负极极片、其制备方法及二次电池技术

本申请提供了一种负极极片、其制备方法及二次电池。该负极极片包括集流体与设置在集流体上的负极膜片，负极膜片包括第一涂层和第二涂层，第二涂层设置于第一涂层和集流体之间，其中，第一涂层的材料包括第一活性材料，第二涂层的材料包括第二活性材料；第一活性材料的粒径小于第二活性材料的粒径；第一涂层具有贯穿其涂层上下表面的通孔。本申请利用第一涂层较小的活性材料粒径和通孔结构，提高了电解液的吸收速度和锂离子的迁移速率，解决了负极极片过厚导致电解液浸润性差和动力学性能不足的问题，使得电池具备高质量能量密度和高容量保持率，且倍率性能和循环性能优异。且倍率性能和循环性能优异。且倍率性能和循环性能优异。

【技术实现步骤摘要】
负极极片、其制备方法及二次电池


[0001]本申请涉及二次电池
，具体而言，涉及一种负极极片、其制备方法及二次电池。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车的蓬勃发展，人们对作为新能源汽车的“心脏”的锂离子二次电池的能量密度和快充性能提出了更高的要求。如何提高锂离子电池的能量密度成为国内外锂电行业竞相研究的热点。其中，提高锂离子二次电池的极片厚度为当前提高锂离子电池能量密度的一种有效手段。然而，增加极片厚度后会带来电解液浸润困难、锂离子浓度梯度过大、锂离子传输路径增长、极片内部导电不均等问题，从而导致电池的倍率性能和长期循环性能变差，引起负极极片出现大面积析锂现象。现有技术还不能有效的缓解上述电解液浸润性不足而引发的锂离子扩散路径增大，从而引起电化学动力学不足和复合电极导电性差等问题，导致电池不能兼顾高的能量密度和良好的倍率性能。

