一种多层负极片、其制备方法及二次电池技术

为克服现有技术中双层负极能量密度不足的技术问题，本申请提供一种多层负极片，包括涂覆在集流体表面的超薄底涂层、涂覆于超薄底涂层表面的第一涂覆层和涂覆于第一涂覆层表面的第二涂覆层，所述第一涂覆层包括第一活性物质，所述第一活性物质在三电极体系2C下的电位

【技术实现步骤摘要】
一种多层负极片、其制备方法及二次电池


[0001]本专利技术属于二次电池
，具体涉及一种多层负极片、其制备方法，以及使用该多层负极片的二次电池。

技术介绍

[0002]随着人类工业化程度的增加，越来越多的温室气体被排放到大气中。日益严重的温室效应带来的极端天气和不良后果引发了国际社会的广泛关注，因此开发和发展新能源成了保障各国长足发展的重要任务。锂离子电池由于其体积小、重量轻、高工作电压、高比能量、长循环寿命、低自放电、无记忆效应和环保等优点广泛应用于电动汽车、电网储能、便携式设备等领域而得到快速发展。首要任务之一是开发高能量密度锂离子电池，以满足这些设备快速增长的需求。此外，由于人们对快节奏生活的需求，快速充电也成为开发锂离子电池的重要关注点。因此，研发高能量负载和高充电速率性能的锂离子电池成为研发的焦点之一。
[0003]目前针对高能量负载负极提升锂离子扩散的方法一个是采取减小颗粒粒径等技术提高负极的锂离子扩散速度，但是减小颗粒粒径会导致极片压实低、电池首效低，进而导致电池能量密度下降。另一个是在高能量石墨表面包覆一层软碳，软碳与电解液相容性更好，加快了锂离子的传输，但是软碳会降低石墨比容量及首效。因此，有部分专利通过双层涂布，在铜集流体上涂布两层不同性能的石墨，能够从负极结构方向改善电化学装置的极化和析锂，从而提升电化学装置的能量密度和锂离子扩散速度。然而由于结构设计的缺陷，目前双层负极的能量密度还不足够满足应用需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中双层负极能量密度不足的技术问题，本申请提供一种多层负极片、其制备方法及二次电池。
[0005]为解决上述技术问题，本申请提供一种多层负极片，包括集流体、超薄底涂层、第一涂覆层和第二涂覆层；所述超薄底涂层涂覆在所述集流体一侧表面形成，所述第一涂覆层涂覆在所述超薄底涂层表面形成，所述第二涂覆层涂覆在所述第一涂覆层表面形成；
[0006]所述第一涂覆层包括第一活性物质，所述第一活性物质在三电极体系2C下的电位
‑
SOC曲线中，SOC为10％～20％范围内所述第一活性物质电位为负值；
[0007]所述第二涂覆层包括第二活性物质，所述第二活性物质在三电极体系2C下的电位
‑
SOC曲线中，SOC为30％～50％范围内所述第二活性物质电位为负值。
[0008]优选的，所述第一活性物质在三电极体系2C下的SOC
‑
电位曲线中，SOC为10％～15％范围内所述第一活性物质电位为负值。
[0009]优选的，所述第二活性物质在三电极体系2C下的SOC
‑
电位曲线中，SOC为40％～50％范围内所述第二活性物质电位为负值。
[0010]优选的，所述超薄底涂层包括第三活性物质，所述超薄底涂层的厚度满足以下关
系式：
[0011][0012]其中，所述超薄底涂层面积在100cm2范围内时，所述超薄底涂层的质量为0.1mg～3mg；
[0013]所述第三活性物质堆积密度为0.06g/cm2～0.2g/cm2。
[0014]优选的，所述超薄底涂层的厚度为0.25μm～2μm。
[0015]优选的，所述超薄底涂层是由第三活性物质、第三粘结剂、第三增稠剂按照(55％～75％)：(15％～35％)：(0％～10％)的质量比加入去离子水中混合均匀制备得到；所述第三活性物质为碳纳米管，所述第三粘结剂为丁苯乳胶，所述第三为增稠剂为羧甲基纤维素钠。
[0016]优选的，以所述第一涂覆层质量为100％计，所述第一涂覆层包括质量占比为97.5％～98％的第一活性物质、质量占比1.2％～1.5％第一粘结剂、质量占比为0％～0.2％的第一导电剂、质量占比为0.5％～0.8％的第一增稠剂；
[0017]所述第一活性物质为石墨、软碳或硬碳，所述第一粘结剂为聚偏氟乙烯、丁二烯橡胶、聚氧化乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、偏氟乙烯
‑
六氟丙烯共聚物、丁苯橡胶、丙烯腈多元共聚物乳液中的一种或多种；所述第一导电剂为Super P、导电炭黑、导电石墨、碳纳米管、乙炔黑、石墨中的一种或多种；所述第一增稠剂为羧甲基纤维素钠；
[0018]所述第一涂覆层的厚度为70μm～90μm。
[0019]优选的，以所述第二涂覆层质量100％计，包括以下组分：98％～98.5％第二活性物质、0～0.2％第二导电剂、0.7％～1.0％第二粘结剂、质量占比为0.5％％～0.8％的第二增稠剂；
[0020]所述第二活性物质为石墨、软碳或硬碳，所述第二粘结剂为聚偏氟乙烯、丁二烯橡胶、聚氧化乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、偏氟乙烯
