一種負(fù)極片及使用其的圓柱鋰離子電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及鋰離子電池制造技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種負(fù)極片及使用其的圓柱鋰離子電池。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。鋰電池大致可分為兩類:鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰，并且是可以充電的。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?；顫?，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對環(huán)境要求非常高，所以，鋰電池長期沒有得到應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。
[0003]圓柱鋰離子電池以其高能量密度、技術(shù)成熟性以及穩(wěn)定循環(huán)性能，在電動工具、通訊領(lǐng)域、電動汽車等領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用。但在電池比能量>220Wh/Kg的情況下，電極極片厚度增大，尤其對于負(fù)極來講，由于充電時鋰離子嵌入負(fù)極石墨材料，導(dǎo)致圓柱電池不同半徑的極片徑向、軸向以及周向由于材料體積膨脹產(chǎn)生不同應(yīng)力疊加，加速極片衰退；同時在低溫環(huán)境下，例如零下20攝氏度，電池充電時，鋰離子在石墨中嵌入困難，鋰離子極易沉積在石墨負(fù)極表面形成枝晶，造成電池容量迅速衰減，并增加安全隱患，降低電池循環(huán)使用壽命，增加電池使用成本，不利于市場化應(yīng)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型提出一種負(fù)極片及使用其的圓柱鋰離子電池，解決了現(xiàn)有技術(shù)中鋰離子電池在大比能量時極片衰退快的問題。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]—種負(fù)極片，包括集流體，所述集流體的表面由內(nèi)向外依次設(shè)有若干層石墨敷料層，位于內(nèi)側(cè)的石墨敷料層的電導(dǎo)率大于相鄰的外側(cè)的石墨敷料層的電導(dǎo)率。
[0007]進(jìn)一步地，所述石墨敷料層的層數(shù)為兩層，依次為內(nèi)石墨敷料層和外石墨敷料層。
[0008]進(jìn)一步地，所述石墨敷料層為碳黑石墨敷料層、碳納米管石墨敷料層、碳纖維石墨敷料層或石墨烯石墨敷料層。
[0009]進(jìn)一步地，所述集流體為銅箔或鋁箔。
[0010]進(jìn)一步地，所述石墨敷料層的厚度為80 μπι-100 μπι。
[0011]本實(shí)用新型還公開了一種圓柱鋰離子電池，包括正極片和負(fù)極片，所述正極片和負(fù)極片之間設(shè)置有隔膜和電解液，所述負(fù)極片為前述的具有若干石墨敷料層的負(fù)極片。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果為:
[0013]1、本實(shí)用新型通過電導(dǎo)率不同的若干石墨敷料層的設(shè)置，降低高比能量圓柱鋰離子電池負(fù)極片在極片厚度增大充電時的極片應(yīng)力，有效緩解負(fù)極片內(nèi)應(yīng)力分布不均，降低負(fù)極容量衰退速率，使負(fù)極片在滿足鋰離子電池高能量密度需求的同時，延長電池循環(huán)壽命O
[0014]2、本實(shí)用新型在低溫環(huán)境下充電時，避免鋰離子在負(fù)極片表面結(jié)晶，提高鋰離子電池低溫充電安全性能，提高電池使用壽命，降低電池使用成本，便于市場化應(yīng)用。
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1是本實(shí)用新型負(fù)極片的一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]其中:
[0018]1、內(nèi)石墨敷料層；2、外石墨敷料層；3、集流體。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0020]本實(shí)施例以2.9Ah圓柱18650鋰離子電池負(fù)極片及鋰離子電池為例。
[0021 ] 如圖1所示，本實(shí)施例中的負(fù)極片，包括集流體3，集流體3的表面由內(nèi)向外依次設(shè)有若干層石墨敷料層，位于內(nèi)側(cè)的石墨敷料層的電導(dǎo)率大于相鄰的外側(cè)的石墨敷料層的電導(dǎo)率。
[0022]本實(shí)施例中集流體3采用銅箔，也可以采用鋁箔等其他金屬材料。石墨敷料層共有兩層，依次為內(nèi)石墨敷料層I和外石墨敷料層2，并在集流體3兩側(cè)均勻分布。
