一种负极极片、锂离子电池及其制备方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种负极极片、锂离子电池及其制备方法。本发明专利技术提供一种负极极片，包括集流体，以及涂覆在所述集流体上的负极层；所述负极层包括N条导热层和N+1条活性物质层，多条所述导热层和活性物质层沿第一方向间隔设置；所述N为整数，1≤N≤10，所述第一方向垂直于所述集流体的长度方向。本发明专利技术通过在负极极片中增加导热层，使其能及时将负极在快充期间产生的热量传递至铜箔，降低锂离子电池在充放电期间的温度，避免因温度高导致安全问题和电池循环寿命快速衰减，进而改善电池的循环寿命，同时降低电池发生热安全性失控的风险。池发生热安全性失控的风险。池发生热安全性失控的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种负极极片、锂离子电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种负极极片、锂离子电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着消费电子和新能源汽车的持续发展，锂离子电池技术也快速进步，通过材料优化来提高电池比容量和循环性方面当前已取得实质性进展，其能量密度已从早期的100Wh/Kg提升至当前的高镍三元电池的300Wh/kg，所以当前越来越多的研究兴趣集中在电池层面的可靠性和安全性上。特别是基于当前对电池快充能力的需求下，电池的热安全性问题受到越来越多的关注。面对当前锂离子电池快充发热的问题，当前主流的解决方案仍是从PACK层级设置水冷和风冷的形式将充电时的热量散发出去，虽然这样可以避免安全事故的发生，但是其不仅大大影响电芯的成组效率，增加电池PACK成本；且这种方式是通过电芯表面散热，所以其很难将电芯内部的热量及时传导出去，特别是快充期间负极嵌入锂离子产生的热量，如此会恶化电池的电化学性能，特别是循环寿命。
[0003]现有的解决方案是通过在负极活性材料中加入导热物质，来对负极极片进行散热，例如，专利文献CN113258037A公开了一种防过充低温倍率型负极极片，通过将复合添加剂浆料(防充电添加剂、导电添加剂、导热添加剂、分散剂和溶剂)和负极浆料混合后涂覆至集流体上或分层涂覆在集流体上，或者将含有导热材料的浆液涂覆到活性材料层的上面，但是这种结构的负极散热效率较低，负极材料本身导热系数较低，在电池充放电过程中是的发热主体，通过导热添加剂和负极浆料混合后涂覆至集流体上或分层涂覆在集流体上，导热材料被负极材料分散，不能形成连续的导热体，该结构很难将负极材料产生的热量高效的传递至铜箔。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种负极极片、锂离子电池及其制备方法，其目的是为了解决现有技术中负极热量不能及时通过负极集流体传递至电芯表面，进而因为高温导致倍率性能和循环寿命衰减的问题。
[0005]针对上述技术缺陷，本专利技术的目的之一是提供一种负极极片，本专利技术的目的之二是提供所述负极极片的制备方法，本专利技术的目的之三是提供所述负极极片组装的锂离子电池，本专利技术的目的之四是提供所述锂离子电池的制作方法。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种负极极片，包括集流体，以及涂覆在所述集流体上的负极层；
[0007]所述负极层包括N条导热层和N+1条活性物质层，多条所述导热层和活性物质层沿所述集流体宽度方向交替层叠设置；所述导热层包括导热剂。
[0008]在上述负极极片中，N的数量根据实际的导热需求进行调整，作为一种实施方式，所述N为整数，1≤N≤10(例如：2、3、5、6、7、8、9)。
[0009]在上述负极极片中，作为一种优选实施方式，每条所述活性物质层的宽度3mm
‑
200mm(例如：30mm、60mm、90mm、120mm、150mm、180mm)；
[0010]和/或，每条所述导热层的宽度为0.5mm
‑
10mm(例如：4mm、6mm、8mm)。
[0011]在上述负极极片中，作为一种优选实施方式，每条所述活性物质层的厚度为40μm
‑
300μm(例如：80μm、120μm、200μm、240μm、280μm)；
[0012]和/或，每条所述导热层的厚度与所述活性物质层的厚度相同，或比所述活性物质层的厚度低1
‑
20μm。
[0013]在上述负极极片中，作为一种优选实施方式，所述导热层中导热剂占所述活性物质层中的负极活性物质的质量百分比为0.5％
‑
10％(比如1％、2％、3％、5％、7％、9％)。
[0014]在上述负极极片中，作为一种优选实施方式，所述导热层包含导热剂、第一导电剂和第一粘结剂；
[0015]所述导热剂、第一导电剂和第一粘结剂的质量比为(50
‑
90)：(5
‑
50)：(3
‑
30)，且质量比之和等于100；