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六氟丙烯共聚物、丁苯橡胶、丙烯腈多元共聚物乳液中的一种或多种；所述第二导电剂为Super P、导电炭黑、导电石墨、碳纳米管、乙炔黑、石墨中的一种或多种；所述第二增稠剂为羧甲基纤维素钠；
[0021]所述第二涂覆层的厚度为50μm～70μm。
[0022]另一方面，本申请提供一种多层负极片的制备方法，至少包括以下步骤：
[0023]步骤一、将超薄底涂层浆料涂覆于集流体一侧表面，形成超薄底涂层；
[0024]步骤二、将第一涂覆层浆料涂覆于所述超薄底涂层表面，形成第一涂覆层；
[0025]步骤三、将第二涂覆层浆料涂覆于所述第一涂覆层表面，形成第二涂覆层，得到所述多层负极片。
[0026]另一方面，本申请提供一种二次电池，所述二次电池使用上述所述的多层负极片。
[0027]本申请提供的多层负极片，超薄底涂层能有效降低第一涂覆层中粘结剂占比，提高第一涂覆层中第一活性物质占比，提高多层负极片负载锂能力和离子快速扩散能力；第一涂覆层中SOC在10％
‑
20％范围内电位为负值的第一活性物质具有较高的能量密度，第二涂覆层中SOC在30％
‑
50％范围内电位为负值的第二活性物质具有较高的嵌锂电位，有助于锂离子快速通过第二涂覆层并嵌入第一涂覆层中，提高电池在大电流条件下或低温条件下锂离子扩散速率；第一活性物质与第二活性物质协同，不仅能提高多层极片的能量密度，而
且还降低多层负极片的析锂风险，提高电池安全性能、循环性能和倍率性能。
附图说明
[0028]图1是第一活性物质电位
‑
SOC曲线图；
[0029]图2是第二活性物质电位
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SOC曲线图；
[0030]图3是多层负极片剖面结构示意图。说明书附图中的附图标记如下：
[0031]1、集流体；2、超薄底涂层；3、第一涂覆层；4、第二涂覆层。
具体实施方式
[0032]为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术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仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0033]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层负极片，其特征在于，包括集流体、超薄底涂层、第一涂覆层和第二涂覆层；所述超薄底涂层涂覆在所述集流体一侧表面形成，所述第一涂覆层涂覆在所述超薄底涂层表面形成，所述第二涂覆层涂覆在所述第一涂覆层表面形成；所述第一涂覆层包括第一活性物质，所述第一活性物质在三电极体系2C下的电位
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SOC曲线中，SOC为10％～20％范围内所述第一活性物质电位为负值；所述第二涂覆层包括第二活性物质，所述第二活性物质在三电极体系2C下的电位
‑
SOC曲线中，SOC为30％～50％范围内所述第二活性物质电位为负值。2.根据权利要求1所述的多层负极片，其特征在于，所述第一活性物质在三电极体系2C下的SOC
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电位曲线中，SOC为10％～15％范围内所述第一活性物质电位为负值。3.根据权利要求1所述的多层负极片，其特征在于，所述第二活性物质在三电极体系2C下的SOC
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电位曲线中，SOC为40％～50％范围内所述第二活性物质电位为负值。4.根据权利要求1所述的多层负极片，其特征在于，所述超薄底涂层包括第三活性物质，所述超薄底涂层的厚度满足以下关系式：其中，所述超薄底涂层面积在100cm2范围内时，所述超薄底涂层的质量为0.1mg～3mg；所述第三活性物质堆积密度为0.06g/cm2～0.2g/cm2。5.根据权利要求4所述的多层负极片，其特征在于，所述超薄底涂层的厚度为0.25μm～2μm。6.根据权利要求5所述的多层负极片，其特征在于，所述超薄底涂层是由第三活性物质、第三粘结剂、第三增稠剂按照(55％～75％)：(15％～35％)：(1％～10％)的质量比加入去离子水中混合均匀制备得到；所述第三活性物质为碳纳米管，所述第三粘结剂为丁苯乳胶，所述第三增稠剂为羧甲基纤维素钠。7.根据权利要求1所述的多层负极片，其特征在于，以所述第一涂...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾朝智，黄志国，胡大林，廖兴群，
申请(专利权)人：惠州市豪鹏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：