一种负极极片、电芯、锂离子电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种负极极片、电芯、锂离子电池及其制备方法。本发明专利技术的负极极片，双面均涂覆有涂层，其特征在于：所述负极极片的一面涂覆负极涂层，负极极片的另一面涂覆绝缘导热涂层。本发明专利技术通过改进负极极片的涂层结构及性能，提高电池极片的导热及散热能力，从而提高电芯单体的散热能力，最终提高锂离子电池的整体性能。体性能。体性能。

【技术实现步骤摘要】
一种负极极片、电芯、锂离子电池及其制备方法


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

技术介绍

[0002]锂离子电池(LIB)具有能量密度高、工作电压高、循环寿命长、环境污染小、自放电小、无记忆效应等优点，被认为是发展前景最大的二次电池之一，目前已广泛应用于手机、笔记本、照相机、便携式工具、电动汽车与储能等领域。随着电动汽车与储能的快速发展，对于锂离子电池的寿命有着更高的要求。锂离子电池在放电的过程中由于欧姆热、极化热和熵变热的存在会引起锂离子电池温度的急剧升高。而过高的温度会加剧锂离子电池界面副反应，引起活性锂损失和界面阻抗增加，从而影响锂离子电池的循环寿命。因此如何对锂离子电池进行有效的散热就变得尤为重要。
[0003]从单体电池上来看影响其散热能力的主要因素有：电池尺寸、壳体厚度、电芯设计、新型导热材料铝壳涂层。目前，提高锂离子电池散热能力的常规方案主要有：同等容量前提下降低电芯厚度、增加电芯设计宽度，壳体厚度设计、最佳大面、侧面及底部厚度搭配使的散热最优，通过调整电芯的群裕度设计改善大面和侧面与铝壳的接触、降低热阻，在铝壳及顶盖涂覆新型高导热材料涂层。
[0004]然而，上述技术方案虽然在一定程度上提高了锂离子电池的散热能力，但也带来了一些负面影响。如：(1)降低电芯厚度、增加电芯设计宽度的方案中，电芯的宽度增加，无论是卷绕工艺还是叠片工艺，均增加了电芯制作工艺的难度。对于卷绕工艺来说卷针的周长增加、但卷绕机空间有限不能无限制的增加。对于叠片工艺来说，极片的宽度增加，单片极片转运过程易发生弯折等风险，同时对叠片机性能要求也较高。(2)在改变壳体厚度设计的方案中，虽然一定程度上改善了电池散热的各项性能，降低了垂直极片方向及平行极片的方向热导率的差异，但效果不显著且开发新铝壳成本高周期长。(3)在调整电芯的群裕度设计的方案中，提高群裕度可以增加电芯和壳体的接触，降低热阻，但群裕度的增加相对电池内部空间变低、会导致注液困难、注液量变低，同时后期充电后电芯的膨胀导致电池外观鼓胀，这些都会影响电池的性能。(4)在壳体涂覆新型高导热材料涂层的方案中，涂层成本较高，性价比低。
[0005]因此，上述技术问题仍有待进一步的研究和解决。
[0006]单体电池的散热最后都要通过壳体散发出去，通过对壳体及内部电芯的设计改造可以提高电池的散热能力。极片是电池的重要组成部分，从极片角度考虑来提高电芯单体的散热能力，为解决上述技术问题提供了一种可行的技术路径。目前行业内从极片角度改善散热的研究较少。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种负极极片、电芯、及锂离子电池；本专利技术
的另一方面，还提供上述负极极片及锂离子电池的制备方法。通过改进负极极片的涂层结构及性能，提高电池极片的导热及散热能力，从而提高电芯单体的散热能力，最终提高锂离子电池的整体性能。
[0008]为达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：
[0009]一种负极极片，所述负极极片的双面均涂覆有涂层，其特征在于：所述负极极片的一面涂覆负极涂层，负极极片的另一面涂覆绝缘导热涂层。
[0010]进一步地，所述负极涂层与绝缘导热涂层的厚度比为0.5
‑
1.5:1。
[0011]进一步地，所述绝缘导热涂层包括质量百分比如下的下述组分：60％～75％绝缘导热材料、24％～40％第一粘结剂、1％～4％第二粘结剂，所述绝缘导热材料为氮化硼、氧化铝或氧化镁的一种或多种，所述第一粘结剂为含氟树脂、聚丙烯树脂、聚丙烯酸、改性聚丙烯酸、聚苯胺、聚酰亚胺、橡胶类粘结剂中的一种或多种，所述第二粘结剂为羟甲基纤维素钠。
[0012]一种电芯，包括正极极片、负极极片、隔离膜，所述正极极片、负极极片、隔离膜按照Z字型叠片方式折叠排列，其特征在于：所述负极极片包括第一负极极片和第二负极极片，所述第一负极极片的双面均涂覆负极涂层，所述第二负极极片采用前述任一的负极极片，所述第二负极极片位于电芯的第一层和/或最后一层，且绝缘导热涂层向外。
[0013]进一步地，所述负极涂层包括集流体与负极活性物质，所述集流体为铜箔，所述负极活性物质包括质量百分比的下述组分：90％～97％负极活性材料、1％～5％导电剂、2％～5％粘结剂。
[0014]进一步地，所述负极活性材料为人造石墨、天然石墨、硅氧负极、硅碳负极、中间相碳微球、硬碳或软碳的一种或多种，所述导电剂为导电碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纳米纤维管、碳纳米管、单壁碳纳米管或石墨烯的一种或多种，所述粘结剂为含氟树脂、聚丙烯树脂、聚丙烯酸和改性聚丙烯酸、聚苯胺、聚酰亚胺或者橡胶类粘结剂的一种或多种。
