多孔负极及其制备方法、电池技术

本发明专利技术提供一种多孔负极及其制备方法、电池，属于电池技术领域。其中多孔负极包括集流体；多孔层，所述多孔层设置于所述集流体的表面，所述多孔层背离所述集流体的一端面设有多个孔道；以及致密层，所述致密层设置于所述多孔层的背离所述集流体的一侧。根据本发明专利技术实施例的多孔负极具有均匀排列的孔道结构，为硅的膨胀提供膨胀的空间，且孔道结构可提高电解液的浸润性、锂离子的穿梭速度和硅的利用率。锂离子的穿梭速度和硅的利用率。锂离子的穿梭速度和硅的利用率。

【技术实现步骤摘要】
多孔负极及其制备方法、电池


[0001]本专利技术涉及电池
，尤其涉及多孔负极及其制备方法、电池。

技术介绍

[0002]硅材料作为近期锂电池负极材料研究和应用的热门，获得了大量的研究。目前研究的重点是，针对硅材料在充放电过程中的膨胀大的问题，从不同维度构造三维结构、使用新型粘结剂、硅与其它负极材料的复配等等。
[0003]从材料维度构造三维结构，如多孔硅材料的制备。多孔硅材料的制备难度高，且多孔材料不利于电解液的脱出，导致电芯的体积能量密度降低。新型粘结剂，如，丙烯酸树脂(Acrylic acid Polymers，PAA)等，由于其网状结构，可提高对于负极材料间以及负极主材和集流体的粘结力，可在一定程度上改善硅负极的膨胀。但是，对于高含量硅负极体系，PAA具有较高的玻璃化转变温度，会使极片变脆，PAA的加入对膨胀的改善减弱，因此，此种方法，虽然膨胀得到改善，但是会使负极的其它性能有所减弱，对于负极的性能整体改善并不理想。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种多孔负极及其制备方法、电池，该多孔负极的多孔层设置有孔，孔为硅在后期循环过程中的膨胀提供有利的空间。
[0005]本申请的一些实施方式提供了一种多孔负极。以下从多个方面介绍本申请，以下多个方面的实施方式和有益效果可互相参考。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种多孔负极，包括：
[0007]集流体；
[0008]多孔层，所述多孔层设置于所述集流体的表面，所述多孔层背离所述集流体的一端面设有多个孔道；以及
[0009]致密层，所述致密层设置于所述多孔层的背离所述集流体的一侧。
[0010]作为第一方面的一个实施例，所述孔道的直径范围在1～1000微米之间。
[0011]作为第一方面的一个实施例，多个所述孔道之间的孔间距在10～1000微米之间。
[0012]作为第一方面的一个实施例，所述孔道的孔深占该多孔层厚度的30～95％，其中，所述多孔层厚度的方向为自临近所述致密层的一端向临近所述集流体一端的延伸方向。
[0013]作为第一方面的一个实施例，所述多孔层的压实密度、所述致密层的压实密度为1.5～1.75g/cc。
[0014]作为第一方面的一个实施例，所述多孔层的厚度与所述致密层的厚度比例为2：8。
[0015]作为第一方面的一个实施例，所述多孔层厚度占所述多孔负极总厚度的51～99％。
[0016]第二方面本专利技术还公开一种多孔负极的制备方法，包括以下步骤：
[0017]S1，提供集流体；
[0018]S2，将第一浆料覆盖与所述集流体的表面，烘干、压实，得到层结构；
[0019]S3，在所述层结构的背离所述集流体的一端设置多个孔道，以在所述集流体的表面得到多孔层；
[0020]S4，将第二浆料覆盖在所述多孔层的背离所述集流体的一表面上，烘干、压实，以在所述多孔层的表面形成致密层，并最终得到多孔负极。
[0021]作为第二方面的一个实施例，在所述S2中，所述第一浆料通过第一负极材料与第一粘结剂、第一导电剂按照比例混合得到。
[0022]作为第二方面的一个实施例，在所述S4中，所述第二浆料通过第二负极浆料与第二粘结剂、第二导电剂按照比例混合得到。
[0023]作为第二方面的一个实施例，所述第一负极浆料采用纳米硅、微米硅、硅氧材料、硅碳材料、硅氧/石墨混合材料中的一种或多种。
[0024]作为第二方面的一个实施例，所述第一粘结剂、所述第二粘结剂采用丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、海藻酸钠、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸盐等中的一种或多种。
