成锂离子电池无法发挥出正常容量的技术问题，本专利技术提供了一种负极片及锂离子电池，该负极片特殊结构的设计有利于减小高电压平台和大电阻率涂层带来的极化效应，有利于负极活性层中活性材料的容量充分发挥，进一步提高了电池的能量密度。
[0005]为实现上述目的，第一方面，本申请提供了一种负极片，包括集流体和涂覆在集流体表面的活性材料层，所述活性材料层的电阻率沿远离集流体的方向递减。
[0006]也就是说，活性材料层的电阻率呈现梯度变化，靠近集流体的活性材料层的电阻率大，远离集流体的活性材料层的电阻率小。这种特殊结构的设计，有利于减小高电压平台和大电阻率涂层所带来的极化效应，有利于改善电池的容量发挥问题。而现有技术中的负极片，集流体表面涂覆的活性涂层各部分的成分、组成都是一样的，在电池充电中，电子会从集流体处传输到活性涂层中的各个部位，因而，靠近集流体处的活性涂层电子更易到达，更易实现与锂离子的结合，而远离集流体处的活性涂层，电子传输的距离较长，电阻会随着传输距离的增大而变大，使得电子不易传输到远离集流体处的活性涂层中，会表现出表层活性涂层中的负极活性材料很难嵌入锂，从而损失了部分容量。而本申请的负极片中，远离集流体的活性材料层的电阻率小于靠近集流体处的活性材料层的电阻率，使得电子也较易
传输到表层处的活性材料层中，实现与锂离子的结合，完成嵌锂过程，从而使得活性材料层中各部分的活性材料都能用于嵌锂，并不会造成容量损失或容量无法正常发挥的现象，提高了电池能量密度。
[0007]第二方面，本申请还提供了一种锂离子电池，包括上述的负极片。
[0008]由于锂离子电池中的负极片的活性材料层电阻率沿远离集流体的方向递减，使得电子不会因为距离远而传输不到远离集流体的表层处，即电子也易于传输到表层处的活性材料层中实现锂离子的嵌入，从而使得涂层中的活性材料的容量都能得到正常发挥，避免了电池容量损失。
附图说明
[0009]图1为本申请实施例1制备的负极片的示意图；图2为本申请实施例2制备的负极片的示意图附图说明：1 集流体， 2 活性材料层，21 第一活性涂层，22 导电层，23 第二活性涂层，24 第三活性涂层。
具体实施方式
[0010]为了使本申请所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0011]第一方面，本申请提供了一种负极片，包括集流体和涂覆在集流体表面的活性材料层，且活性材料层的电阻率沿远离集流体的方向递减。
[0012]也就是说活性材料层中各部分的电阻率是不一样的，传输电子的能力也是不一样的，本申请中，远离集流体处的活性材料层的电阻率相较于靠近集流体处的活性材料层的电阻率小，这种设计使得电子较易传输到负极片表层处的活性材料层中，实现与锂离子的结合，从而避免了负极活性材料因电子缺失而无法发挥出正常容量，造成电池容量降低的弊端。
[0013]锂离子电池在充电过程中，锂离子从正极经由电解液传输到负极活性材料层中，与负极活性材料层中的电子结合；而负极活性材料层中的电子是来源于外电路经集流体传输，因而，电子更易传输到靠近集流体的活性材料层中，而对于远离集流体的活性材料层，因电子传输路径长、传输过程电阻大等不利于电子传输，从而会导致远离集流体的活性材料层中因无电子或电子较少而无法与锂离子结合或与锂离子结合的较少，造成远离集流体的活性材料层中的活性材料的容量并没有得到发挥，造成了容量损失，电池能量密度降低。而本申请所提供的负极片的特殊结构，就可解决这一问题。因为本申请所提供的负极片中远离集流体的活性材料层的电阻率较小，利于电子传输，使得远离集流体的活性材料层中的活性材料的容量也可得以发挥，避免了活性材料的容量损失，提高了电池能量密度。
[0014]进一步地，活性材料层包括至少两层电阻率值不同的活性涂层，靠近集流体的活性涂层的电阻率大于远离集流体的活性涂层的电阻率。
[0015]也就是说，本申请所提供的负极片中的活性材料层可为单层结构，也可为多层结构，只需满足涂层的电阻率值沿远离集流体的方向递减即可，即靠近集流体的涂层处的电
阻率大于远离集流体的涂层处的电阻率，这种结构设计，可以使得远离集流体的涂层中的活性材料的容量也能得到很好的发挥，避免活性材料容量的损失，提高电池容量。
[0016]进一步地，活性材料层还包括导电层，导电层设于相邻活性涂层之间。
[0017]相邻活性涂层之间设有导电层，导电层的设计，使得电子在活性涂层间的传输更加容易，进一步降低了涂层电阻，提高了电子传输速率，有利于远离集流体处的活性材料的容量发挥，提高了电池容量。
[0018]进一步地，集流体表面依次涂覆第一活性涂层、导电层、第二活性涂层，第一活性涂层的电阻率大于第二活性涂层的电阻率；或者，集流体表面依次涂覆第一活性涂层、导电层、第二活性涂层、导电层、第三活性涂层，第一活性涂层的电阻率大于第二活性涂层的电阻率，第二活性涂层的电阻率大于第三活性涂层的电阻率。
[0019]也就是说，导电层的层数可以为一层，也可以为多层，这主要依据活性涂层的层数，只需满足在两层活性涂层之间设置一层导电层即可。因远离集流体的活性涂层的电阻率较小、电子电导较大，因而离集流体最远的活性涂层的表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极片，其特征在于，包括集流体和涂覆在集流体表面的活性材料层，所述活性材料层的电阻率沿远离集流体的方向递减。2.根据权利要求1所述的一种负极片，其特征在于，所述活性材料层包括至少两层电阻率不同的活性涂层，靠近所述集流体的活性涂层的电阻率大于远离所述集流体的活性涂层的电阻率。3.根据权利要求2所述的一种负极片，其特征在于，所述活性材料层包括导电层，所述导电层设于相邻所述活性涂层之间。4.根据权利要求2所述的一种负极片，其特征在于，所述集流体表面依次涂覆第一活性涂层、导电层、第二活性涂层，所述第一活性涂层的电阻率大于所述第二活性涂层的电阻率；或者，所述集流体表面依次涂覆第一活性涂层、导电层、第二活性涂层、导电层、第三活性涂层，所述第一活性涂层的电阻率大于所述第二活性涂层的电阻率，所述第二活性涂层的电阻率大于所述第三活性涂层的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：范洪生，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：