一种负极片及电池制造技术

本发明专利技术涉及锂离子电池的技术领域，提供了一种负极片和含有该负极片的电池。该负极片包括：负极集流体；第一活性材料涂层，其设置于负极集流体的至少一个表面；第二活性材料涂层，其设置于第一活性材料涂层远离负极集流体的表面；其中，第一活性材料涂层中包括第一碳基颗粒、硅基颗粒和Mxene材料；第二活性材料涂层中包括第二碳基颗粒；Mxene材料的比表面积S与硅基颗粒的中值粒径D50的比值为(25

【技术实现步骤摘要】
一种负极片及电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池的
，具体涉及一种负极片和含有该负极片的电池。

技术介绍

[0002]随着锂离子电池在智能数码产品、新能源车等领域中的应用日渐普及，消费者对锂离子电池充电速度和续航能力提出了更高的要求，相应地在锂离子电池技术方面，对锂离子电池的充电速度和能量密度提出了更高的要求。
[0003]碳材料作为当前负极使用的主要材料，其容量已经提升到了极限。在新负极材料的研究方面，硅基材料被认为是最具有商业化应用的下一代负极材料，得到广泛研究。负极石墨掺混硅是当前提高能量密度的有效途径。然而，在锂离子电池充放电的过程中，采用石墨颗粒和硅颗粒混合形成的功能层的锂离子电池的快充能力降低，进而影响了锂离子电池在大电流充放电下的充放电性能。
[0004]因此，研发一种充电速度快和续航能力强的电池具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种负极片和含有该负极片的电池。该负极片中设置双层活性材料涂层，一方面降低了负极锂的析出，改善了锂电池的续航能力，另一方面提高了电池的动力学性能，提高了电池的充电速度，解决了锂离子电池快充能力降低的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种负极片，包括：
[0007]负极集流体；
[0008]第一活性材料涂层，其设置于所述负极集流体的至少一个表面；
[0009]第二活性材料涂层，其设置于所述第一活性材料涂层远离所述负极集流体的表面；
[0010]其中，所述第一活性材料涂层包括第一活性材料，所述第一活性材料包括第一碳基颗粒、硅基颗粒和Mxene材料；所述第二活性材料涂层包括第二活性材料，所述第二活性材料包括第二碳基颗粒；所述Mxene材料的比表面积S与所述硅基颗粒的中值粒径D50的比值为(25
‑
125)μm2/g﹕1μm。
[0011]本专利技术第二方面提供了一种电池，该电池包含本专利技术第一方面所述的负极片。
[0012]本专利技术采用上述技术方案具有以下有益效果：
[0013](1)本专利技术提供的负极片，在负极集流体的表面上依次设置双层活性材料层，降低了负极锂的析出，改善了锂离子电池的续航能力，加快电荷转移和锂离子迁移，有效的提高锂离子电池的动力学性能；
[0014](2)本专利技术提供的电池，在高倍率充电时，具有更快的充电速度，具有较高的容量保持率和低的膨胀率，且析锂问题得到解决，还解决了电池快充能力降低的技术问题。
[0015]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
附图说明
[0016]图1所示为本专利技术一实例中负极片的结构示意图。
[0017]图2所示为本专利技术一实例中负极片制备流程。
[0018]附图标记说明
[0019]101：负极集流体；102：第一活性材料涂层；103：第二活性材料涂层。
具体实施方式
[0020]以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0021]除非另有定义，本专利技术中所使用的所有科学和技术术语具有与本专利技术涉及
的技术人员通常理解的相同的含义。
[0022]本专利技术第一方面提供了一种负极片，包括：
[0023]负极集流体；
[0024]第一活性材料涂层，其设置于所述负极集流体的至少一个表面；
[0025]第二活性材料涂层，其设置于所述第一活性材料涂层远离所述负极集流体的表面；
[0026]其中，所述第一活性材料涂层包括第一活性材料，所述第一活性材料包括第一碳基颗粒、硅基颗粒和Mxene材料；所述第二活性材料涂层包括第二活性材料，所述第二活性材料包括第二碳基颗粒；所述Mxene材料的比表面积S与所述硅基颗粒的中值粒径D50的比值为(25
‑
125)μm2/g﹕1μm。