技术实现思路

[0003]本申请的主要目的在于提供一种负极极片、其制备方法及二次电池，以解决现有技术中负极极片增厚导致的电解液浸润性不足、动力学性能不足、导电性差，进而造成电池不能兼顾高的能量密度和良好的倍率性能的问题。
[0004]为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种负极极片，包括集流体与设置在集流体上的负极膜片，负极膜片包括第一涂层和第二涂层，第二涂层设置于第一涂层和集流体之间，其中，第一涂层的材料包括第一活性材料，第二涂层的材料包括第二活性材料；第一活性材料的粒径小于第二活性材料的粒径；第一涂层具有贯穿其涂层上下表面的通孔。
[0005]进一步地，通孔的直径为3～15μm，通孔在第一涂层中的分布密度为2～13个/cm2。
[0006]进一步地，第一涂层的孔隙率大于第二涂层的孔隙率；优选地，第一涂层的孔隙率为15～35％，第二涂层的孔隙率为5～15％。
[0007]进一步地，负极膜片的总厚度≥100μm，第二涂层的厚度≤第一涂层的厚度；优选地，负极膜片的总厚度为100～1000μm，第一涂层和第二涂层的厚度之比为(1～9):1；更优选地，负极膜片的总厚度为200～600μm，第一涂层和第二涂层的厚度之比为(1～2.5):1。
[0008]进一步地，第一活性材料包含人造石墨、天然石墨和中间相碳微球的一种或多种，第一活性材料的比容量为330～350mAh/g，粒径D50为3～14μm；优选地，第一活性材料的粒径D50为7～12μm；更优选地，第一活性材料颗粒表面有碳材料包覆层；第二活性材料包含人造石墨和/或天然石墨，第二活性材料的比容量为350～365mAh/g，粒径D50为15～30μm；优选地，第二活性材料的粒径D50为18～25μm。
[0009]进一步地，集流体为涂碳层铜箔、铜箔和碳纤维的一种或多种；第一涂层的材料包括第一活性材料、第一导电剂、第一粘结剂和第一增稠剂，其中，按重量100份计，第一涂层
包括80～98份的第一活性材料、0.5～8份的第一导电剂、1～8份的第一粘结剂和0.5～4份的第一增稠剂；第二涂层的材料包括第二活性材料、第二导电剂、第二粘结剂和第二增稠剂，其中，按重量100份计，第二涂层包括80～98份的第二活性材料、0.5～8份的第二导电剂、1～8份的第二粘结剂和0.5～4份的第二增稠剂。
[0010]进一步地，第一导电剂包含导电炭黑、导电石墨、碳纳米管和石墨烯的一种或多种；第二导电剂包含导电炭黑和石墨烯；优选地，导电炭黑和石墨烯的重量之比为(0.5～0.8):1；更优选地，石墨烯的粒径为4～8μm，层数≤10层。
[0011]进一步地，第一粘结剂为水系粘结剂，且其玻璃化温度≥120℃；优选地，第一粘结剂包含聚丙烯腈共聚物、聚碳酸乙烯酯、聚碳酸丙烯酯、聚碳酸亚乙烯酯和聚氧化乙烯的一种或多种；第二粘结剂为水系粘结剂，且其玻璃化温度≤100℃；优选地，第二粘结剂包含聚苯乙烯
‑
1,3丁二烯、丁二烯和聚丙烯酸酯的一种或多种；第一增稠剂和第二增稠剂各自独立地选自羧甲基纤维素钠、聚偏氟乙烯、聚丙烯酸锂和聚丙烯腈的一种或多种。
[0012]进一步地，制备方法包括以下步骤：步骤S1，将第一涂层的材料与水混合，得到第一涂层浆料；步骤S2，将第二涂层的材料与水混合，得到第二涂层浆料；步骤S3，将第一涂层浆料和第二涂层浆料同时涂布到集流体上；步骤S4，对涂布后的集流体进行烘干和辊压，得到具有第一涂层和第二涂层的负极极片；步骤S5，在第一涂层进行打孔，在第一涂层形成通孔，最后裁片得到负极极片。
[0013]根据本申请的又一方面，还提供了一种二次电池，包含本申请的负极极片。
[0014]应用本申请的技术方案，对负极极片的活性材料进行双涂层设计，第一涂层较小的活性材料粒径和通孔结构，使其具有较大的孔隙率，提高了电解液的吸收速度和锂离子的迁移速率，还可以使集流体处的电子快速进入或脱出，解决了负极极片过厚导致电解液浸润性差和动力学性能不足的问题，同时兼顾了负极复合极片良好的导电性，使得应用本申请负极极片的锂离子电池具备高质量能量密度和高容量保持率，倍率性能和循环性能优异。
附图说明
[0015]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0016]图1示出了根据本申请实施例1中的负极极片的结构示意图。
[0017]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0018]1、通孔；2、第一涂层；3、第二涂层；4、涂碳层铜箔；41、涂碳层；42、铜箔。
具体实施方式
[0019]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本申请。
[0020]需要说明的是，本申请中的“孔隙率”为包含通孔在内的总的孔隙率。
[0021]正如本申请
技术介绍
中所述，现有技术中存在负极极片增厚导致的电解液浸润性不足、动力学性能不足、导电性差，进而造成电池不能兼顾高的能量密度和良好的倍率性能的问题。为了解决上述问题，在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种负极极片，包括
集流体与分布在集流体上的负极膜片，负极膜片包括第一涂层和第二涂层，第二涂层设置于第一涂层和集流体之间，其中，第一涂层的材料包括第一活性材料，第二涂层的材料包括第二活性材料；第一活性材料的粒径小于第二活性材料的粒径；第一涂层具有贯穿其涂层上下表面的多个通孔。
[0022]较厚的负极极片能够提供更高的能量密度，相应地由于其较大的厚度易导致电解液浸润性能不足。本申请在第一涂层设置了多个贯穿其涂层上下表面的通孔，在使用时将负极极片浸润在电解液中，使得通孔中灌满电解液，因此锂离子可以通过通孔进行运输，并使得第一涂层具有较大的孔隙率，便于电解液经过较大的孔隙往第二涂层和集流体中浸润，进一步提高了电解液的浸润速度和锂离子的迁移速率。第一涂层较大的孔隙率可以使集流体处的电子快速进入或脱出第二涂层，还可以吸收较多的电解液，解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极极片，包括集流体与设置在所述集流体上的负极膜片，其特征在于，所述负极膜片包括第一涂层和第二涂层，所述第二涂层设置于所述第一涂层和所述集流体之间，其中，所述第一涂层的材料包括第一活性材料，所述第二涂层的材料包括第二活性材料；所述第一活性材料的粒径小于所述第二活性材料的粒径；所述第一涂层具有贯穿其涂层上下表面的通孔。2.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述通孔的直径为3～15μm，所述通孔在所述第一涂层中的分布密度为2～13个/cm2。3.根据权利要求1或2所述的负极极片，其特征在于，所述第一涂层的孔隙率大于所述第二涂层的孔隙率；优选地，所述第一涂层的孔隙率为15～35％，所述第二涂层的孔隙率为5～15％。4.根据权利要求1至3中任一项所述的负极极片，其特征在于，所述负极膜片的总厚度≥100μm，所述第二涂层的厚度≤所述第一涂层的厚度；优选地，所述负极膜片的总厚度为100～1000μm，所述第一涂层和所述第二涂层的厚度之比为(1～9):1；更优选地，所述负极膜片的总厚度为200～600μm，所述第一涂层和所述第二涂层的厚度之比为(1～2.5):1。5.根据权利要求1至4中任一项所述的负极极片，其特征在于，所述第一活性材料包含人造石墨、天然石墨和中间相碳微球的一种或多种，所述第一活性材料的比容量为330～350mAh/g，粒径D50为3～14μm；优选地，所述第一活性材料的粒径D50为7～12μm；更优选地，所述第一活性材料颗粒表面有碳材料包覆层；所述第二活性材料包含人造石墨和/或天然石墨，所述第二活性材料的比容量为350～365mAh/g，粒径D50为15～30μm；优选地，所述第二活性材料的粒径D50为18～25μm。6.根据权利要求1至5中任一项所述的负极极片，其特征在于，所述集流体为涂碳层铜箔、铜箔和碳纤维的一种或多种；所述第一涂层的材料包括所述第一活性材料、第一导电剂、第一粘结剂和第一增稠剂，其中，按重量100份计，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓昌云，罗汉卿，褚春波，
申请(专利权)人：欣旺达电动汽车电池有限公司，
类型：发明
国别省市：