[0015]一种锂离子电池，包括前述电芯，还包括壳体及电解液，所述电芯、电解液封装在所述壳体中。
[0016]一种负极极片的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
[0017]将人造石墨、SP、CMC和SBR按照质量百分比96％：1.2％：1％：1.8％均匀分散在去离子水中，形成负极浆料；
[0018]将绝缘导热材料、PAA、CMC按照质量百分比72％：26％：2％均匀分散在去离子水中，形成绝缘导热材料浆料；
[0019]利用上述两种浆料分别涂覆在集流体铜箔的两面，分别形成负极涂层与绝缘导热涂层；
[0020]涂布干燥后，辊压、模切，形成负极极片。
[0021]进一步地，所述绝缘导热涂层包括质量百分比如下的下述组分：60％～75％绝缘导热材料、24％～40％第一粘结剂、1％～4％第二粘结剂，所述绝缘导热材料为氮化硼、氧化铝或氧化镁的一种或多种，所述第一粘结剂为含氟树脂、聚丙烯树脂、聚丙烯酸、改性聚丙烯酸、聚苯胺、聚酰亚胺、橡胶类粘结剂中的一种或多种，所述第二粘结剂为羟甲基纤维素钠。
[0022]一种锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
[0023]步骤一、正极极片制备：将LiFePO4、SP和PVDF按照质量百分比96.5％：1.5％：2％均匀分散在NMP中，形成正极浆料，涂布干燥后辊压，模切，形成正极极片；
[0024]步骤二、第一负极极片制备：将人造石墨、SP、CMC和SBR按照质量百分比96％：1.2％：1％：1.8％均匀分散在去离子水中，形成负极浆料，涂布，干燥后辊压，模切，形成第一负极极片；
[0025]步骤三、第二负极极片的制备：将人造石墨、SP、CMC和SBR按照质量百分比96％：1.2％：1％：1.8％均匀分散在去离子水中，形成负极浆料；将绝缘导热材料、PAA、CMC按照质量百分比72％：26％：2％均匀分散在去离子水中，形成绝缘导热材料浆料；利用上述两种浆料分别涂覆在集流体铜箔的两面，分别形成负极涂层与绝缘导热涂层，负极涂层与绝缘导热涂层的厚度比为0.5
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1.5:1；涂布干燥后，辊压、模切，形成第二负极极片；
[0026]步骤四、隔离膜的制备：隔离膜采用基材为聚乙烯的多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极极片，所述负极极片的双面均涂覆有涂层，其特征在于：所述负极极片的一面涂覆负极涂层，负极极片的另一面涂覆绝缘导热涂层。2.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于：所述负极涂层与绝缘导热涂层的厚度比为0.5
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1.5:1。3.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于：所述绝缘导热涂层包括质量百分比如下的下述组分：60％～75％绝缘导热材料、24％～40％第一粘结剂、1％～4％第二粘结剂，所述绝缘导热材料为氮化硼、氧化铝或氧化镁的一种或多种，所述第一粘结剂为含氟树脂、聚丙烯树脂、聚丙烯酸、改性聚丙烯酸、聚苯胺、聚酰亚胺、橡胶类粘结剂中的一种或多种，所述第二粘结剂为羟甲基纤维素钠。4.一种电芯，包括正极极片、负极极片、隔离膜，所述正极极片、负极极片、隔离膜按照Z字型叠片方式折叠排列，其特征在于：所述负极极片包括第一负极极片和第二负极极片，所述第一负极极片的双面均涂覆负极涂层，所述第二负极极片为权利要求1
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3任一所述的负极极片，所述第二负极极片位于电芯的第一层和/或最后一层，且绝缘导热涂层向外。5.根据权利要求4所述的电芯，其特征在于：所述负极涂层包括集流体与负极活性物质，所述集流体为铜箔，所述负极活性物质包括质量百分比的下述组分：90％～97％负极活性材料、1％～5％导电剂、2％～5％粘结剂。6.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于：所述负极活性材料为人造石墨、天然石墨、硅氧负极、硅碳负极、中间相碳微球、硬碳或软碳的一种或多种，所述导电剂为导电碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纳米纤维管、碳纳米管、单壁碳纳米管或石墨烯的一种或多种，所述粘结剂为含氟树脂、聚丙烯树脂、聚丙烯酸和改性聚丙烯酸、聚苯胺、聚酰亚胺或者橡胶类粘结剂的一种或多种。7.一种锂离子电池，包括权利要求4所述的电芯，还包括壳体及电解液，所述电芯、电解液封装在所述壳体中。8.一种负极极片的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：将人造石墨、SP、CMC和SBR按照质量百分比96％：1.2％：1％：1.8％均匀分散在去离子水中，形成负极浆料；将绝缘导热材料、PAA、CMC按照质量百分比72％：26％：2％均匀分散在去...

【专利技术属性】
技术研发人员：张热喝，冯群翔，占莎，蒋治亿，
申请(专利权)人：江苏天合储能有限公司，
类型：发明
国别省市：