[0027]本专利技术的专利技术人研究发现，在负极集流体的表面上依次设置双层活性材料层，其中靠近负极集流体的第一活性材料涂层(底层)包括第一碳基颗粒、硅基颗粒和Mxene材料的混合物，另一远离负极集流体的第二活性材料涂层(顶层)包括第二碳基颗粒，从而使得当锂离子移动至负极片处时，部分锂离子先嵌入顶层的第二碳基颗粒内，剩余的锂离子嵌入底层的第一活性材料涂层中，由于部分锂离子先嵌入第二活性材料涂层中，使得移动至第一活性材料涂层的锂离子浓度降低且速度变缓慢，从而使得锂离子具有足够的时间嵌入硅基颗粒中，进而降低了锂离子在硅基颗粒处的聚集，减轻了锂离子浓度分布不均的现象，即降低了锂的析出，改善了锂离子电池的续航能力。同时，由于Mxene材料具有优异的金属导电性，Mxene材料包覆在碳基颗粒和硅基颗粒表面，能够在碳基颗粒和硅基颗粒表面形成连续的面状导电网络，加快电荷转移和锂离子迁移，从而有效的提高锂离子电池的动力学性能，进而提高了锂离子电池充电速度，解决了锂离子电池快充能力降低的技术问题。
[0028]本专利技术的专利技术人进一步研究发现，通过控制Mxene材料的比表面积S与硅基颗粒中值粒径D50的比值在(25
‑
125)μm2/g﹕1μm范围内，可以使Mxene材料更均匀地包覆在碳基颗粒和硅基颗粒表面，形成更加连续，导电效果更好的面状导电网络，进一步提高锂离子电池
充电速度。
[0029]本专利技术中，所述“碳基颗粒”是指含有碳元素且可用作负极活性材料的物质。例如石墨等本领域常规使用的负极活性材料，对此不作具体限定。
[0030]本专利技术中，所述“硅基颗粒”是指含硅有元素且可用作负极活性材料的物质。例如碳化硅等本领域常规使用的负极活性材料，对此不作具体限定。
[0031]在一实例中，所述负极集流体为具有导电性而不会在二次电池中引起不利的化学变化的物质。
[0032]示例性地，所述负极集流体可以选自铜、不锈钢、铝、镍、钛、碳布或者所述材料的复合物
[0033]在一实例中，在负极集流体的表面上依次设置多层活性材料层，例如所述负极片还包括第三活性材料涂层和第四活性材料涂层。所述第三活性材料涂层设置于所述第二活性材料涂层远离所述负极集流体的表面，所述第四活性材料涂层设置于所述第三活性材料涂层远离所述负极集流体的表面；第三活性材料涂层与第一活性材料涂层的组分相同，第四活性材料涂层与第二活性材料涂层的组分相同。
[0034]示例性地，所述Mxene材料的比表面积S与所述硅基颗粒的中值粒径D50的比值可以为25μm2/g﹕1μm、30μm2/g﹕1μm、35μm2/g﹕1μm、40μm2/g﹕1μm、50μm2/g﹕1μm、55μm2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；第一活性材料涂层，其设置于所述负极集流体的至少一个表面；第二活性材料涂层，其设置于所述第一活性材料涂层远离所述负极集流体的表面；其中，所述第一活性材料涂层包括第一活性材料，所述第一活性材料包括第一碳基颗粒、硅基颗粒和Mxene材料；所述第二活性材料涂层包括第二活性材料，所述第二活性材料包括第二碳基颗粒；所述Mxene材料的比表面积S与所述硅基颗粒的中值粒径D50的比值为(25
‑
125)μm2/g﹕1μm。2.根据权利要求1所述的负极片，其中，所述Mxene材料的比表面积S与所述硅基颗粒的中值粒径D50的比值为(90
‑
110)μm2/g﹕1μm。3.根据权利要求1所述的负极片，其中，所述Mxene材料的比表面积S为150
‑
800μm2/g；和/或，所述硅基颗粒的中值粒径D50为6μm
‑
7μm。4.根据权利要求1所述的负极片，其中，所述Mxene材料的化学式为M
n+1
X
n
T
z
，其中，所述M选自过渡金属元素中的至少一种，所述X选自碳、氮或硼中的至少一种；所述T
z
选自
‑
F、
‑
Cl、
‑
Br、
‑
I、
‑
Se、
‑
Te、
‑
O、
‑
S和
‑
OH表面基团中的至少一种；所述n为1
‑
4内的任意数值；和/或，所述M选自Ti、Sc、V、Nb、Cr、Mn、Fe、Y、Nb、Mo、Hf、Ta和W元素中的至少一种。5.根据权利要求4所述的负极片，其中，所述Mxene材料选自Ti2CT
x
、Ta4C3T
z
、V2CT
z
、N...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐寒姣，王烽，李素丽，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：