一种负极片及应用其的电池制造技术

本发明专利技术提供涉及一种负极片及应用其的电池。本发明专利技术提供的负极片包括集流体和设置在集流体的两个相对表面的负极活性涂层，负极活性涂层中含有负极活性物料，负极活性物料包括石墨；负极片满足0.0025≤ε*ρ/PD≤0.0065，其中，ε为负极片的孔隙率，ρ为负极片的单面面密度，单位为g/cm2，PD为负极片的压实密度,单位为g/cm3。本发明专利技术提供的负极片的压实密度PD、面密度ρ、极片孔隙率ε相互之间构成一定的关联关系，这样的负极片能够为锂离子构建良好的传输通路，有利于锂离子的快速脱嵌，而且，这样的负极片具有较低的内阻，能够减少应用其的电池的极化损失。池的极化损失。

【技术实现步骤摘要】
一种负极片及应用其的电池


[0001]本专利技术属于电池
，具体地，涉及一种负极片及应用其的电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池因具有工作电压高、循环使用寿命长、无记忆效应、自放电小、环境友好等优点，已被广泛应用于各种便携式电子产品和电动汽车中。
[0003]作为储能核心的电极活性材料及其性能决定了锂离子电池的整体性能，然而传统的石墨基负极材料体相锂嵌入动力学较差，在充放电过程中极易形成锂枝晶，锂枝晶刺穿隔膜导致正负极短接，引发电池失效、甚至安全事故，且在高电流密度更容易引起锂枝晶的形成，造成一系列安全问题。

