负极片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了负极片及其制备方法，该负极片包括：负极集流体；第一碳层，所述第一碳层位于所述负极集流体的至少一侧表面；第一活性材料层，所述第一活性材料层位于所述第一碳层远离所述负极集流体的一侧表面；第二碳层，所述第二碳层位于所述第一活性材料层远离所述第一碳层的一侧表面；第二活性材料层，所述第二活性材料层位于所述第二碳层远离所述第一活性材料层的一侧表面；第三碳层，所述第三碳层位于所述第二活性材料层远离所述第二碳层的一侧表面；保护层，所述保护层位于所述第三碳层远离所述第二活性材料层的一侧表面，其中，所述保护层包括固态电解质。由此，可以提高电池的快充性能。池的快充性能。池的快充性能。

【技术实现步骤摘要】
负极片及其制备方法


[0001]本专利技术属于新能源领域，具体地，涉及负极片及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂电池具有高能量密度、高功率密度、长循环寿命和环境友好等优点，被大量应用在新能源汽车和储能设备等领域，近年来，随着新能源汽车产业发展迅速，对锂电池的快充性能和能量密度提出了更高的要求。锂电池包括负极片，在锂电池充放电循环过程中，负极片上的负极材料为锂离子的脱出和嵌入提供通道，但是目前的负极片仍存在诸多问题。

技术实现思路

[0003]在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种负极片，该负极片包括负极集流体；第一碳层，所述第一碳层位于所述负极集流体的至少一侧表面；第一活性材料层，所述第一活性材料层位于所述第一碳层远离所述负极集流体的一侧表面；第二碳层，所述第二碳层位于所述第一活性材料层远离所述第一碳层的一侧表面；第二活性材料层，所述第二活性材料层位于所述第二碳层远离所述第一活性材料层的一侧表面；第三碳层，所述第三碳层位于所述第二活性材料层远离所述第二碳层的一侧表面；保护层，所述保护层位于所述第三碳层远离所述第二活性材料层的一侧表面，其中，所述保护层包括固态电解质。由此，一方面，通过在负极集流体和第一活性材料层之间设置第一碳层，第一碳层能够收集负极片中第一活性材料层和第二活性材料层之间的微电流，在第一活性材料层和第二活性材料层之间设置第二碳层，第二碳层能够收集负极片中第一活性材料层和负极集流体之间的微电流，在第二活性材料层和保护层之间设置第三碳层，第三碳层能够收集负极片中保护层与第二活性材料层的微电流，以及提高负极片中电子的移动速率和提高锂离子在负极材料中的迁移速率，以降低负极片的内阻和减少锂离子在第一活性材料和第二活性材料之间的扩散阻力，进而提升电池的快充性能；另一方面，通过在负极片的最外侧设置保护层，可以有效减少电解液与石墨副反应的发生，使得锂离子高效快速地进入第一活性材料层或第二活性材料层，进而提升电池的快充性能。
[0004]根据本专利技术的一些实施例，所述固态电解质包括磷酸钛铝锂固态电解质、锂镧锆氧固态电解质、锂镧钛氧固态电解质和磷酸锗铝锂固态电解质中的至少一种。由此，由于固态电解质的离子电导率较高，可以加快锂离子通过保护层进入第一活性材料层和第二活性材料层。
[0005]根据本专利技术的一些实施例，所述第一活性材料层包括第一活性材料、第一导电剂和第一粘结剂，所述第一活性材料包括固相扩散系数不大于2
×
10
‑
10
cm2/s的石墨。由此，该石墨可以为锂离子提供嵌入和脱出的通道和空间，进而为电池提供较高的容量。
[0006]根据本专利技术的一些实施例，所述第一活性材料层中所述第一活性材料的质量分数为95wt％
‑
97wt％，所述第一粘结剂的质量分数为1wt％
‑
3wt％，所述第一导电剂的质量分数为0.5wt％
‑
2wt％。由此，通过控制第一活性材料层中的第一活性材料、第一粘结剂和第
一导电剂的含量，可以为电池提供较高的容量。
[0007]根据本专利技术的一些实施例，所述第二活性材料层包括第二活性材料、第二导电剂和第二粘结剂，所述第二活性材料包括固相扩散系数为4
×
10
‑
10
cm2/s
‑8×
10
‑
10
cm2/s的石墨。由此，该石墨的固相扩散系数较高，能够加快锂离子在第二活性材料层的嵌入和脱出的速率，进而提升电池的快充性能。
[0008]根据本专利技术的一些实施例，所述第二活性材料层中所述第二活性材料的质量分数为95wt％
‑
97wt％，所述第二粘结剂的质量分数为1wt％
‑
3wt％，所述第二导电剂的质量分数为0.5wt％
‑
2wt％。由此，通过控制第二活性材料层中的第二活性材料、第二粘结剂和第二导电剂的含量，可以获得具有快充性能的第二活性材料层。
[0009]根据本专利技术的一些实施例，所述第一碳层的厚度为0.1μm
‑
5μm；和/或，所述第二碳层的厚度为0.1μm
‑
5μm；和/或，所述第三碳层的厚度为0.1μm
‑
5μm；和/或，所述保护层的厚度为0.5μm
‑
5μm。由此，第一碳层、第二碳层和第三碳层均可以收集负极片中的微电流，提高负极片中电子的移动速率和提高锂离子在负极材料中的迁移速率，以降低负极片的内阻和减少锂离子在第一活性材料层和第二活性材料层之间的扩散阻力，进而提升电池的快充性能，保护层可以减少极片内第一活性材料和第二活性材料与电解液之间副反应的发生。
[0010]根据本专利技术的一些实施例，所述第一碳层、第二碳层和第三碳层分别独立地包括导电炭黑、石墨烯和碳纳米管中的至少之一。由此，可以提升第一碳层、第二碳层和第三碳层的电子电导率。
[0011]在本专利技术的另一个方面，本专利技术提出了一种制备前述负极片的方法，该方法包括：提供负极集流体；在所述负极集流体的至少一侧表面涂覆第一碳层浆料，以形成第一碳层；在所述第一碳层远离所述负极集流体的一侧表面涂覆第一活性材料层浆料，以形成第一活性材料层；自所述第一活性材料层远离所述负极集流体的一侧进行辊压处理，以获得第一极片；在所述第一活性材料层远离所述第一碳层的一侧表面涂覆第二碳层浆料，以形成第二碳层；在所述第二碳层远离所述第一活性材料层的一侧表面涂覆第二活性材料层浆料，以形成第二活性材料层；自所述第二活性材料层远离所述负极集流体的一侧进行辊压处理，以获得第二极片；在所述第二活性材料层远离所述第二碳层的一侧表面涂覆第三碳层浆料，以形成第三碳层；在所述第三碳层远离所述第二活性材料层的一侧表面涂布保护层浆料，以形成保护层，以获得所述负极片。由此，该方法通过涂布
‑
辊压
‑
涂布
‑
辊压
‑
涂布的方式制备多层复合结构的负极片，可以较高的提高负极片的压实密度，减少锂离子在负极片各材料层的扩散阻力，进而降低负极片的内阻和提升由此极片获得的电池的快充能力。
[0012]根据本专利技术的一些实施例，所述第一极片的单面涂覆密度为30g/m2‑
60g/m2；和/或，所述第二极片的单面涂覆密度为30g/m2‑
60g/m2；和/或，所述第一极片的压实密度为0.8g/cm3‑
1.9g/cm3；和/或，所述第二极片的压实密度为1.0g/cm3‑
1.9g/cm3。由此，可以提升电池的能量密度和快充性能。
附图说明
[0013]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0014]图1是根据本专利技术一个实施例的负极片的结构示意图；
[0015]图2是根据本专利技术又一个实施例的负极片的结构示意图；
[0016]图3是根据本专利技术又一个实施例的负极片的结构示意图本文档来自技高网...

