【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池领域。更具体地，本专利技术涉及负极极片及其制备方法和包含其的锂离子电池。
技术介绍
1、随着大型储能、电动汽车、消费类电子等领域的持续高速发展，对于锂离子电池的需求也在持续增长，能量密度、快充能力、安全可靠性 等诸多性能都已经越来越逼近极限，这就要求在技术上寻求新的突破，针对化学体系、电芯结构、制造工艺进行创新，进而实现新一代锂离子电池综合能力的持续提升。
2、目前高能量密度动力电池为了提高能量密度，极片涂层厚度越来越大，这导致沿着垂直于极片厚度方向，与极片表面不同距离的正极&负极有效物质，嵌锂程度差异也越来越大，越靠近正极极片表面的活性材料的脱嵌锂程度越高，越靠近负极极片表面的活性材料的充电末期嵌锂的程度也越高。上述问题在循环后期体现尤其明显，最终导致正极极片表面活性材料恶化严重，负极活性材料表面出现析锂现象。影响电池循环性能，安全性能，并带来产气问题和电池可靠性风险。尤其负极活性材料涂层厚导致反应不均匀，内阻大，离子电子传递长，容易析锂。
3、另外锂离子电池负极极片活性材料涂层的压实密度与电池的电化学性能有很重要的关系，负极活性材料的平均孔径大，则不容易析锂，但是电池的能量密度和循环性能较差，负极活性材料的平均孔径小，则电池的能量密度和循环性能较好，但是较容易析锂。
4、因此，仍需要开发能量密度高、循环性能好并且不容易析锂的锂离子电池。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种能量密度高、循环性能好、不容
2、上述专利技术目的通过在锂离子电池中使用包含设置在集流体上的特定结构的层级多孔活性材料的负极极片来实现。
3、因此，本专利技术提供了负极极片，其包含集流体和依次设置在该集流体的至少一侧表面上的n个多孔活性材料层，其中n为大于1的整数，其特征在于：从靠近集流体侧至远离集流体侧，活性材料层的平均孔径逐层增大。
4、本专利技术还提供了该负极极片的制备方法，其包括提供用于制备各个多孔活性材料层的浆料，将浆料施加于集流体的至少一个侧表面上，然后进行低温烘干和由预辊压和热辊压构成的两步辊压处理，并对所得极片产品进行热处理，以获得包含多孔活性材料层的负极极片。
5、本专利技术还提供包含该负极极片的锂离子电池。
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1.负极极片，其包含集流体和依次设置在所述集流体的至少一侧表面上的N个多孔活性材料层，其中N为大于1的整数，其特征在于：从靠近集流体侧至远离集流体侧，所述活性材料层的平均孔径逐层增大，并且所述多孔活性材料层的按纳米计的平均孔径满足以下条件：((i-1)/(N-1))*300+500＜Qi＜((i-1)/(N-1))*500+1000，其中i为1至N的整数，Qi为从集流体侧起第i个活性材料层的平均孔径。
2.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于所述多孔活性材料层的按纳米计的平均孔径满足以下条件：((i-1)/(N-1))*300+500＜Qi＜((i-1)/(N-1))*500+900，优选((i-1)/(N-1))*250+550＜Qi＜((i-1)/(N-1))*350+750。
3.根据权利要求2所述的负极极片，其特征在于所述多孔活性材料层的按纳米计的平均孔径进一步满足以下条件：QN-Q1≥200，其中Q1为从集流体侧起第1个多孔活性材料层的平均孔径，QN为从集流体侧起第N个多孔活性材料层的平均孔径。
4.根据权利要求1-3中任一项所述
5.根据权利要求1-4中任一项所述的负极极片，其特征在于所述多孔活性材料层的孔隙率满足以下条件：|Mi-Mj|≤(|i-j|/(N-1))*8%，优选|Mi-Mj|≤(|i-j|/(N-1))*5%，其中Mi为从集流体侧起第i个多孔活性材料层的孔隙率，Mj为从集流体侧起第j个多孔活性材料层的孔隙率，i和j不相同，且各自独立选自1-N的整数。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的负极极片，其特征在于使用选自快充石墨、高能量密度石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳、硅、硅碳化合物、硅氧化合物中的至少一种作为负极活性材料；优选使用选自快充石墨、高能量密度石墨、硅碳化合物、硅氧化合物中的至少一种作为负极活性材料；优选使用硅碳化合物和/或硅氧化合物与快充石墨和/或高能量密度石墨的混合物作为负极活性材料。
7.权利要求1-6中任一项所述的负极极片的制备方法，其包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于所述造孔剂选自碳酸铵、碳酸氢铵、单质硫中的一种或更多种；优选为碳酸铵。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于所述造孔剂的粒径D50为0.1-1.5μm，优选0.2-1μm。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的制备方法，其特征在于在60-90℃，优选65-80℃的温度下烘干，其中在实施烘烤的区域的前1/3-1/2部分施加红外线照射辅助烘烤。
11.根据权利要求7-10中任一项所述的制备方法，其特征在于在125-190公斤/毫米负极极片宽度、优选134-180公斤/毫米负极极片宽度的压力下于室温进行预辊压，以及在108-160公斤/毫米负极极片宽度、优选108-150公斤/毫米负极极片宽度的压力下于65-85℃、优选70-80℃的温度下进行热辊压。
12.锂离子电池，其特征在于所述锂离子电池包含权利要求1-6中任一项所述的负极极片。
...【技术特征摘要】
1.负极极片，其包含集流体和依次设置在所述集流体的至少一侧表面上的n个多孔活性材料层，其中n为大于1的整数，其特征在于：从靠近集流体侧至远离集流体侧，所述活性材料层的平均孔径逐层增大，并且所述多孔活性材料层的按纳米计的平均孔径满足以下条件：((i-1)/(n-1))*300+500＜qi＜((i-1)/(n-1))*500+1000，其中i为1至n的整数，qi为从集流体侧起第i个活性材料层的平均孔径。
2.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于所述多孔活性材料层的按纳米计的平均孔径满足以下条件：((i-1)/(n-1))*300+500＜qi＜((i-1)/(n-1))*500+900，优选((i-1)/(n-1))*250+550＜qi＜((i-1)/(n-1))*350+750。
3.根据权利要求2所述的负极极片，其特征在于所述多孔活性材料层的按纳米计的平均孔径进一步满足以下条件：qn-q1≥200，其中q1为从集流体侧起第1个多孔活性材料层的平均孔径，qn为从集流体侧起第n个多孔活性材料层的平均孔径。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的负极极片，其特征在于所述多孔活性材料层的孔隙率为20-40%，优选25-35%。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的负极极片，其特征在于所述多孔活性材料层的孔隙率满足以下条件：|mi-mj|≤(|i-j|/(n-1))*8%，优选|mi-mj|≤(|i-j|/(n-1))*5%，其中mi为从集流体侧起第i个多孔活性材料层的孔隙率，mj为从集流体侧起第j个多孔...
【专利技术属性】
技术研发人员：赖永芳，
申请(专利权)人：蔚来汽车科技安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：
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