锂离子电池负极及其制备方法、锂离子电池以及用电设备与流程

本发明属于锂电池领域，具体涉及一种锂离子电池负极及其制备方法、锂离子电池以及用电设备。

背景技术：

1、能源类型逐渐由传统石油类能源向新型能源转变，其中锂离子电池具有循环寿命长、能量密度高等特点而被广泛应用于数码产品、电动汽车和储能领域。在锂离子电池的生产过程中，极片涂布是关键的工艺步骤，目前应用于锂离子电池负极极片制备较多的涂布工艺为传统的单层涂布工艺。然而面对体积膨胀效应较高材料(如硅材料)时，在循环过程中极易发生因体积膨胀导致材料结构坍塌，影响循环寿命，因此，迫切需要开发能够解决上述问题的新工艺。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种锂离子电池负极及其制备方法、锂离子电池以及用电设备。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种锂离子电池负极的制备方法，包括下述步骤：

4、s1：制备石墨-siox复合负极浆料：所述的石墨-siox复合负极浆料包括表层负极浆料以及里层负极浆料；表层负极浆料中的siox含量小于里层负极浆料中的siox含量；其中，siox中1≤x≤2；本申请中的里层具体指靠近集流体的一层，表层为相对与里层远离集流体的一层(图1示出)；

5、s2：将步骤s1得到的里层负极浆料以及表层负极浆料顺序均匀涂布于集流体表面。

6、石墨-siox复合负极浆料中石墨含量与siox含量比值为2-6：1；

7、步骤s1中所述的表层负极浆料中石墨含量与siox含量的比值为3-9:0-1，优选为9：1；

8、优选地，所述的里层负极浆料中石墨含量与siox含量的比值为1-9:1，优选为3：1。

9、步骤s2中里层涂覆量为1-20mg/cm2，表层涂覆量为1-20mg/cm2；表层涂覆量与里层涂覆量的比值为1：2-2：1，优选为1：2。

10、步骤s1中的石墨-siox复合负极浆料的制备过程为：将粘结剂、导电剂在高速搅拌机中充分搅拌，实现导电剂在胶液中的均匀分散得到导电胶液；然后在导电胶液中按照siox和石墨不同质量比加入siox和石墨充分搅拌；最后加入去离子水调节浆料固含量及粘度，最终得到石墨-siox复合负极浆料；

11、优选地，石墨-siox复合负极浆料的固含量为20％-80％，粘度为2000-8000mpa·s。

12、本发明还包括一种锂离子电池负极，包括集流体，依次设置于集流体表面的里层活性材料层和表层活性材料层；

13、里层活性材料层和表层活性材料层均包含石墨和siox，其中，siox中1≤x≤2；

14、表层活性材料层中的siox含量小于里层活性材料层中的siox含量。

15、所述里层活性材料层和表层活性材料层中总的石墨含量与总的siox含量的比值为2-6：1；

16、优选地，所述里层活性材料层中石墨含量与siox含量的比值为1-9:1；

17、优选地，所述表层活性材料层中石墨含量与siox含量的比值为3-9:0-1；

18、优选地，所述表层活性材料层中siox含量与里层活性材料层中siox含量的比值为0-2.5:1-5。

19、石墨含量为石墨在负极浆料中的干基材料即极粉中质量百分含量(下同)。siox含量为siox在负极浆料中的干基材料即极粉中质量百分含量(下同)。本申请中的含量如无特殊说明，均指质量含量。

20、所述里层活性材料层中还包括粘结剂，粘结剂的质量占里层活性材料层总质量的1％-50％；

21、优选地，所述粘结剂为羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚丙烯酸或海藻酸钠中的一种或至少两种的组合；

22、优选地，所述里层活性材料层中还包括导电剂，导电剂的质量占里层活性材料层总质量的0.1％-50％；

23、优选地，导电剂为炭黑、碳纳米管、碳纤维或石墨烯中的一种或至少两种的组合。

24、所述表层活性材料层中还包括粘结剂，粘结剂的质量占表层活性材料层总质量的1％-100％；

25、优选地，所述粘结剂为羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚丙烯酸或海藻酸钠中的一种或至少两种的组合；

