一种多孔负极片及其制备方法，电池技术

本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种多孔负极片及其制备方法，以及具有该多孔负极片的电池。其中，所述多孔负极片，包括集流体，和形成在所述集流体至少一侧表面的至少两层活性层，所述活性层包括活性材料，导电剂、粘结剂和添加剂，所述添加剂为弱极性材料，所述弱极性材料具有铜腐蚀性，所述弱极性材料在所述活性材料涂布加热过程中分解以在所述活性层上形成孔洞。本发明专利技术所提供的多孔负极片在无需额外造孔剂的前提下，可实现多孔负极片的制备，同时能够增大活性层与集流体之间的粘结性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔负极片及其制备方法，电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，特别涉及一种多孔负极片及其制备方法，以及具有该多孔负极片的电池。

技术介绍

[0002]现有技术中，为了提高锂离子电池的能量密度，通常采用厚极片设计。然而，由于锂离子电极厚度的增加导致其孔隙更为复杂、迂曲度更高，显著增加锂离子在其中扩散的阻力，即导致锂离子电池的电性能，如倍率性能和循环性能的显著下降。
[0003]中国专利技术专利CN111312985A公开了一种孔隙率梯次分布的极片及其制备方法和用途，将活性物质、导电剂、粘结剂、造孔剂和溶剂按照一定配比制为浆料，将浆料涂覆在集流体上烘干，得到第一膜层，在第一膜层上再涂覆浆料，烘干，得到第二膜层。虽然该专利能够制备得到超厚极片，且能够有效解决锂离子的扩散问题，但是经实验验证其所制备的厚极片存在粘附力不够的问题，即在制成以及多次充放电过程中极片表面料层存在脱落风险，不利于电芯的长期循环性能。同时，该制备方法制备时间长、制备过程复杂，不利于大规模应用于实际生产中。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种极片表面料层粘结性强，不易脱落的多孔负极片；
[0005]进一步提供前述多孔负极片的制备方法；
[0006]以及，提供一种包括前述多孔负极片的电池。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种多孔负极片，包括集流体，和形成在所述集流体至少一侧表面的至少两层活性层，所述活性层包括活性材料，导电剂、粘结剂和添加剂，所述添加剂为弱极性材料，所述弱极性材料具有铜腐蚀性，所述弱极性材料在所述活性材料涂布加热过程中分解以在所述活性层上形成孔洞。
[0008]进一步提供一种前述多孔负极片的制备方法，包括对所述活性层进行逐层烘干的步骤，所述烘干的温度为70～150℃，烘干时间为2～15min。
[0009]更进一步提供一种电池，包括正极片、隔膜和前述多孔负极片。
[0010]本专利技术的有益效果在于：本专利技术所提供的多孔负极片，其内部孔洞由弱极性材料在涂布加热过程中分解产生，同时弱极性材料具有铜腐蚀性，即在活性层涂覆过程中可腐蚀铜箔表面以提高铜箔表面粗糙度，从而提高活性层与铜箔之间的粘附力，从而避免所述活性层在制备过程中和多次充放电后从所述铜箔表面脱落。
附图说明
[0011]图1所示为本专利技术在具体实施方式中多孔负极片的一种结构示意图；
[0012]图2所示为本专利技术在检测例中实施例1与对比例1和2的粘附力对比柱状图。
[0013]标号说明：1、铜箔；2、活性层；21、第一膜层；22、第二膜层。
具体实施方式
[0014]为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
[0015]一种多孔负极片，包括集流体，和形成在所述集流体至少一侧表面的至少两层活性层，所述活性层包括活性材料，导电剂、粘结剂和添加剂，所述添加剂为弱极性材料，所述弱极性材料具有铜腐蚀性，所述弱极性材料在所述活性材料涂布加热过程中分解以在所述活性层上形成孔洞。
[0016]在一种实施方式中，所述集流体为铜箔，所述活性层被涂覆在所述铜箔的至少一侧表面上时，由于所述添加剂，即弱极性材料具有铜腐蚀性，因此能够有效增大铜箔表面的粗糙度，从而加强活性层与铜箔之间的附着力，以避免所述活性层在制备过程中和多次充放电后从所述铜箔表面脱落。同时，所述弱极性材料具有高温分解性，因此其在所述活性层涂覆加热，如干燥的过程中高温分解，而在所述活性层内部及表面形成孔洞，提高所述活性层孔隙率的同时，允许所述活性材料在不添加额外的造孔剂的前提下实现多孔负极片的制备。对于弱极性材料的选用对于超厚极片而言是有利的，其能够有效改善活性层与集流体粘附力不足的问题。在后续的验证性实验中证实，基于所述弱极性材料所制备得到的多孔负极片的总厚度(包括集流体厚度和活性层厚度)可达到250μm及以上。
