一种锂离子电池负极及其制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池负极及其制备方法和锂离子电池，所述负极包括负极集流体和层叠设置于所述负极集流体上的多个负极活性材料层，所述负极活性材料层含有负极活性物质、导电剂和粘结剂；其中，与所述负极集流体直接接触的负极活性材料层中粘结剂的含量为2

The invention relates to a lithium ion battery cathode, a preparation method thereof and a lithium ion battery

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池负极及其制备方法和锂离子电池


[0001]本申请涉及新能源领域，具体地，涉及一种锂离子电池负极及其制备方法和锂离子电池。

技术介绍

[0002]传统燃油车向新能源汽车的转型已经是大势所趋，新能源汽车需求的快速增长，对动力电池也提出了越来越高的要求。高能量密度、高安全性、超长寿命等电池性能指标，迫使电池研发从表观层面向更微观层次的电池极片层面拓展，精细的极片的研发和设计迫在眉睫。随着电池性能要求的不断提高，电极的不断增厚，电极结构需要更加精细化的设计和表征，才能保证电池在充放电过程中锂离子与电子的低阻抗扩散与传输，从而提高电池的充放电效率。现有的高能量密度动力电池的充放电性能还需进一步改善。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种锂离子电池负极及其制备方法和锂离子电池，将其用于锂离子电池时能够降低电池阻抗，提高电池的循环稳定性。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种锂离子电池负极，所述负极包括负极集流体和依次层叠设置于所述负极集流体上的多个负极活性材料层，多个所述负极活性材料层含有负极活性物质、导电剂和粘结剂；其中，与所述负极集流体直接接触的负极活性材料层中粘结剂的含量为2
‑
3重量%，导电剂的含量为1
‑
2重量%，沿远离所述负极集流体的方向的各负极活性材料层中所述粘结剂的含量依次递减，所述导电剂的含量依次递增。
[0005]本专利技术第二方面提供一种制备锂离子电池负极的方法，该方法包括：将多种负极活性材料浆料依次涂覆于集流体上，得到覆有多个负极活性材料浆料层的极片，将所述极片进行干燥和辊压得到；其中，所述负极活性材料浆料中含有所述负极活性物质、所述导电剂和所述粘结剂；相对于100重量份的所述负极活性物质，所述导电剂的用量为1
‑
2重量份，所述粘结剂的用量为2
‑
3重量份，沿远离所述负极集流体的方向的各负极活性材料浆料层中所述粘结剂的含量依次递减，所述导电剂的含量依次递增。
[0006]本专利技术第三方面提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括本专利技术第一方面提供的负极。
[0007]通过上述技术方案，本专利技术的锂离子电池负极中导电网络经分层优化，使得锂离子电池在满足具有较低电阻的同时又保证了循环稳定性。
[0008]本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0009]附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具
体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术的锂离子电池电极的一种具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
[0010]以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0011]如图1所示，本专利技术第一方面提供一种锂离子电池负极，所述负极包括负极集流体和依次层叠设置于所述负极集流体上的多个负极活性材料层，多个所述负极活性材料层含有负极活性物质、导电剂和粘结剂；其中，与所述负极集流体直接接触的负极活性材料层中粘结剂的含量为2
‑
3重量%，导电剂的含量为1
‑
2重量%，沿远离所述负极集流体的方向的各负极活性材料层中所述粘结剂的含量依次递减，所述导电剂的含量依次递增。
[0012]本专利技术的锂离子电池负极具有较优的导电剂
‑
粘结剂分层分配网络，既能有效地降低充放电过程中电子的传输阻抗，改善电池的充放电性能，又能在负极活性材料的颗粒间及活性材料的颗粒与集流体之间形成高强连接，提升电极在充放电过程中的稳定性，改善电池的循环性能。
[0013]在本专利技术的一种具体实施方式中，如下式（1）定义的t满足0.01<t≤0.5，并且如下式（2）定义的d满足1≤d≤15；t=(α