[0025]作为第二方面的一个实施例，所述第一导电剂、所述第二导电剂采用导电炭黑、多壁碳管、单壁碳管、导电石墨、石墨烯等中的一种或多种。
[0026]作为第二方面的一个实施例，所述第一负极材料与第一粘结剂、第一导电剂的比例为(60～98)：(1～20)：(1～20)；所述第二负极材料与所述第二粘结剂、所述第二导电剂的比例为(60～98)：(1～20)：(1～20)。
[0027]作为第二方面的一个实施例，所述第二负极浆料为人造石墨、天然石墨、中间相炭微球、软碳、硬碳、石墨烯中的一种或多种。
[0028]作为第二方面的一个实施例，所述孔道的直径范围在1～1000微米之间。
[0029]作为第二方面的一个实施例，多个所述孔道之间的孔间距在10～1000微米之间。
[0030]作为第二方面的一个实施例，所述孔道的孔深占该多孔层厚度的30～95％，其中，所述多孔层厚度的方向为自临近所述致密层的一端向临近所述集流体一端的延伸方向。
[0031]作为第二方面的一个实施例，所述致密层、所述多孔层的压实密度为1.5～1.75g/cc。
[0032]作为第二方面的一个实施例，所述多孔层的厚度与所述致密层的厚度比例为2：8。
[0033]作为第二方面的一个实施例，所述多孔层厚度占所述多孔负极总厚度的51～99％。
[0034]第三方面，本专利技术还公开一种电池，包括叠置的多孔负极、固体电解质膜以及正极，其中，所述多孔负极为第一方面实施例所述的多孔负极。
[0035]本专利技术的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：
[0036]根据本专利技术实施例的多孔负极，具多孔层和致密层有双层结构，多孔层位于靠近集流体的一侧，致密层位于与电解液接触的一层。多孔层具有均匀排列的孔道结构为硅的膨胀提供膨胀的空间。孔道结构可提高电解液的浸润性、锂离子的穿梭速度和硅的利用率。此外，制备该多孔负极的方法制备工艺简单，易于推广。
附图说明
[0037]图1为本专利技术一个实施例的多孔负极的侧面剖切结构示意图；
[0038]图2为本专利技术一个实施例的多孔层的俯视照片；
[0039]图3为本专利技术一个实施例的多孔负极的制备方法的流程图。
[0040]附图标记
[0041]多孔负极100；集流体10；多孔层20；孔道21；致密层30。
具体实施方式
[0042]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0043]下面结合附图对本专利技术实施例的多孔负极进行说明。
[0044]参考图1，图1示出了本专利技术一个实施例多孔负极的侧面剖切结构示意图。如图1所示，多孔负极包括集流体、多孔层和致密层。其中，多孔层设置于集流体的表面，多孔层背离集流体的一端面设有多个孔道。致密层设置于多孔层的背离集流体的一侧。
[0045]本专利技术实施例的多孔负极，通过设置多孔层，多孔层上设置有多个孔，在电池充放电过程中，可以为硅的膨胀预留空间，同时，也提高了电解液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔负极，其特征在于，所述多孔负极包括：集流体；多孔层，所述多孔层设置于所述集流体的表面，所述多孔层背离所述集流体的一端面设有多个孔道；以及致密层，所述致密层设置于所述多孔层的背离所述集流体的一侧。2.根据权利要求1所述的多孔负极，其特征在于，所述孔道的直径范围在1～1000微米之间；多个所述孔道之间的孔间距在10～1000微米之间。3.根据权利要求1或2所述的多孔负极，其特征在于，所述孔道为盲孔。4.根据权利要求3所述的多孔负极，其特征在于，所述盲孔的孔深占该多孔层厚度的30～95％，其中，所述多孔层厚度的方向为自临近所述致密层的一端向临近所述集流体一端的延伸方向。5.根据权利要求1所述的多孔负极，其特征在于，所述多孔层的压实密度、所述致密层的压实密度为1.5～1.75g/cc。6.根据权利要求1所述的多孔负极，其特征在于，所述多孔层的厚度与所述致密层的厚度比例为2：8；所述多孔层厚度占所述多孔负极总厚度的51～99％。7.一种多孔负极的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张惠，王蒙，李洋，朱冠楠，
申请(专利权)人：上海国轩新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：