[0017]在一种实施方式中，所述弱极性材料选自草酸、碳酸和低浓度双氧水中的至少一种。其中，所述低浓度双氧水的浓度为3～20％。
[0018]在一种实施方式中，所述两层活性层包括形成在所述集流体表面的第一膜层和形成在所述第一膜层表面的第二膜层，所述第二膜层的孔隙率大于所述第一膜层的孔隙率。即在此实施方式中，所述活性层具有梯度的孔隙率，可有效提高所述电芯的吸液、保液量，有利于锂离子的脱嵌，提高倍率和循环性能，同时由不影响电芯的高温性能。在验证性实验中已经证实此种梯度孔隙率的设计方法对于高能量密度型的厚极片是有利的，其能够有效改善极片厚度过大所导致的锂离子脱嵌困难的问题。
[0019]在一种实施方式中，所述第一膜层的孔隙率为10～40％。示例性地，所述第一膜层的孔隙率为10％，15％，18％，20％，25％，30％，32％，35％，36％，38％，40％。
[0020]在一种实施方式中，所述第二膜层的孔隙率为30～70％。示例性地，所述第二膜层的孔隙率为30％，35％，40％，45％，50％，55％，60％，65％，70％。
[0021]在一种实施方式中，所述活性材料选自石墨、硅氧、硅碳、硬碳中的至少一种；所述导电剂选自super
‑
P、SFG6、KS
‑
6、CNTs中的至少一种；所述粘结剂选自丁苯橡胶、海藻酸钠、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚丙烯酸树脂中的至少一种。
[0022]在一种实施方式中，在所述第一膜层中，所述活性材料、所述导电剂、所述粘结剂和所述添加剂的质量比为(7～9)：(0.5～2)：(1～3)：(0.1～0.5)；所述活性材料的粒径D50为9～20μm，比表面积为0.5～2m2/g。
[0023]在一种实施方式中，在所述第二膜层中，所述活性材料、所述导电剂、所述粘结剂和所述添加剂的质量比为(7～9)：(0.5～2)：(1～3)：(0.3～0.7)；所述活性材料的粒径D50为2～15μm，比表面积为1～3m2/g。
[0024]一种前述多孔负极片的制备方法，包括对所述活性层进行逐层烘干的步骤，所述烘干的温度为70～150℃，烘干时间为2～15min。
[0025]在一种可选的实施方式中，所述制备方法包括如下步骤：
[0026]S1、将所述活性材料、所述导电剂、所述粘结剂和所述添加剂按第一膜层比例混合，获得第一膜层浆料；
[0027]S2、在所述铜箔表面用所述第一膜层浆料进行涂覆，并烘干；
[0028]S3、将所述活性材料、所述导电剂、所述粘结剂和所述添加剂按第二膜层比例混合，获得第二膜层浆料；
[0029]S4、在所述第一膜层表面用所述第二膜层浆料进行涂覆，并烘干，获得所述多孔负极片。
[0030]其中，所述制备方法相较于传统梯度孔隙率极片的制备方法而言总耗时较短，工艺简单，能够在生产线上投入使用。
[0031]优选地，所述第一膜层和第二膜层的总厚度为150～3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔负极片，其特征在于，包括集流体，和形成在所述集流体至少一侧表面的至少两层活性层，所述活性层包括活性材料，导电剂、粘结剂和添加剂，所述添加剂为弱极性材料，所述弱极性材料具有铜腐蚀性，所述弱极性材料在所述活性材料涂布加热过程中分解以在所述活性层上形成孔洞。2.根据权利要求1所述多孔负极片，其特征在于，所述弱极性材料选自草酸、碳酸和低浓度双氧水中的至少一种。3.根据权利要求1所述多孔负极片，其特征在于，所述两层活性层包括形成在所述集流体表面的第一膜层和形成在所述第一膜层表面的第二膜层，所述第二膜层的孔隙率大于所述第一膜层的孔隙率。4.根据权利要求3所述多孔负极片，其特征在于，所述第一膜层的孔隙率为10～40％。5.根据权利要求3所述多孔负极片，其特征在于，所述第二膜层的孔隙率为30～70％。6.根据权利要求1所述多孔负极片，其特征在于，所述活性材料选自石墨、硅氧、硅碳、硬碳中的至少一种；所述导电剂选自super
‑
P、SFG6、KS

【专利技术属性】
技术研发人员：康美玲，杨德财，吴彬杰，袁鹏飞，
申请(专利权)人：福建巨电新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：