一种负极极片及其制备方法和二次电池技术

本发明专利技术属于二次电池技术领域，尤其涉及一种负极极片和二次电池。本发明专利技术的负极极片包括负极集流体以及设置于负极集流体至少一表面的膜片层，所述膜片层包括以下重量份数的原料：80～98份硅材料、0.1～5份产气材料、1～10份粘结剂和0.2～8份的导电剂。本发明专利技术的一种负极极片，能够有效地控制电极材料在循环过程中的膨胀，控制容量衰减，提高循环稳定性。提高循环稳定性。提高循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种负极极片及其制备方法和二次电池


[0001]本专利技术属于二次电池
，尤其涉及一种负极极片及其制备方法和二次电池。

技术介绍

[0002]目前，锂离子电池(LIB)广泛应用于便携式设备、电子产品中，然而，仍然在电动汽车和可再生能源储存电网的应用中存在一些问题，包括能量密度、材料成本和使用安全等。因此，发展具有高能量密度和长循环寿命的锂离子电池的性能非常优异重要。
[0003]硅(Si)具有优异的理论比表面积容量，被开发为一个有吸引力的候选者负极材料之一，硅负极具有很高的理论容量(约4200mAh/g)，约为目前的10倍可用的商用石墨负极容量(约370mAh/g)。不幸地是，硅在锂化过程中存在严重的固有问题/脱锂过程。重复插入和提取锂离子很容易引起巨大的体积变化(约300％)和破裂，导致电子导电性差和不可控的固体电解质界面(SEI)薄膜的二次生长，最终会破坏电池的完整性，导致容量迅速衰减。
[0004]碳包覆硅是抑制锂离子电池中的硅负极材料体积膨胀、提高循环稳定性的有效策略。然而，碳/硅包覆材料结构的优化以及提升负极片层面上的结构稳定性、柔韧性仍然是一个巨大的挑战。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种负极极片，能够有效地控制电极材料在循环过程中的膨胀，控制容量衰减，提高循环稳定性。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种负极极片，包括负极集流体以及设置于负极集流体至少一表面的膜片层，所述膜片层包括以下重量份数的原料：80～98份硅材料、0.1～5份产气材料、1～10份粘结剂和0.2～8份的导电剂。
[0008]优选地，所述膜片层包括设置于负极集流体表面的膨胀层、设置于膨胀层远离负极集流体一侧的缓冲层以及设置于缓冲层远离所述膨胀层的保护层。
[0009]优选地，所述膜片层的厚度为0.035～0.95mm，膜片层的压实密度为1.05～1.90g/cm3。
[0010]优选地，所述膨胀层、缓冲层和保护层的孔隙直径满足以下关系式：K
膨胀层50
≥K
缓冲层50
≥K
保护层50
，K
膨胀层50
≤0.035mm，K
保护层50
＞0。
[0011]优选地，所述膨胀层、缓冲层和保护层中硅材料的质量比例为80％～98％，膨胀层、缓冲层和保护层中产气材料的质量比例为0.1％～5％，膨胀层、缓冲层和保护层中粘结剂的质量比例为1％～10％，膨胀层、缓冲层和保护层中导电剂的质量比例为0.2％～8％。
[0012]优选地，所述膨胀层中硅材料含量大于缓冲层中硅材料含量，所述缓冲层中硅材料含量大于保护层中硅材料含量。
[0013]优选地，所述膨胀层中产气材料含量大于缓冲层中产气材料含量和/或所述膨胀
层中产气材料含量大于保护层中产气材料含量。
[0014]优选地，所述膨胀层中粘结剂含量大于缓冲层中粘结剂含量和/或所述保护层中粘结剂含量大于所述缓冲层中粘结剂含量。
[0015]优选地，所述膨胀层中导电剂含量大于缓冲层中导电剂含量和/或所述膨胀层中导电剂含量大于保护层中导电剂含量。
[0016]本专利技术的目的之二在于：针对现有技术的不足，而提供一种负极极片的制备方法，分别制备出不同硅材料含量和产气材料含量的浆料，经涂覆分别得到膨胀层、缓冲层和保护层，制备方法方便，高效。
[0017]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0018]一种负极极片的制备方法，包括如下步骤：
[0019]步骤S1、将硅材料、产气材料、粘结剂和导电剂按第一比例混合，加入溶剂搅拌制得第一负极浆料；
[0020]步骤S2、将第一负极浆料涂覆在负极集流体的至少一表面，干燥形成膨胀层；步骤S3、将硅材料、产气材料、粘结剂和导电剂按第二比例混合，加入溶剂搅拌制得第二负极浆料；
[0021]步骤S4、将第二负极浆料涂覆在膨胀层的表面，干燥形成缓冲层；
[0022]步骤S5、将硅材料、产气材料、粘结剂和导电剂按第三比例混合，加入溶剂搅拌制得第三负极浆料；
