负极片及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种负极片及其应用，所述负极片包括活性物质层，所述活性物质层包括石墨材料、硅碳材料或硅氧材料中的任意一种或至少两种的组合，在所述活性物质层的表面设置有亲锂层。本发明专利技术所述亲锂层增加了补锂层与活性物质层的亲和性，使补锂层能与活性物质层更好的结合，并与特定的活性物质相搭配，使亲锂层和补锂层能填充在活性颗粒之间的缝隙中，增大了负极界面与亲锂层和补锂层的接触面积，从而提高了锂的转化效率，相应的减少了“死锂”，进一步提高了电池的首次库伦效率和循环性能。步提高了电池的首次库伦效率和循环性能。步提高了电池的首次库伦效率和循环性能。

【技术实现步骤摘要】
负极片及其应用


[0001]本专利技术属于电池
，涉及一种负极片，尤其涉及一种补锂负极片及其应用。

技术介绍

[0002]随着锂离子电池对能量密度的要求日益提升，当前通用的锂离子电池负极石墨材料已无法满足对能量密度的要求，虽然硅碳和硅氧负极能量密度较高，然而因其首次库伦效率低下、循环寿命差等问题而未被推广使用。针对这样的硅碳和硅氧负极，已经提出了补锂技术可以有效解决上述效率低下的问题，提高电池的容量和循环稳定性。因此，对负极极片补锂被认为是最具有商业化发展潜力的一种方式。
[0003]现有负极极片补锂方式主要包括锂粉补锂和锂带补锂，然而这两种补锂方式均存在如下缺点：锂粉补锂易污染，补锂不均匀，锂涂覆层附着力低下难以大规模使用；锂带补锂由于通常是通过机械辊压将锂带压在负极极片上，因此覆上的锂膜利用率低下，未转化成锂离子的锂膜就失去了电子导电性成为了“死锂”，从而阻碍锂离子的扩散，导致电池内阻变大，极化增加，更严重的未转化的锂促进了锂离子形核，导致析锂，引发安全问题。
[0004]基于以上研究，需要提供一种负极片，所述负极片能够克服锂带和锂粉补锂存在的缺陷，明显改善锂膜的利用率，降低电池内阻，提升电池首效和循环性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种负极片及其应用，所述负极片的表面设置有亲锂层和补锂层，与直接设置补锂层相比，本专利技术的所述负极片的补锂层与负极界面的接触面积大，锂离子的转化效率高，“死锂”较少，使得电池的首效和循环性能优异。
[0006]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种负极片，在所述负极片的表面涂覆有活性物质层，所述活性物质层包括石墨材料、硅碳材料或硅氧材料中的任意一种或至少两种的组合；
[0008]在所述活性物质层的表面设置有亲锂层。
[0009]第二方面，本专利技术提供了一种二次电池，所述二次电池包括如第一方面所述的负极片。
[0010]第三方面，本专利技术提供了一种电子设备，所述电子设备包括如第二方面所述的二次电池。
[0011]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
[0012]本专利技术通过在负极片的活性物质层表面喷涂一层亲锂层，并在亲锂层的表面再设置补锂层，相较于直接在活性物质层表面机械辊压覆锂，本专利技术的负极片上的亲锂层和补锂层不仅能覆盖在活性材料颗粒的表面，还能填充在活性材料颗粒的缝隙中，从而增加了负极界面与补锂层之间的接触面积，使接触面上的电流分布更加均匀，避免了因电流不均匀引起的SEI膜不均匀和电子通路中断的问题，由此提高了改善了补锂层的转化效率，减少了“死锂”的产生，同时进一步提高了电池的首效和循环性能；并且利用活性材料、亲锂层和
补锂层三者的相互作用，解决了在充电过程中金属锂层由于接触不均匀，使活性物质层部分区域形成孤岛的问题。
附图说明
[0013]图1是本专利技术实施例1所述补锂负极片表面活性材料与亲锂层和补锂层接触的结构示意图；
[0014]图2是本专利技术对比例1所述补锂负极片表面活性材料与锂带接触的结构示意图；
[0015]图3是本专利技术实施例1所述补锂负极片制备采用的装置结构示意图；
[0016]1‑
活性材料，2
‑
亲锂层，3
‑
补锂层，4
‑
锂带，5
‑
喷涂后的负极片，6
‑
极卷放卷辊，7
‑
极卷传送辊，8
‑
保温容器，9
‑
极卷收卷辊。
具体实施方式
[0017]下面通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本专利技术，不应视为对本专利技术的具体限制。