【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；第一碳层，所述第一碳层位于所述负极集流体的至少一侧表面；第一活性材料层，所述第一活性材料层位于所述第一碳层远离所述负极集流体的一侧表面；第二碳层，所述第二碳层位于所述第一活性材料层远离所述第一碳层的一侧表面；第二活性材料层，所述第二活性材料层位于所述第二碳层远离所述第一活性材料层的一侧表面；第三碳层，所述第三碳层位于所述第二活性材料层远离所述第二碳层的一侧表面；保护层，所述保护层位于所述第三碳层远离所述第二活性材料层的一侧表面；其中，所述保护层包括固态电解质。2.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述固态电解质包括磷酸钛铝锂固态电解质、锂镧锆氧固态电解质、锂镧钛氧固态电解质和磷酸锗铝锂固态电解质中的至少一种。3.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述第一活性材料层包括第一活性材料、第一导电剂和第一粘结剂，所述第一活性材料包括包括固相扩散系数为不大于2
×
10
‑
10
cm2/s的石墨。4.根据权利要求3所述的负极片，其特征在于，所述第一活性材料层中所述第一活性材料的质量分数为95wt％
‑
97wt％，所述第一粘结剂的质量分数为1wt％
‑
3wt％，所述第一导电剂的质量分数为0.5wt％
‑
2wt％。5.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述第二活性材料层包括第二活性材料、第二导电剂和第二粘结剂，所述第二活性材料包括固相扩散系数为4
×
10
‑
10
cm2/s
‑8×
10
‑
10
cm2/s的石墨。6.根据权利要求5所述的负极片，其特征在于，所述第二活性材料层中所述第二活性材料的质量分数为95wt％
‑
97wt％，所述第二粘结剂的质量分数为1wt％...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗丹阳，宋冉冉，李纪涛，王芳，张东海，李文慧，杨慧敏，刘鑫，
申请(专利权)人：北京新能源汽车股份有限公司蓝谷动力系统分公司，
类型：发明
国别省市：