26、优选地，所述表层活性材料层中还包括导电剂，导电剂的质量占表层活性材料层总质量的0.1％-100％；

27、优选地，所述导电剂为炭黑、碳纳米管、碳纤维或石墨烯中的一种或至少两种的组合。

28、本发明还包括一种所述的制备方法得到的锂离子电池负极。

29、本发明还包括一种锂离子电池，包括所述的锂离子电池负极。

30、优选的，锂离子电池包括所述的锂离子电池负极、正极、隔膜、电池壳以及电解液。

31、正极由活性材料、正极集流体、导电剂、粘结剂等组成。活性材料为镍钴锰三元正极材料。以正极活性材料干粉总重量100％计，其中镍酸锂质量百分含量为30-99％，钴酸锂质量百分含量0-40％，锰酸锂质量百分含量1-40％。

32、正极集流体为单光铝箔、双光铝箔或涂炭铝箔。导电剂为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、碳纤维、炭黑、石墨、石墨烯中的一种或几种，以用于制备正极活性层的干基原料总质量为100％计，导电剂在电极材料中的质量百分含量为0.01-10％。正极粘结剂种类包括但不限于pvdf等，正极粘结剂在电极材料中的质量百分含量为0.1-10％。隔膜采用聚合物多层隔膜或单层、双层陶瓷隔膜；锂离子电池所用电解液采用三元锂电池专用电解液。

33、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

34、本发明提供的锂离子电池负极通过采用双层涂布工艺，使siox更多的分布在里层，利用表层石墨可以有效地抑制siox的体积膨胀(常温循环300次后平均厚度增长率较对比组的平均厚度增长率降低了33.23％)；

35、本发明提供的锂离子电池负极能够提高负极材料整体的导电性能，将更多的粘结剂和导电剂分布于里层，增加复合负极的粘结力，并降低极粉之间与极粉/集流体之间的接触电阻，从而进一步提升锂离子电池的循环性能和倍率性能(与对比组相比较，采用双层涂布工艺，锂离子电池的循环性能提高10％，0.5c倍率放电性能提高7％)。

技术特征：

1.一种锂离子电池负极的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

2.根据权利要求1所述的锂离子电池负极的制备方法，其特征在于，石墨-siox复合负极浆料中石墨含量与siox含量比值为2-6：1；

3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池负极的制备方法，其特征在于，步骤s2中里层涂覆量为1-20mg/cm2，表层涂覆量为1-20mg/cm2；表层涂覆量与里层涂覆量的比值为1：2-2：1，优选为1：2。

4.根据权利要求1-3之一所述的锂离子电池负极的制备方法，其特征在于，步骤s1中的石墨-siox复合负极浆料的制备过程为：将粘结剂、导电剂在高速搅拌机中充分搅拌，实现导电剂在胶液中的均匀分散得到导电胶液；然后在导电胶液中按照siox和石墨不同质量比加入siox和石墨充分搅拌；最后加入去离子水调节浆料固含量及粘度，最终得到石墨-siox复合负极浆料；

5.一种锂离子电池负极，其特征在于，包括集流体，依次设置于集流体表面的里层活性材料层和表层活性材料层；

6.根据权利要求5所述的锂离子电池负极，其特征在于，所述里层活性材料层和表层活性材料层中总的石墨含量与总的siox含量的比值为2-6：1；

7.根据权利要求5或6所述的锂离子电池负极，其特征在于，所述里层活性材料层中还包括粘结剂，粘结剂的质量占里层活性材料层总质量的1％-50％；

8.根据权利要求5-7之一所述的锂离子电池负极，其特征在于，所述表层活性材料层中还包括粘结剂，粘结剂的质量占表层活性材料层总质量的1％-100％；

9.一种锂离子电池，包括权利要求1-4之一所述的锂离子电池负极。

10.一种用电设备，包含权利要求9所述的锂离子电池。

技术总结
本发明属于锂电池领域，具体涉及一种锂离子电池负极及其制备方法、锂离子电池以及用电设备。锂离子电池负极制备方法包括下述步骤：S1：制备石墨‑SiOx复合负极浆料；S2：将步骤S1得到的表层负极浆料以及里层负极浆料顺序均匀涂布于集流体表面。本发明专利针对硅负极材料，通过采用双层涂布工艺，使SiO<subgt;x</subgt;更多的分布在里层，利用表层石墨可以有效地抑制SiO<subgt;x</subgt;的体积膨胀，并提高负极材料整体的导电性能，同时将更多的粘结剂和导电剂分布于里层，增加复合负极的粘结力，并降低极粉之间与极粉/集流体之间的接触电阻，从而进一步提升锂离子电池的循环性能和倍率性能。

技术研发人员：赵晋辉,孟鑫,王凯,马洪运,许刚,陈超
受保护的技术使用者：天津力神电池股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13