[0023]其中，外石墨敷料層2中石墨質(zhì)量含量為97%，導(dǎo)電劑為碳納米管，質(zhì)量含量為0.5%,涂布厚度為90 μ m ;內(nèi)石墨敷料層I中石墨質(zhì)量含量為94%，導(dǎo)電劑為碳納米管，質(zhì)量含量為1.5%，涂布厚度為90 μπι。為保證內(nèi)外石墨敷料層2在集流體3上均勻分布，分別按石墨敷料層中石墨含量混合漿料，并按石墨敷料層中石墨含量由低到高順序?qū){料依次涂敷在10 μ m厚銅箔集流體3上，涂敷厚度為90 μ m，經(jīng)烘干后，再以同樣方式涂敷集流體3另一面，集流體3上雙面敷料層面密度為240g/m2，輥乳負(fù)極片，輥乳后厚度為140 μπι。
[0024]本實(shí)施例中，導(dǎo)電劑為碳納米管，導(dǎo)電劑也可以采用碳黑、碳纖維、石墨烯等；石墨敷料層的厚度為90 μ m，實(shí)際應(yīng)用中厚度在80 μ m-100 μ m都可以。
[0025]本實(shí)施例中的負(fù)極片，充電時，內(nèi)石墨敷料層I靠近集流體3表面，由于石墨含量低，嵌鋰石墨產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力小，有效緩解負(fù)極片應(yīng)力分布不均勻，降低負(fù)極容量衰退速率，延長電池循環(huán)壽命；當(dāng)負(fù)極片低溫充電時，內(nèi)石墨敷料層I導(dǎo)電劑含量高并且靠近集流體3表面，可優(yōu)先嵌鋰，避免鋰離子在負(fù)極片表面結(jié)晶，提高電池安全性。外石墨敷料層2石墨含量高有利于提高電池能量密度。
[0026]本實(shí)施例中的圓柱鋰離子電池，包括正極片和負(fù)極片，正極片和負(fù)極片之間設(shè)置有隔膜和電解液，負(fù)極片為前述的具有兩層石墨敷料層的負(fù)極片。
[0027]本實(shí)施例中，正極片的活性物質(zhì)采用鎳鈷鋁酸鋰材料，在正極敷料層中質(zhì)量含量為95% ;漿料混合均勻涂覆在16 μπι厚鋁箔集流體兩面上，集流體上雙面敷料層面密度為420g/m2，烘干并棍乳制片，棍乳后厚度為147 μπι。
[0028]本實(shí)施例中，電解液采用溶于混合溶劑、濃度為lmol/L的LiPF6液體電解液，其中混合溶劑的體積比為EC:DMC =DEC = 1:1:1ο
[0029]正極片敷料層尺寸:長度690mm，寬度58mm。負(fù)極片敷料層尺寸:長度710mm，寬度59mm。隔膜厚度為20 μ m，寬度為61mm，材質(zhì)為PP/PE/PP三層隔膜。鋼殼殼體尺寸:高度65mm，直徑18mm，正極片、負(fù)極片與隔膜間隔卷繞，從而組裝成2.9Ah圓柱18650鋰離子電池。
[0030]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種負(fù)極片，其特征在于，包括集流體，所述集流體的表面由內(nèi)向外依次設(shè)有若干層石墨敷料層，位于內(nèi)側(cè)的石墨敷料層的電導(dǎo)率大于相鄰的外側(cè)的石墨敷料層的電導(dǎo)率。2.如權(quán)利要求1所述的一種負(fù)極片，其特征在于，所述石墨敷料層的層數(shù)為兩層，依次為內(nèi)石墨敷料層和外石墨敷料層。3.如權(quán)利要求2所述的一種負(fù)極片，其特征在于，所述石墨敷料層為碳黑石墨敷料層、碳納米管石墨敷料層、碳纖維石墨敷料層或石墨烯石墨敷料層。4.如權(quán)利要求3所述的一種負(fù)極片，其特征在于，所述集流體為銅箔或鋁箔。5.如權(quán)利要求3所述的一種負(fù)極片，其特征在于，所述石墨敷料層的厚度為80 μ m-100 μ mD6.一種圓柱鋰離子電池，包括正極片和負(fù)極片，所述正極片和負(fù)極片之間設(shè)置有隔膜和電解液，其特征在于，所述負(fù)極片為權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的負(fù)極片。
【專利摘要】本實(shí)用新型提出一種負(fù)極片及使用其的圓柱鋰離子電池，包括集流體，集流體的表面由內(nèi)向外依次設(shè)有若干層石墨敷料層，位于內(nèi)側(cè)的石墨敷料層的電導(dǎo)率大于相鄰的外側(cè)的石墨敷料層的電導(dǎo)率。本實(shí)用新型通過電導(dǎo)率不同的若干石墨敷料層的設(shè)置，降低高比能量圓柱鋰離子電池負(fù)極片在極片厚度增大充電時的極片應(yīng)力，有效緩解負(fù)極片內(nèi)應(yīng)力分布不均，降低負(fù)極容量衰退速率，使負(fù)極片在滿足鋰離子電池高能量密度需求的同時，延長電池循環(huán)壽命。在低溫環(huán)境下充電時，避免鋰離子在負(fù)極片表面結(jié)晶，提高鋰離子電池低溫充電安全性能，提高電池使用壽命，降低電池使用成本，便于市場化應(yīng)用。
【IPC分類】H01M10/0525, H01M4/66
【公開號】CN204947011
【申請?zhí)枴緾N201520537316
【發(fā)明人】楊智寧, 安富強(qiáng), 王浩然, 穆鑫, 楊允杰
【申請人】北京波士頓動力電池有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年7月22日