[0018]本专利技术提供了一种负极片，所述负极片的表面涂覆有活性物质层，所述活性物质层包括石墨材料、硅碳材料或硅氧材料中的任意一种或至少两种的组合，在所述活性物质层的表面依次设置有亲锂层和补锂层。
[0019]本专利技术在负极片的活性物质层表面先形成亲锂层，从而能够增加补锂层与活性物质层的亲和性，使补锂层能与活性物质层更好的结合，并与特定的活性物质相搭配，使得亲锂层和补锂层能覆盖在活性物质颗粒的表面，并能填充在活性颗粒之间的缝隙中，增大了负极界面与亲锂层和补锂层的接触面积，从而提高了锂的转化效率，相应的减少了“死锂”，同时进一步提高了电池的首次库伦效率和循环性能。
[0020]所述活性物质层包括石墨材料、硅碳材料或硅氧材料中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括石墨材料和硅碳材料的组合，石墨材料和硅氧材料的组合，或硅氧材料和硅碳材料的组合。
[0021]本专利技术所述硅碳材料与石墨材料的组合，硅氧材料与石墨材料的组合，以及石墨材料、硅碳材料或硅氧材料三者组合中，硅氧材料和/或硅碳化物的含量在20wt％以下，例如可以是20wt％、18wt％、15wt％、13wt％、10wt％、8wt％、6wt％或3wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0022]本专利技术所述负极片包括集流体、形成在集流体一侧或两侧的活性物质层。在活性物质层表面依次层叠设置有亲锂层和补锂层，示例性地，本专利技术所述负极片包括依次层叠设置的集流体、活性物质层、亲锂层和补锂层，或者是依次层叠设置的补锂层、亲锂层、活性物质层、集流体、活性物质层、亲锂层和补锂层；所述集流体包括但不限于铜箔。
[0023]优选地，所述补锂层的制备原料包括熔融态金属锂。
[0024]本专利技术所述补锂层由熔融态的金属锂制备得到，由于首先在活性物质层表面设置了亲锂层，熔融态的金属锂能迅速与负极片紧密结合，填充在活性颗粒的表面和缝隙。与传统的机械辊压覆锂方式相比，增加了负极界面与补锂层之间的接触面积，使接触面上的电流分布更加均匀，避免了因电流不均匀引起的SEI膜不均匀以及电子通路中断的问题，因此，本专利技术的补锂层能填充在活性颗粒缝隙中，由特定活性物质，亲锂层的设置，以及采用
熔融锂作为制备原料之间的共同作用实现。
[0025]优选地，所述熔融态金属锂的温度为180℃至250℃，例如可以是180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃或250℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0026]优选地，所述亲锂层包括金属氧化物、纳米金属材料或纳米非金属材料中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括金属氧化物和纳米金属材料的组合，或者金属氧化物和纳米非金属材料的组合，优选为纳米非金属材料。
[0027]本专利技术所述优选的亲锂层为纳米非金属材料，由于其即能与活性材料紧密结合，又有较好的亲锂性，使得亲锂层在活性物质层和补锂层之间发挥紧密连接二者的作用，进一步增加了负极界面与补锂层之间的接触面积，提高了锂的转化效率。
[0028]优选地，所述亲锂层通过喷涂设置。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极片，其特征在于，所述负极片包括活性物质层，所述活性物质层包括石墨材料、硅碳材料或硅氧材料中的任意一种或至少两种的组合；在所述活性物质层的表面设置有亲锂层。2.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，在所述亲锂层的表面进一步设有补锂层，所述补锂层为金属锂。3.根据权利要求1或2所述的负极片，其特征在于，所述亲锂层包括金属氧化物、纳米金属材料或纳米非金属材料中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1或2所述的负极片，其特征在于，所述亲锂层的厚度为0.5μm至2μm。5.根据权利要求2所述的负极片，其特征在于，所述补...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丹，车佩佩，翟玮，张云龙，张晓宇，
申请(专利权)人：远景睿泰动力技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：