技术实现思路

[0004]为了提高锂电池的动力学性能，本专利技术提供一种负极片及应用其的电池。
[0005]根据本专利技术的一个方面，提供一种负极片，该负极片包括集流体和设置在集流体的两个相对表面的负极活性涂层，负极活性涂层中含有负极活性物料，负极活性物料包括石墨；负极片满足0.0025 cm≤ε*ρ/PD≤0.0065 cm，其中，ε为负极片的孔隙率，ρ为负极片的单面面密度，PD为负极片的压实密度。
[0006]根据本专利技术的另一个方面，提供一种电池，其包括正极片和上述负极片。
[0007]本专利技术专利技术人经研究发现，电池的充电能力受制于电池负极片的动力学性能，负极片的压实密度过大导致负极片的孔隙率较低，影响电解液浸润，压实密度过低，也会导致负极片的接触阻抗变大；负极片的面密度较低时，锂离子传输距离缩短，有利于提高负极片动力学性能，对负极片压实密度耐受极限可变宽，但是面密度较低不利于电池能量密度提升，但是电池面密度较高时，锂离子扩散距离较大，若此时压实密度较大，孔隙率较低，则严重降低电池动力学性能，不利于倍率充电，因此应当综合考虑负极片压实密度PD、面密度ρ、极片空隙率ε的设计，基于此，专利技术人提供一种压实密度PD、面密度ρ、极片孔隙率ε满足0.0025 ≤ε*ρ/PD≤0.0065 的负极片，这样的负极片能够为锂离子构建良好的传输通路，有利于锂离子的快速脱嵌，同时具有较高的能量密度，而且，这样的负极片具有较低的内阻，能够减少应用其的电池的极化损失。基于上述原因，应用本专利技术提供的负极片的电池具有优异的倍率性能、动力学性能以及循环性能。
具体实施方式
[0008]根据本专利技术的一个方面，提供一种负极片，该负极片包括集流体和设置在集流体的表面的负极活性涂层，负极活性涂层中含有负极活性物料，负极活性物料包括石墨；负极片满足0.0025 ≤ε*ρ/PD≤0.0065，其中，ε为负极片的孔隙率，ρ为负极片的面密度，单位为g/cm2，PD为负极片的压实密度,单位为g/cm3。该负极片能够为锂离子构建良好的传输通路，有利于锂离子的快速脱嵌，同时具有较高的能量密度，而且，这样的负极片具有较低的内
阻，能够减少应用其的电池的极化损失。
[0009]优选地，负极片满足0.0030 ≤ ε*ρ/PD ≤ 0.0055。当负极片满足上述结构特征，应用其的电池循环寿命以及动力学性得到进一步的提升。
[0010]优选地，负极片的孔隙率ε=25%~55%。
[0011]通过将负极片的孔隙率控制在上述范围内，能够使上述负极片具有较高的可逆容量，还能够保证应用该负极片的电池具有良好的动力学性能。负极片的孔隙率越高，负极片的表面能够形成丰富的锂离子传输通路，在应用该负极片的电池产品中，电解液能够充分地浸润负极片，电解液中的溶剂化锂性离子在负极片能够在负极片的表面迅速传输，由此，在对应用上述负极片的电池进行大倍率充电的过程中，电解液中的溶剂化锂离子更容易嵌入石墨内部，从而进一步防止在负极表面析出锂枝晶，使电池保持良好的动力学性能，能够很好地适应大倍率充电。另一方面，负极片的孔隙率与负极片的可逆容量有一定关系，负极片孔隙率增加，负极活性物质与电解液的接触面积增大，界面反应增多，因此，若负极片的孔隙率过大，反而会降低负极片的可逆容量。
[0012]优选地，负极片的孔隙率ε=30%~45%。
[0013]优选地，负极片的压实密度PD为1.00 g/cm3~1.80 g/cm3。当负极片具有上述压实密度，有利于增大应用其的电池的放电容量，减小电池内阻，减小电池极化损失，延长电池的循环寿命，提高锂离子电池的利用率。负极片的压实密度越大，材料颗粒之间的挤压程度会越大，则负极片的孔隙率会越小，负极片的电解液浸润性会变差，进而导致材料的比容量发挥较低，由此，应用压实密度过大的负极片的电池的保液能力较差，电池在循环过程中的极化增大，容量衰减就会增大，内阻增加也尤为明显。而负极片的压实密度越小，负极活性涂层中颗粒间距离增大，离子通道增加，电解液的吸液量增加，有利于离子的快速运动，但若负极片的压实密度过小，由于负极活性涂层中的粒子间距过大，粒子间的接触概率和接触面积降低，不利于电子导电，电导率降低影响大电流放电，增加放电极化。
[0014]优选地，负极片的压实密度PD为1.20 g/cm3~1.70 g/cm3。
[0015]优选地，负极片的面密度ρ为0.014 g/cm2~0.024 g/cm2。具有上述面密度特征的负极片能够被电解液充分浸润，同时，又能够使应用该负极片的电池产品保持足够的能量密度，由此应用该负极片的电池产品具有良好的电性能。负极片面密度越低，负极片表面对电解液中的离子和电子产生的迁移阻力越小，从而锂离子可以在负极片表面迅速扩散，而且，面密度越低，极片越薄，在充放电中锂离子不断的嵌入与脱出对极片结构造成的变化也越小。但若负极片的面密度过低，就会降低应用该负极片的电池能量密度，使其电性能发生明显的劣化。若负极片面密度过高，负极片上的负极活性材料经循环膨胀，会导致负极片过厚，使应用其的电池产品出现容量衰减的情况，此外，负极片的面密度过高往往会导致负极片在干燥过程中其负极活性涂层中的粘结剂上浮，产生梯度粘结剂分布，此外，负极片表层的孔隙率会降低，导致电解液对负极片浸润性变差。
[0016]优选地，负极片的面密度ρ为0.015 g/cm2~0.020 g/cm2。
[0017]优选地，通过采用造孔剂对负极活性物料进行造孔处理，以使负极片的孔隙率ε=25%~55%，其中造孔剂包括石蜡微球、精萘、碳酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、聚氧化乙烯、聚甲基丙烯酸酯中的至少一种。
[0018]优选地，造孔处理的操作包括将含有负极活性物料与造孔剂的负极活性浆料涂布
在集流体的表面，并且在70℃~160℃的温度条件下烘烤。
[0019]优选地，按照质量百分比计算，石墨在负极活性涂层中的占比不低于95%。
[0020]优选地，石墨包括天然石墨、人造石墨、复配石墨中的至少一种，石墨的粒径D
50
为3 μm ~15 μm。
[0021]优选地，上述负极片按照如下方法制备：S1.合浆，将负极活性物料与用于制备负极浆料的其他物料混合，制备负极浆料；S2.涂布，将负极浆料涂布于集流体的表面，控制涂层厚度为140 μm~260 μm，并在70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：所述负极片包括集流体和设置在所述集流体的两个相对表面的负极涂层，所述负极涂层中含有负极活性物料，所述负极活性物料包括石墨；所述负极涂层满足0.0025 ≤ε*ρ/PD≤0.0065，其中，ε为所述负极涂层的孔隙率，ρ为所述负极涂层的单面面密度，单位为g/cm2，PD为所述负极涂层的压实密度,单位为g/cm3。2.如权利要求1所述负极片，其特征在于：所述负极涂层满足0.0030 ≤ ε*ρ/PD ≤ 0.0055。3.如权利要求1所述负极片，其特征在于：所述负极涂层的孔隙率ε=25%~55%。4.如权利要求3所述负极片，其特征在于：所述负极涂层的孔隙率ε=30%~45%。5.如权利要求1所述负极片，其特征在于：所述负极涂层的压实密度PD为1.00 g/cm3~1.80 g/cm3。6.如权利要求5所述负极片，其特征在于：所述负极涂层的压实密度PD为1.20 g/cm3~1.70 g/cm3。7.如权利要求1所述负极片，其特征在于：所述负极涂层的面密度ρ为0.014 g/cm2~0.024 g/cm2。8.如权利要求7所述负极片，其特征在于：所述负极涂层的面密度ρ为0.015 g/cm2~0.020 g/cm2。9.如权利要求3所述负极片，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雪瑞，陈炎婷，王志敏，单旭意，李奎，
申请(专利权)人：中创新航科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：