负极片和锂离子电池及制备方法技术

本发明专利技术属于锂电池领域，具体涉及一种负极片和锂离子电池及制备方法，负极片包括负极集流体以及设置在所述的负极集流体两侧的活性材料涂层；所述的活性材料涂层包括靠近负极集流体的第一涂层以及远离负极集流体的第二涂层；所述的第一涂层的负极活性材料包括容量型石墨以及氧化亚硅SiOx负极材料；所述的第二涂层的负极活性材料包括倍率型石墨以及硅碳SiC负极材料。本发明专利技术提供了一种含有多层涂层的负极片，包含该负极片的锂离子电池兼顾高能量密度，快充能力和长循环性能。快充能力和长循环性能。

【技术实现步骤摘要】
负极片和锂离子电池及制备方法


[0001]本专利技术属于锂电池领域，具体涉及一种负极片和锂离子电池及制备方法。

技术介绍

[0002]随着电动汽车保有量的逐年上升，其“里程焦虑”的短板也进一步突显。解决“里程焦虑”问题最有效的方式是提升动力电池的能量密度，其次是提高电池的循环性能和快充能力。
[0003]其中电池能量密度的提升，通常的解决途径包括：1)厚涂极片或者降低箔材和隔膜的厚度以降低非活性物质的物理空间，使得单位面积上活性物质容量增加，从而提升电池的能量密度。2)选用高克容量的活性材料，使得相同的极片厚度下活性物质的容量更高，从而提升电池的能量密度。3)提高极片压实密度，提高物理空间，从而提升能量密度。
[0004]快充能力的提升，通常的解决途径包括：1)薄涂极片，薄极片有利于电解液的浸润，提高锂离子的传导速度，从而提升快充能力。2)选用倍率性能好的负极材料。3)降低极片压实密度。
[0005]但是采用现有技术的方法，存在下述问题：
[0006]电池能量密度的提升：1)厚涂极片，增加电池极化严重，影响电池的循环寿命，箔材和隔膜减薄影响电池的可靠性和安全性能；2)高克容量的石墨负极材料脱嵌锂能力差，若充电倍率较大，会在负极片表面出现金属锂的析出，导致循环跳水甚至引发安全问题；3)提高极片压实密度，不利于锂离子的传输，也容易导致析锂问题。
[0007]快充能力的提升：1)薄涂极片，在极片涂覆过程中容易出现颗粒划痕导致外观不良，另外单位面积上活性物质量小，对电池的能量密度影响较大；2)倍率性能好的负极材料，材料克容量低，导致电池能量密度低；3)降低极片压实密度的同时降低了能量密度。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种负极片和锂离子电池及制备方法。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0010]一种负极片，包括负极集流体以及设置在所述的负极集流体两侧的活性材料涂层；所述的活性材料涂层包括靠近负极集流体的第一涂层以及远离负极集流体的第二涂层；所述的第一涂层的负极活性材料包括容量型石墨以及氧化亚硅SiOx负极材料；所述的第二涂层的负极活性材料包括倍率型石墨以及硅碳SiC负极材料。
[0011]所述的容量型石墨容量为355－365mAh/g，优选的，容量型石墨容量为360mAh/g，
[0012]优选的，所述的容量型石墨D50为15－19μm；优选为17μm；
[0013]优选的，所述的容量型石墨首次效率92－95％；优选为93％；
[0014]优选的，所述的容量型石墨为软质石墨，其石墨化度≥95％；
[0015]优选的，所述的氧化亚硅SiOx负极材料容量为1400－1700mAh/g，为1400－
1600mAh/g；
[0016]优选的，所述的氧化亚硅SiOx负极材料D50为4－8μm；优选为6－6.5μm；
[0017]优选的，所述的氧化亚硅SiOx负极材料首次效率75％－92％；优选为76％－90％；
[0018]所述的倍率型石墨容量为345－355mAh/g，优选为350mAh/g；
[0019]优选的，所述的倍率型石墨D50为11－15μm；优选为13μm；
[0020]优选的，所述的倍率型石墨首次效率85％－95％；优选为92％；
[0021]优选的，所述的硅碳SiC负极材料容量为1300－2000mAh/g，优选为1300－1800mAh/g；
[0022]优选的，所述的硅碳SiC负极材料D50为8－12μm；优选为9.5－10.5μm；
[0023]优选的，所述的硅碳SiC负极材料首次效率85％－95％，优选为86％－93％。
[0024]所述的第一涂层中氧化亚硅SiOx的质量占比为5％－30％，容量型石墨质量占比为70％－95％；
[0025]优选的，所述的第一涂层中氧化亚硅SiOx的质量占比为4.8－19.4％，容量型石墨质量占比为77.4％－91.8％；
[0026]优选的，所述的第二涂层中硅碳SiC负极材料的质量占比为5％－30％，倍率型石墨质量占比为70％－95％。
[0027]优选的，所述的第二涂层中硅碳SiC负极材料的质量占比为4.8－19.4％，倍率型石墨质量占比为77.4％－91.8％，
[0028]所述的第一涂层与所述的第二涂层的涂料的质量比为2：8－8：2；优选为3：7－7：3。
[0029]极片平均压实密度为1.55－1.72g/cm3；优选为1.6－1.7g/cm3。
[0030]所述的第一涂层以及所述的第二涂层还包括导电剂、增稠剂、以及粘接剂；
