一种负极极片、其制备方法、锂离子电池及电子设备技术

本申请提供了一种负极极片、其制备方法、锂离子电池及电子设备，其中负极极片包括负极集流体和设置在负极集流体至少一侧的负极活性材料层，负极活性材料层包含硅基颗粒，硅基颗粒在负极活性材料层中的质量百分含量以负极集流体到负极极片表面的方向连续升高，并且负极活性材料层中任一点的硅基颗粒的质量百分含量与该点到负极集流体的距离之间满足：本申请负极极片的负极活性材料层为完整的一层，中间没有成分突变的界面，能够降低锂离子电池负极极片的膜层脱膜风险，提高锂离子电池的寿命。提高锂离子电池的寿命。提高锂离子电池的寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种负极极片、其制备方法、锂离子电池及电子设备


[0001]本申请涉及锂离子电池
，特别是涉及一种负极极片、其制备方法、锂离子电池及电子设备。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有比能量大、体积小、重量轻等特点，在消费电子领域具有广泛的应用。随着可移动电子设备的高速发展，人们对锂离子电池的能量密度、循环性能等要求越来越高。硅基负极材料具有高达4200mAh/g的理论克容量，被认为是最具有应用前景的下一代锂离子负极材料。
[0003]然而，硅基负极材料存在明显的体积效应，在反复脱嵌锂过程中，膨胀和收缩造成的体积变化率高达400％。而现有的基于活性材料层分层涂布的硅基负极极片，活性材料层中每层内成分一致，各层的成分不一致，且相邻两膜层之间存在成分突变的界面。如此，在锂离子电池充放电循环过程中，其膜层之间会产生和积累较大的应力，导致负极极片的膜层出现脱膜问题，影响锂离子电池的性能。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种负极极片、其制备方法、锂离子电池及电子设备，以降低锂离子电池负极极片的膜层脱膜风险。具体技术方案如下：
[0005]在本申请的第一方面，提供了一种负极极片，其包括负极集流体和设置在所述负极集流体至少一侧的负极活性材料层，所述负极活性材料层包含硅基颗粒和石墨颗粒，所述硅基颗粒在所述负极活性材料层中的质量百分含量以所述负极集流体到负极极片表面的方向连续升高，并且所述负极活性材料层中任一点的硅基颗粒的质量百分含量与该点到负极集流体的距离之间满足：
[0006][0007]式(1)中，c
Si
(z)表示硅基颗粒的质量百分含量，M
si
表示硅基颗粒在负极活性材料层中的质量分数，M
g
表示石墨颗粒在负极活性材料层中的质量分数，M
si
＜M
g
，A为预定常数，且1＜A＜(M
Si
+M
g
)/M
Si
，Z表示所述任一点与所述负极集流体之间的距离，T表示负极活性材料层的厚度。
[0008]在一些实施方案中，所述硅基颗粒在所述负极活性材料层中的总质量百分含量为12％～20％。
[0009]在一些实施方案中，所述硅基颗粒的平均质量密度为1.7～1.9g/cm3，所述石墨颗粒的平均质量密度为1.9～2.1g/cm3。
[0010]在一些实施方案中，所述硅基颗粒的孔隙率为0％～25％。
[0011]在一些实施方案中，所述硅基颗粒选自纯硅颗粒、碳硅复合颗粒、硅氧复合颗粒、硅铁合金颗粒中的至少一种。
[0012]在一些实施方案中，所述石墨颗粒选自天然石墨颗粒或人造石墨颗粒。
[0013]本申请第二方面提供了一种负极极片的制备方法，用于制备第一方面所述的负极极片，包括以下步骤：
[0014]将硅基颗粒、石墨颗粒、粘结剂、分散剂、导电剂混合后加入去离子水，搅拌均匀后得到负极浆料，其中，所述负极浆料的固含量为10wt％～30wt％，粘度为1000～3000mPa
·
s；
[0015]将所述负极浆料涂覆在负极集流体表面，静置1～1.5h，得到所述负极活性材料层湿膜；
[0016]将所述负极活性材料层湿膜在80～120℃条件下干燥5～15min，得到负极极片。
[0017]在一些实施方案中，所述硅基颗粒的平均粒径为20～25μm，所述石墨颗粒的平均粒径为28～32μm。
[0018]在一些实施方案中，硅基颗粒和石墨颗粒之间的质量比为1∶3～7。
[0019]本申请第三方面提供了一种负极极片的制备方法，用于制备第一方面所述的负极极片，包括以下步骤：
[0020]将造孔剂、石墨颗粒、粘结剂、分散剂、导电剂混合后加入去离子水，搅拌均匀后得到负极浆料，其中，所述负极浆料的固含量为10wt％～30wt％，粘度为1000～3000mPa
·
s；
[0021]将所述负极浆料涂覆在负极集流体表面，静置1～1.5h，得到所述负极活性材料层湿膜；
[0022]将所述负极活性材料层湿膜在250～300℃条件下烘干1～1.5h，使造孔剂受热分解，得到具有孔隙的负极活性材料层；
[0023]在负极活性材料层表面涂覆硅基颗粒浆料，使硅基颗粒浆料渗入负极活性材料层，在80～120℃条件下干燥5～15min，得到负极极片；