[0023]步骤S6、将第三负极浆料涂覆在缓冲层的表面，干燥形成保护层，制得负极极片。
[0024]本专利技术的目的之三在于：针对现有技术的不足，而提供一种二次电池，具有较高的容量和循环寿命，容量衰减较慢，循环稳定性好。
[0025]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0026]一种二次电池，包括上述的负极极片。
[0027]相对于现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术在极片中设置硅材料增加容量同时还增加产气材料，使极片具有一定的孔隙率，为硅材料的体积膨胀提供空间，有效地减缓电极材料在循环过程中的膨胀，同时还控制容量衰减，提高循环稳定性。
附图说明
[0028]图1是本专利技术的负极极片的结构示意图。
[0029]其中：1、负极集流体；2、膜片层；21、膨胀层；22、缓冲层；23、保护层；24、孔隙；25、硅材料。
具体实施方式
[0030]下面结合具体实施方式和说明书附图，对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式并不限于此。
[0031]1、一种负极极片，能够有效地控制电极材料在循环过程中的膨胀，控制容量衰减，提高循环稳定性。
[0032]一种负极极片，包括负极集流体1以及设置于负极集流体1至少一表面的膜片层2，所述膜片层2包括以下重量份数的原料：80～98份硅材料25、0.1～5份产气材料、1～10份粘
结剂和0.2～8份的导电剂。
[0033]本专利技术在极片中设置硅材料25增加容量同时还增加产气材料，使极片具有一定的孔隙24率，为硅材料25的体积膨胀提供空间，有效地减缓电极材料在循环过程中的膨胀，同时还控制容量衰减，提高循环稳定性。
[0034]所述硅材料25含有碳包覆纳米或微米硅材料25、纳米或微米氧化亚硅与碳复合材料、硅碳纳米或微米线材料、SiOx(2＞x＞0)碳纳米或微米复合材料中的至少一种；进一步的，所述硅材料25含有人造石墨、天然墨、改性石墨、软碳、硬碳中的至少一种；进一步的，所述硅材料25含有还含有氧、锂、镁、钠、钾、钙、铍、锶、锆、钒、硼、锌、铝、银、氟中的至少一种元素。所述硅材料25可为单颗粒或复合颗粒；更进一步的，所述复合颗粒为多个单颗粒聚合得到。
[0035]所述产气材料为氟化铵、氯化铵、硝酸铵中的至少一种。
[0036]所述粘结剂为丙烯腈、偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、甲基丙烯酰、丙烯酸、巴胺、丙烯酰胺、酰胺、酰亚胺、丙烯酸酯、丁苯橡胶、乙烯醇、海藻酸钠、壳聚糖、乙二醇等的单体、聚合物、共聚物中的至少一种。
[0037]所述导电剂为导电炭黑、乙炔黑、石墨、石墨烯、微纳米纤维状导电剂、微纳米管状导电剂中的至少一种。
[0038]所述负极集流体1为铜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极极片，其特征在于，包括负极集流体以及设置于负极集流体至少一表面的膜片层，所述膜片层包括以下重量份数的原料：80～98份硅材料、0.1～5份产气材料、1～10份粘结剂和0.2～8份导电剂。2.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述膜片层包括设置于负极集流体表面的膨胀层、设置于膨胀层远离负极集流体一侧的缓冲层以及设置于缓冲层远离所述膨胀层的保护层。3.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述膜片层的厚度为0.035～0.95mm，膜片层的压实密度为1.05～1.90g/cm3。4.根据权利要求2所述的负极极片，其特征在于，所述膨胀层、缓冲层和保护层的孔隙直径满足以下关系式：K
膨胀层50
≥K
缓冲层50
≥K
保护层50
，K
膨胀层50
≤0.035mm，K
保护层50
＞0。5.根据权利要求2所述的负极极片，其特征在于，所述膨胀层、缓冲层和保护层中硅材料的质量比例为80％～98％，膨胀层、缓冲层和保护层中产气材料的质量比例为0.1％～5％，膨胀层、缓冲层和保护层中粘结剂的质量比例为1％～10％，膨胀层、缓冲层和保护层中导电剂的质量比例为0.2％～8％。6.根据权利要求5所述的负极极片，其特征在于，所述膨胀层中硅材料含量大于缓冲层中硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟应声，张传健，唐文，黄海旭，张浩，江柯成，
申请(专利权)人：江苏正力新能电池技术有限公司，
类型：发明
国别省市：