一种负极片及包括该负极片的电池制造技术

本发明专利技术提供了一种负极片及包括该负极片的电池。所述负极片是在活性层和集流体之间引入功能层，所述功能层包括多孔载体和催化助剂，该功能层和集流体接触的界面为活性中心；在电池充电过程中，催化助剂能吸收二氧化碳、一氧化碳、氢气、烃类气体等，在活性中心的催化作用下还原成多碳产物，有效的改善电池的膨胀性能，避免电池继续失效爆炸或者燃烧，从而达到提升电池安全性的目的。到提升电池安全性的目的。到提升电池安全性的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种负极片及包括该负极片的电池


[0001]本专利技术涉及电池制备
，尤其涉及一种负极片及包括该负极片的电池，该负极片具备提升能量密度、改善高温贮存和增加针刺通过率的能力。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应和环境友好等特点，大量应用在电动工具、手机、乘用车、重卡、电动船等应用场景，随着动力电池需求的日益增长、为实现双碳目标，新能源汽车的推广和普及将会直线提升，电池安全性也是消费者最为关注和重视的，改善动力电芯针刺性能，可以解决电芯内短路失效所带来的负面影响。

技术实现思路

[0003]研究发现，目前行业内电池安全性测试中，针刺是最难通过的，本专利技术通过多层涂布技术，提供一种负极片及包括该负极片的电池，所述负极片是在活性层和集流体之间引入功能层，所述功能层包括多孔载体和催化助剂，该功能层和集流体接触的界面为活性中心；在电池充电过程中，功能层中的催化助剂能吸收电池体系内由于副反应生成的二氧化碳、一氧化碳、氢气和烃类等气体，在活性中心和催化助剂的催化作用下，这些气体被还原成多碳产物(如醛类、酮类、羧酸类、羧酸酯和烯酮等碳原子数大于等于2的产物)，有效的改善电池的膨胀性能；此外，多孔载体内部具备的有序的孔道可以增加锂离子的嵌入量，提升电池的能量密度，并且当电池内部发生内短路失效时，电池内部温度会升高，当温度达到多孔载体的熔断温度时，多孔载体会发生熔化导致孔道结构关闭，内阻迅速增加而阻断电流的通过，提升电池的安全测试中针刺通过率，也可以避免电池继续失效而出现爆炸或者燃烧，从而达到提升电池安全性的目的。
[0004]本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：
[0005]一种负极片，其中，所述负极片包括活性层、功能层和集流体，所述功能层设置在集流体的至少一侧表面上，所述活性层设置在功能层表面；所述活性层包括活性物质；所述功能层包括多孔载体和催化助剂。
[0006]根据本专利技术的实施方式，所述功能层设置在集流体的一侧表面上，所述活性层设置在功能层表面；或者，所述功能层设置在集流体的两侧表面上，所述活性层设置在功能层表面。
[0007]根据本专利技术的实施方式，所述功能层的宽度W1大于等于所述活性层的宽度W2。当所述功能层的宽度大于所述活性层的宽度时，功能层的外露部分(宽度为W1
‑
W2)可以增加电解液的浸润和对气体的吸附能力，有效的改善电池的膨胀性能。
[0008]根据本专利技术的实施方式，所述功能层的宽度W1超出所述活性层的宽度W2的0～10mm，优选2mm～5mm，例如为1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm。
[0009]根据本专利技术的实施方式，所述功能层的厚度为1μm～5μm，优选1.5μm～5μm，例如为1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm或5μm。
[0010]根据本专利技术的实施方式，所述活性层的厚度为30μm～200μm，优选50μm～120μm，例如为30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、150μm、180μm或200μm。
[0011]根据本专利技术的实施方式，所述集流体的厚度为4μm～8μm，优选4.5μm～6μm，例如为1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm、5μm、5.5μm、6μm、6.5μm、7μm、7.5μm或8μm。
[0012]根据本专利技术的实施方式，所述集流体选自合金集流体或涂炭合金集流体中的一种，其中，所述涂炭中还可以掺杂氮、硫等元素；示例性地，所述合金集流体为铜箔集流体、镍箔集流体、不锈钢集流体中的一种。
[0013]根据本专利技术的实施方式，所述功能层和集流体接触的界面为催化活性中心，该活性中心包括Cu基催化剂、Ni基催化剂、Fe基催化剂、C/Cu基催化剂、C/Ni基催化剂、C/Fe基催化剂、N
‑
C/Cu基催化剂、N
