本發(fā)明涉及鋰離子電池，涉及一種負(fù)極極片及其制備方法和鋰離子電池。

背景技術(shù)：

1、石墨負(fù)極材料是目前鋰離子電池市場(chǎng)應(yīng)用最多的負(fù)極材料，但石墨負(fù)極材料在快充情況下存在析鋰現(xiàn)象，析出的鋰無法參與電化學(xué)反應(yīng)，會(huì)以枝晶的形式生長(zhǎng)；鋰枝晶可能會(huì)刺穿隔膜，引發(fā)電池內(nèi)部短路；析出的鋰還容易形成死鋰，不僅會(huì)導(dǎo)致電池容量衰減、壽命縮短，還會(huì)增加安全隱患；此外，石墨較慢的嵌鋰過程和表面疏鋰性也限制了鋰離子電池的快充應(yīng)用。

2、為了提升石墨負(fù)極材料的快充性能，目前業(yè)界通過在負(fù)極極片表面使用激光蝕刻出間距一致的凹槽，利用此凹槽擴(kuò)寬石墨層間距，并構(gòu)建出額外的離子傳輸通道來實(shí)現(xiàn)鋰電池的快充需求；然而在該方法中，激光蝕刻處理后遺留下的負(fù)極粉末無法得到有效清除；制作為成品電池后，負(fù)極粉末會(huì)在電池內(nèi)部帶來微小的自放電，不利于電池的長(zhǎng)期存儲(chǔ)，而且一旦自放電過快，還會(huì)導(dǎo)致電池鼓包帶來安全風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種負(fù)極極片及其制備方法和鋰離子電池。

2、為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種負(fù)極極片的制備方法，包括如下步驟：

4、在集流體表面涂布負(fù)極漿料并固化形成活性層；

5、在所述活性層表面涂覆負(fù)極漿料和聚合物漿料并固化得到復(fù)合層；

6、所述復(fù)合層中，負(fù)極漿料和所述聚合物漿料均采用多條紋涂布的方式得到；所述聚合物漿料形成預(yù)涂層，所述負(fù)極漿料填充所述預(yù)涂層的間隙；

7、將完成涂覆的所述集流體壓片后浸入溶解劑內(nèi)，使所述預(yù)涂層溶解并在所述復(fù)合層內(nèi)形成凹槽，得到負(fù)極極片。

8、在一些實(shí)施例中，所述在所述活性層表面涂覆負(fù)極漿料和聚合物漿料得到復(fù)合層的步驟包括：

9、采用多條紋涂布的方式在所述活性層表面涂覆所述聚合物漿料并固化形成預(yù)涂層；

10、在所述預(yù)涂層的間隙中涂覆負(fù)極漿料進(jìn)行填充并固化得到所述復(fù)合層；

11、或；

12、采用多條紋涂布的方式在所述活性層表面涂覆負(fù)極漿料并固化得到負(fù)極漿料層；

13、在所述負(fù)極漿料層的間隙中涂覆所述聚合物漿料進(jìn)行填充并固化得到所述復(fù)合層；

14、或；

15、采用雙模頭同時(shí)對(duì)所述聚合物漿料和負(fù)極漿料進(jìn)行多條紋涂布并固化得到所述復(fù)合層。

16、在一些實(shí)施例中，采用多條紋涂布的方式在所述活性層表面涂覆聚合物漿料并固化形成預(yù)涂層的步驟包括：

17、采用多條紋涂布的方式，按照0.5mm～3mm的涂覆間距，和/或0.01mm2～0.1mm2的涂覆截面積在所述活性層表面涂覆所述聚合物漿料并固化形成所述預(yù)涂層。

18、在一些實(shí)施例中，所述預(yù)涂層的厚度為所述負(fù)極極片的涂布層總厚度的1/4～3/4。

19、在一些實(shí)施例中，所述聚合物漿料中采用的聚合物為聚酰胺、聚酯、聚醚中的任意一種；且所述聚合物中采用的聚合物分子量為10000～50000，和/或熔點(diǎn)為50℃～80℃。

20、在一些實(shí)施例中，所述溶解劑為二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、醇類、苯類中的任意一種。

21、在一些實(shí)施例中，所述聚合物漿料的質(zhì)量濃度為10mg/ml～50mg/ml。

22、在一些實(shí)施例中，所述將完成涂覆的所述集流體壓片后浸入溶解劑內(nèi)，使所述預(yù)涂層溶解并在所述復(fù)合層上形成凹槽，得到負(fù)極極片的步驟包括：

23、將所述集流體進(jìn)行輥壓，輥壓后浸泡至40℃～50℃的所述溶解劑內(nèi)1～5分鐘，使所述預(yù)涂層溶解，并在所述復(fù)合層上形成凹槽；

24、優(yōu)選地，在所述復(fù)合層上形成凹槽后，使用n-甲基吡咯烷酮溶劑浸泡所述集流體30～60秒，得到所述負(fù)極極片。

25、在一些實(shí)施例中，所述固化的方式為紫外光照固化或烘干固化；

26、所述紫外光照固化中，所述紫外光的強(qiáng)度為900mw/cm2～1100mw/cm2，和/或固化功率為30％～50％，和/或固化時(shí)間為5～15秒；