[0024]其中，
[0025]M
Si
＝αM
PFA
ρ
Si
/ρ
PFA
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0026]式(2)中，M
Si
表示硅基颗粒在负极活性材料层中的质量分数，M
PFA
表示造孔剂在负极浆料中的质量分数，ρ
Si
表示硅基颗粒的平均质量密度，ρ
PFA
表示造孔剂的平均质量密度，0.8≤α≤0.95。
[0027]在一些实施方案中，所述造孔剂和所述石墨颗粒之间的质量比为1∶3～7。
[0028]在一些实施方案中，所述造孔剂的平均质量密度为1.2～1.4g/cm3，所述石墨颗粒的平均质量密度为1.9～2.1g/cm3。
[0029]在一些实施方案中，所述造孔剂的平均粒径为28～32μm，所述石墨颗粒的平均粒径为28～32μm，所述硅基颗粒的平均粒径为2.5～10μm。
[0030]在一些实施方案中，所述造孔剂选自PVC、环氧树脂、POM中的至少一种。
[0031]本申请第四方面提供了一种锂离子电池，包括第一方面所述的负极极片。
[0032]本申请第五方面提供了一种电子设备，包括第四方面所述的锂离子电池。
[0033]本申请提供的一种负极极片、其制备方法、锂离子电池及电子设备，其中，负极极片的负极活性材料层包含硅基颗粒和石墨颗粒，硅基颗粒在负极活性材料层中的质量百分含量以负极集流体到负极极片表面的方向连续升高，即硅基颗粒的浓度呈连续梯度分布。本申请的负极活性材料层为完整的一层，中间没有成分突变的界面，因此能够降低负极极
片的膜层脱膜风险，从而使锂离子电池的循环性能和抗膨胀性能得到明显提高。当然，实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术实施例和现有技术的技术方案，下面对实施例和现有技术中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
[0035]图1为本申请一种实施方案的负极极片的结构示意图；
[0036]图2为本申请一种实施方案的负极极片中的硅基颗粒含量分布情况示意图；
[0037]图3为本申请另一种实施方案的负极极片中的硅基颗粒含量分布情况示意图；
[0038]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极极片，其包括负极集流体和设置在所述负极集流体至少一侧的负极活性材料层，所述负极活性材料层包含硅基颗粒和石墨颗粒，所述硅基颗粒在所述负极活性材料层中的质量百分含量以所述负极集流体到负极极片表面的方向连续升高，并且所述负极活性材料层中任一点的硅基颗粒的质量百分含量与该点到负极集流体的距离之间满足：式(1)中，c
Si
(z)表示硅基颗粒的质量百分含量，M
si
表示硅基颗粒在负极活性材料层中的质量分数，M
g
表示石墨颗粒在负极活性材料层中的质量分数，M
si
＜M
g
，A为预定常数，且1<A<(M
Si
+M
g
)/M
Si
，Z表示所述任一点与所述负极集流体之间的距离，T表示负极活性材料层的厚度。2.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述硅基颗粒在所述负极活性材料层中的总质量百分含量为12％～20％。3.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述硅基颗粒的平均质量密度为1.7～1.9g/cm3，所述石墨颗粒的平均质量密度为1.9～2.1g/cm3。4.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述硅基颗粒的孔隙率为0％～25％。5.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述硅基颗粒选自纯硅颗粒、碳硅复合颗粒、硅氧复合颗粒、硅铁合金颗粒中的至少一种。6.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述石墨颗粒选自天然石墨颗粒或人造石墨颗粒。7.一种权利要求1
‑
6任一项所述的负极极片的制备方法，包括以下步骤：将硅基颗粒、石墨颗粒、粘结剂、分散剂、导电剂混合后加入去离子水，搅拌均匀后得到负极浆料，其中，所述负极浆料的固含量为10wt％～30wt％，粘度为1000～3000mPa
·
s；将所述负极浆料涂覆在负极集流体表面，静置1～1.5h，得到所述负极活性材料层湿膜；将所述负极活性材料层湿膜在80～120℃条件下干燥5～15min，得到负极极片。8.根据权利要求7所述的负极极片，其中，所述硅基颗粒的平均粒径为20～25μm，...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔厚磊，朱华，吴霞，李文文，
申请(专利权)人：荣耀终端有限公司，
类型：发明
国别省市：