‑
C/Ni基催化剂、N
‑
C/Fe基催化剂、Co
‑
Ni基催化剂、Ni
‑
Fe基催化剂、Ni
‑
Cu基催化剂中的一种或者多种。
[0014]根据本专利技术的实施方式，所述多孔载体具有均一有序、相互贯通的孔道以及稳定的物化性能。
[0015]根据本专利技术的实施方式，所述多孔载体在150～800℃(优选200～300℃)温度下，多孔载体会发生熔化，导致孔道关闭，负极片的内阻迅速增加而阻断电流的通过。
[0016]根据本专利技术的实施方式，所述多孔载体选自多孔氧化硅、多孔氧化铝、多孔二氧化钛、多孔氧化镁、多孔活性炭中的至少一种；所述多孔载体的孔径大小为1nm～200nm，优选为2nm～50nm，例如为1nm、2nm、5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、120nm、130nm、150nm、160nm、180nm或200nm。
[0017]根据本专利技术的实施方式，所述多孔载体的中值粒径D
50
为0.5μm≤D
50
≤25μm，优选为5μm≤D
50
≤15μm，例如为0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm、5μm、5.5μm、6μm、6.5μm、7μm、7.5μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、18μm、20μm、22μm或25μm。
[0018]根据本专利技术的实施方式，所述多孔载体可以通过商业途径购买后获得。
[0019]根据本专利技术的实施方式，所述多孔载体的质量占功能层总质量的70wt％～95wt％，例如为80wt％～95wt％，例如为70wt％、71wt％、72wt％、73wt％、75wt％、77wt％、78wt％、80wt％、82wt％、83wt％、85wt％、88wt％、89wt％、90wt％、92wt％、93wt％、94wt％或95wt％。
[0020]根据本专利技术的实施方式，所述催化助剂能够促进反应物或生成物的扩散，增强催化活性中心的活性和转化率，也会吸附一部分的二氧化碳、一氧化碳、氢气、烃类等气体并转化为多碳产物。
[0021]根据本专利技术的实施方式，所述催化助剂选自氧化锌、氧化锰、氧化铜、氧化钒、氧化钛、氧化锆、氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕、氧化钷、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化铽、氧化镝、氧化钬、氧化铒、氧化铥、氧化镱、氧化镥、氧化钇和氧化钪中的一种或者多种。
[0022]根据本专利技术的实施方式，所述催化助剂的中值粒径D
50
为0.1nm～100nm，优选为1nm～30nm，例如为0.1nm、0.5nm、1nm、2nm、5nm、10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，所述负极片包括活性层、功能层和集流体，所述功能层设置在集流体的至少一侧表面上，所述活性层设置在功能层表面；所述活性层包括活性物质；所述功能层包括多孔载体和催化助剂。2.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述功能层的宽度W1大于等于所述活性层的宽度W2。3.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述功能层的厚度为1μm～5μm；和/或，所述活性层的厚度为30μm～200μm；和/或，所述集流体的厚度为4μm～8μm。4.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述集流体选自合金集流体或涂炭合金集流体中的一种，其中，所述涂炭中还可以掺杂氮或硫；所述合金集流体为铜箔集流体、镍箔集流体、不锈钢集流体中的一种。5.根据权利要求4所述的负极片，其特征在于，所述功能层和集流体接触的界面为催化活性中心，该活性中心包括Cu基催化剂、Ni基催化剂、Fe基催化剂、C/Cu基催化剂、C/Ni基催化剂、C/Fe基催化剂、N
‑
C/Cu基催化剂、N
‑
C/Ni基催化剂、N
‑
C/Fe基催化剂、Co
‑
Ni基催化剂、Ni
‑
Fe基催化剂、Ni
‑
Cu基催化剂中的一种或者多种。6.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述多孔载体选自多孔氧化硅、多孔氧化铝、多孔二氧化钛、多孔氧化镁、多...

【专利技术属性】
技术研发人员：来承鹏，余开明，靳玲玲，周怡安，申红光，王美丽，
申请(专利权)人：珠海冠宇动力电池有限公司，
类型：发明
国别省市：