27、所述烘干固化中，將所述集流體在40℃～50℃下烤箱烘干。

28、本發(fā)明還提供一種負(fù)極極片，由上述負(fù)極極片的制備方法制備得到。

29、在一些實(shí)施例中，所述負(fù)極極片中，負(fù)極漿料層的活性物質(zhì)為石墨、硬碳、軟碳、硅基材料、鈦基材料、氮化物、錫化物、金屬鋰、摻硅石墨、鈦酸鋰中的至少一種。

30、本發(fā)明進(jìn)一步提供一種鋰離子電池，包括上述負(fù)極極片。

31、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

32、本發(fā)明中利用條紋涂布的方式在負(fù)極漿料層表面引入聚合物；條紋涂布可以同時(shí)涂覆出多條聚合物漿料層，且每?jī)蓷l相鄰的聚合物漿料層之間均留有間隙；在此間隙內(nèi)再涂覆負(fù)極漿料填充，就能得到負(fù)極漿料與聚合物漿料交錯(cuò)排布的復(fù)合層；利用溶解劑與聚合物漿料之間的物理互溶性質(zhì)，可以使得預(yù)涂層完全溶于溶解劑中，從而在復(fù)合層中構(gòu)建出沿負(fù)極極片長(zhǎng)度方向延伸的多條凹槽；聚合物漿料層涂覆的范圍即為負(fù)極漿料層中凹槽分布的范圍；這些凹槽為鋰離子提供額外的傳輸通道，可以顯著提高石墨負(fù)極極片的快充性能；負(fù)極極片上的聚合物漿料層完全溶于溶解劑，無殘留，在負(fù)極極片被制成電池之前就可以徹底去除，不會(huì)影響到成品電池中的電芯厚度；相較于常規(guī)激光蝕刻方法中將負(fù)極粉末留在電池內(nèi)部產(chǎn)生自發(fā)電的現(xiàn)象而言，本發(fā)明中負(fù)極極片制得的鋰離子電池內(nèi)部不會(huì)有負(fù)極粉末或聚合物殘留，有效降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種負(fù)極極片的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極極片的制備方法，其特征在于，所述在所述活性層表面涂覆負(fù)極漿料和聚合物漿料并固化得到復(fù)合層的步驟包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的負(fù)極極片的制備方法，其特征在于，采用多條紋涂布的方式在所述活性層表面涂覆聚合物漿料并固化形成預(yù)涂層的步驟包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的負(fù)極極片的制備方法，其特征在于，所述預(yù)涂層的厚度為所述負(fù)極極片的涂布層總厚度的1/4～3/4。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的負(fù)極極片的制備方法，其特征在于，所述聚合物漿料中采用的聚合物為聚酰胺、聚酯、聚醚中的任意一種；且所述聚合物中采用的聚合物分子量為10000～50000，和/或熔點(diǎn)為50℃～80℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的負(fù)極極片的制備方法，其特征在于，所述溶解劑為二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、醇類、苯類中的任意一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的負(fù)極極片的制備方法，其特征在于，所述聚合物漿料的質(zhì)量濃度為10mg/ml～50mg/ml。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的負(fù)極極片的制備方法，其特征在于，所述將完成涂覆的所述集流體壓片后浸入溶解劑內(nèi)，使所述預(yù)涂層溶解并在所述復(fù)合層上形成凹槽，得到負(fù)極極片的步驟包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的負(fù)極極片的制備方法，其特征在于，所述固化的方式為紫外光照固化或烘干固化；

10.一種負(fù)極極片，其特征在于，包括由權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的負(fù)極極片的制備方法制備得到。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的負(fù)極極片，其特征在于，所述負(fù)極極片中，負(fù)極漿料層的活性物質(zhì)為石墨、硬碳、軟碳、硅基材料、鈦基材料、氮化物、錫化物、金屬鋰、摻硅石墨、鈦酸鋰中的至少一種。

12.一種鋰離子電池，其特征在于，包含權(quán)利要求10所述的負(fù)極極片。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種負(fù)極極片及其制備方法和鋰離子電池，其中制備方法包括：在集流體表面涂布負(fù)極漿料并固化形成活性層；在活性層表面涂覆負(fù)極漿料和聚合物漿料得到復(fù)合層；復(fù)合層中，負(fù)極漿料和聚合物漿料均采用多條紋涂布得到；聚合物漿料形成預(yù)涂層，負(fù)極漿料填充預(yù)涂層的間隙；將完成涂覆的集流體壓片后浸入溶解劑，使預(yù)涂層溶解并在復(fù)合層內(nèi)形成凹槽，得到負(fù)極極片；負(fù)極極片上的聚合物漿料層溶于溶解劑無殘留，在極片被制成電池之前就徹底去除，不會(huì)影響到成品電池中的電芯厚度；本發(fā)明中負(fù)極極片制得的鋰離子電池內(nèi)部不會(huì)有負(fù)極粉末或聚合物殘留，能進(jìn)一步提高鋰離子電池的倍率充電能力，有效降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：余津福,張小健,謝安河
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江鋰威能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6