[0016]所述导热剂包括氮化硼、氮化镁、氮化铝、氮化钛、氮化锆、氧化锌、氧化铝、氧化镁中的一种或多种。
[0017]在上述负极极片中，作为一种优选实施方式，所述活性物质层包含负极活性材料、第二导电剂和第二粘结剂；
[0018]所述负极活性材料、第二导电剂和第二粘结剂的质量比为(90
‑
98)：(0.5
‑
5)：(0.5
‑
5)，且质量比之和等于100。
[0019]在上述负极极片中，所述负极活性材料包括但不限于石墨、硬碳、中间相微球、硅基材料、锡基材料、石墨烯中的一种或多种。
[0020]在上述负极极片中，所述第一导电剂和第二导电剂不做限制，可以是负极极片制作过程中常用导电剂，作为一种优选实施方式，所述第一导电剂和第二导电剂分别包括导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管、石墨烯、金属粉或碳纤维中的一种或多种，所述第一导电剂和第二导电剂可以相同也可以不同；
[0021]在上述负极极片中，所述第一粘结剂和第二粘结剂不做限制，可以是负极极片制作过程中常用粘结剂，所述第一粘结剂和第二粘结剂分别包括丁苯乳胶(SBR)、羧甲基纤维素(CMC)、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸锂(PAA
‑
Li)、聚丙烯酸钠(PAA
‑
Na)、聚乙烯醇(PVA)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、羧甲基纤维素钠中的一种或多种，所述第一粘结剂和第二粘结剂可以相同也可以不同。
[0022]第二方面，本专利技术还提供了一种上述负极极片的制备方法，包括以下步骤，
[0023]制备导热浆料：将导热剂、第一导电剂、第一粘结剂按比例溶于去离子水或者醇溶剂中，搅拌均匀后，得到导热浆料；
[0024]制备活性物质浆料：将负极活性材料、第二导电剂、第二粘结剂按比例溶于去离子水中，搅拌均匀后，得到活性物质浆料；
[0025]制备负极极片：将导热浆料、活性物质浆料按照设计的负极层结构涂布至集流体上，经过干燥、冷压、裁切后，得到负极极片。
[0026]在上述制备方法，作为一种优选实施方式，所述涂布的方式采用挤压式涂布；所述涂布的设备为常规挤压涂布机。
[0027]所述涂布为单面涂布或双面涂布；
[0028]所述醇溶剂可以是甲醇溶液、乙醇溶液、异丙醇溶液、正丁醇溶液；
[0029]所述甲醇溶液、乙醇溶液、异丙醇溶液、正丁醇溶液的质量分数优选为50
‑
100％(例如：60％、70％、80％、90％)。
[0030]所述干燥、冷压、裁切均是本领域制备负极极片常规的方法。
[0031]第三方面，本专利技术还提供了一种锂离子电池，包括正极极片、隔膜、电解液及上述负极极片。
[0032]所述锂离子电池还包括有外壳。
[0033]第四方面，本专利技术还提供了一种上述锂离子电池的制备方法，包括以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极极片，其特征在于，包括集流体，以及涂覆在所述集流体上的负极层；所述负极层包括N条导热层和N+1条活性物质层，多条所述导热层和活性物质层沿所述集流体宽度方向交替层叠设置；所述导热层包括导热剂。2.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述N为整数，1≤N≤10。3.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，每条所述活性物质层的宽度3mm
‑
200mm；和/或，每条所述导热层的宽度为0.5mm
‑
10mm。4.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，每条所述活性物质层的厚度为40μm
‑
300μm；和/或，每条所述导热层的厚度与所述活性物质层的厚度相同，或比所述活性物质层的厚度低1
‑
20μm。5.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述导热层中导热剂占所述活性物质层中的负极活性物质的质量百分比为0.5％
‑
10％；所述导热层包含导热剂、第一导电剂和第一粘结剂；所述导热剂、第一导电剂和第一粘结剂的质量比为(50
‑
90)：(5
‑
50)：(3
‑
30)，且质量比之和等于100；所述导热剂包括氮化硼、氮化镁、氮化铝、氮化钛、氮化锆、氧化锌、氧化铝、氧化镁中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述活性物质层包含负极活性材料、第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟兴国，
申请(专利权)人：楚能新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：