i
‑1‑
α
i
)f
i
/(f
i
‑1×
α
i
‑1）式（1）d=(β
i
×
S
i
)/[(β
i
‑
β
i
‑1)S
i
‑1]式（2）其中，t是以式（1）定义的无量纲量，d是以式（2）定义的无量纲量；i为2至n的任意整数，n为所述负极活性材料层的个数；α
i
表示沿远离所述负极集流体的方向第i个所述负极活性材料层的粘结剂的重量与所述负极活性物质的重量的比例，单位为%，β
i
表示沿远离所述负极集流体的方向第i个所述负极活性材料层的导电剂的重量与所述负极活性物质的重量的比例，单位为%，f
i
表示沿远离所述负极集流体的方向第i层所述负极活性材料层从第i
‑
1层所述负极活性材料层上剥离所需的剥离力，单位为N/m，当i=2时，f
i
‑1表示沿远离所述负极集流体的方向上第1层负极活性材料层从所述负极集流体剥离所需的剥离力，当i＞2时，f
i
‑1表示沿远离所述负极集流体的方向上第i
‑
1层负极活性材料层从所述第i
‑
2层负极活性材料层上剥离所需的剥离力，单位为N/m，S
i
表示沿远离所述负极集流体的方向上第i个所述负极活性材料层的电导率，单位为Ω
·
cm。
[0014]本公开的专利技术人在研究中发现，当0.01≤t≤0.5时，能使负极活性物质颗粒形成最佳的粘结效果，避免因电池制造过程和长期循环过程的负极活性物质颗粒的脱落而导致的电池的容量下降、充电析锂、甚至形成锂枝晶刺穿隔膜等情况，又不至于导致电池的阻抗过大，从而产生最佳粘结
‑
导电网络，保证电池的安全运行及有效提高电池的使用寿命。
[0015]当1≤d≤15时，可有效降低上层的（靠近隔膜侧）负极活性物质颗粒的接触阻抗，避免充电过程的析锂风险，同时可有效防止充放电过程电池的热失控，提高电池的循环性能和安全性能，导电剂与粘结剂相配合，既不影响活性材料的占比，又能形成最佳的导电网络，使极片性能达到最佳状态。
[0016]在本专利技术的一种具体实施方式中，0.04≤t≤0.38优选为0.2≤t≤0.3，2.08≤d≤
13.8优选为3≤d≤10，当在上述范围内时，可以进一步提高电池的循环性能和稳定性，并改善电池的充放电性能。
[0017]在本专利技术的一种具体实施方式中，0<α
j
+β
j
≤5，0.2≤f
j
≤4，0.2≤S
j
≤10，其中，j为1至n的任意整数；α
j
表示沿远离所述负极集流体的方向第j个所述负极活性材料层的粘结剂的重量与负极活性物质的重量的比例，单位为%，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极，其特征在于，所述负极包括负极集流体和依次层叠设置于所述负极集流体上的多个负极活性材料层，多个所述负极活性材料层含有负极活性物质、导电剂和粘结剂；其中，与所述负极集流体直接接触的负极活性材料层中粘结剂的含量为2
‑
3重量%，导电剂的含量为1
‑
2重量%，沿远离所述负极集流体的方向的各负极活性材料层中所述粘结剂的含量依次递减，所述导电剂的含量依次递增。2.根据权利要求1所述的锂离子电池负极，其中，如下式（1）定义的t满足0.01<t≤0.5，并且如下式（2）定义的d满足1≤d≤15；t=(α
i
‑1‑
α
i
)f
i
/(f
i
‑1×
α
i
‑1）式（1）d=(β
i
×
S
i
)/[(β
i
‑
β
i
‑1)S
i
‑1]式（2）其中，i为2至n的任意整数，n为所述负极活性材料层的个数；α
i
表示沿远离所述负极集流体的方向第i个所述负极活性材料层的粘结剂的重量与所述负极活性物质的重量的比例，单位为%，β
i
表示沿远离所述负极集流体的方向第i个所述负极活性材料层的导电剂的重量与所述负极活性物质的重量的比例，单位为%，f
i
表示沿远离所述负极集流体的方向第i层所述负极活性材料层从第i
‑
1层所述负极活性材料层上剥离所需的剥离力，单位为N/m，当i=2时，f
i
‑1表示沿远离所述负极集流体的方向上第1层所述负极活性材料层从所述负极集流体剥离所需的剥离力，当i＞2时，f
i
‑1表示沿远离所述负极集流体的方向上第i
‑
1层所述负极活性材料层从所述第i
‑
2层负极活性材料层上剥离所需的剥离力，单位为N/m，S
i
表示沿远离所述负极集流体的方向上第i个所述负极活性材料层的电导率，单位为Ω
·
cm。3.根据权利要求2所述的锂离子电池负极，其中，0.2≤t≤0.3，3≤d≤10。4.根据权利要求2所述的锂离子电池负极，其中，0＜α
j
+β
j
≤5，0.2≤f
...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊浩，陈凯翔，何科峰，鲍春晓，袁晓涛，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：