[0031]优选的，第一涂层中负极活性材料：导电剂：增稠剂：粘接剂＝93.6％－98.3％：0.1％－3％：0.6％－1.2％：1.0％－2.2％；
[0032]优选的，第二涂层中负极活性材料：导电剂：增稠剂：粘接剂＝93.6％－98.3％：0.1％－3％：0.6％－1.2％：1.0％－2.2％。
[0033]优选的，所述导电剂为导电炭黑、导电石墨或者碳纳米管中的至少一种或者两种混合；
[0034]优选的，所述增稠剂为羧甲基纤维素CMC－Na或者CMC－Li的至少一种或者两种混合；所述粘结剂为水性粘结剂；优选的，所述水性粘结剂为丁苯橡胶SBR、聚丙烯酸PAANa或者PAA－Li中的至少一种或者两种混合。
[0035]本专利技术还包括一种所述的负极片的制备方法，包括下述步骤：将第一涂层和第二涂层不同的涂层材料分别制成浆料后，涂布到负极集流体，经过碾压、分切后得到需要的负极片，
[0036]优选的，所述涂布为双模头涂布。
[0037]本专利技术还包括一种锂离子电池，包括所述的负极片、正极片、隔膜以及电解液；
[0038]优选的，所述的正极片包括正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂；
[0039]优选的，所述的正极片的制备方法，包括下述步骤：将正极活性物质、正极导电剂、正极粘接剂按照组分量在溶剂体系中充分搅拌混合均匀后得到正极浆料，然后将正极浆料
涂覆到正极集流体上，经过碾压、分切后，得到正极片；
[0040]优选的，所述的正极活性物质为镍钴铝酸锂NCA、镍钴锰酸锂NCM或者镍钴锰铝酸锂NCMA中的一种或者至少两种混合，优选的，所述的正极活性物质为镍钴铝酸锂LiNi
0.88
Co
0.09
Al
0.03
；
[0041]优选的，所述的正极导电剂为科琴黑、乙炔黑、导电炭黑、导电石墨或碳纳米管中的至少一种，优选的，所述的正极导电剂为科琴黑；
[0042]优选的，所述的隔膜为PE陶瓷薄膜；
[0043]优选的，所述的电解液包括锂盐、溶剂以及功能添加剂；优选的，所述的锂盐为六氟磷酸锂LiPF6；优选的，有机溶剂为碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EM本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极片，其特征在于，包括负极集流体以及设置在所述的负极集流体两侧的活性材料涂层；所述的活性材料涂层包括靠近负极集流体的第一涂层以及远离负极集流体的第二涂层；所述的第一涂层的负极活性材料包括容量型石墨以及氧化亚硅SiOx负极材料；所述的第二涂层的负极活性材料包括倍率型石墨以及硅碳SiC负极材料。2.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述的容量型石墨容量为355－365mAh/g，优选的，容量型石墨容量为360mAh/g；优选的，所述的容量型石墨D50为15－19μm；优选为17μm；优选的，所述的容量型石墨首次效率92％－95％；优选为93％优选的，所述的容量型石墨为软质石墨，其石墨化度≥95％；优选的，所述的氧化亚硅SiOx负极材料容量为1400－1600mAh/g；优选的，所述的氧化亚硅SiOx负极材料D50为4－8μm；优选为6－6.5μm；优选的，所述的氧化亚硅SiOx负极材料首次效率75％－92％；优选为76％－90％。3.根据权利要求1或2所述的负极片，其特征在于，所述的倍率型石墨容量为345－355mAh/g，优选的，倍率型石墨容量为350mAh/g；优选的，所述的倍率型石墨D50为11－15μm；优选为13μm；优选的，所述的倍率型石墨首次效率90％－93％；优选为92％；优选的，所述的硅碳SiC负极材料容量为1300－2000mAh/g，优选为1300－1800mAh/g；优选的，所述的硅碳SiC负极材料D50为8－12μm；优选为9.5－10.5μm；优选的，所述的硅碳SiC负极材料首次效率85％－95％，优选为86％－93％。4.根据权利要求1－3之一所述的负极片，其特征在于，所述的第一涂层中氧化亚硅SiOx的质量占比为5％－30％，容量型石墨质量占比为70％－95％；优选的，所述的第一涂层中氧化亚硅SiOx的质量占比为4.8－19.4％，容量型石墨质量占比为77.4％－91.8％。优选的，所述的第二涂层中硅碳SiC负极材料的质量占比为5％－30％，倍率型石墨质量占比为70％－95％；优选的，所述的第二涂层中硅碳SiC负极材料的质量占比为4.8％－19.4％，倍率型石墨质量占比为77.4％－91.8％。5.根据权利要求1－4之一所述的负极片，其特征在于，所述的第一涂层与所述的第二涂层的涂料的质量比为2：8－8：2；优选为3：7－7：3。6.根据权利要求1－5之一所述的负极片，其特征在于，极片平均压实密度...

【专利技术属性】
技术研发人员：周波，王晓丹，史海军，曾维佳，闫茗薇，洪树，
申请(专利权)人：力神青岛新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：