一种负极极片及其制备方法和锂离子电池与流程

本发明涉及锂离子电池，涉及一种负极极片及其制备方法和锂离子电池。

背景技术：

1、石墨负极材料是目前锂离子电池市场应用最多的负极材料，但石墨负极材料在快充情况下存在析锂现象，析出的锂无法参与电化学反应，会以枝晶的形式生长；锂枝晶可能会刺穿隔膜，引发电池内部短路；析出的锂还容易形成死锂，不仅会导致电池容量衰减、寿命缩短，还会增加安全隐患；此外，石墨较慢的嵌锂过程和表面疏锂性也限制了锂离子电池的快充应用。

2、为了提升石墨负极材料的快充性能，目前业界通过在负极极片表面使用激光蚀刻出间距一致的凹槽，利用此凹槽扩宽石墨层间距，并构建出额外的离子传输通道来实现锂电池的快充需求；然而在该方法中，激光蚀刻处理后遗留下的负极粉末无法得到有效清除；制作为成品电池后，负极粉末会在电池内部带来微小的自放电，不利于电池的长期存储，而且一旦自放电过快，还会导致电池鼓包带来安全风险。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种负极极片及其制备方法和锂离子电池。

2、为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供一种负极极片的制备方法，包括如下步骤：

4、在集流体表面涂布负极浆料并固化形成活性层；

5、在所述活性层表面涂覆负极浆料和聚合物浆料并固化得到复合层；

6、所述复合层中，负极浆料和所述聚合物浆料均采用多条纹涂布的方式得到；所述聚合物浆料形成预涂层，所述负极浆料填充所述预涂层的间隙；

7、将完成涂覆的所述集流体压片后浸入溶解剂内，使所述预涂层溶解并在所述复合层内形成凹槽，得到负极极片。

8、在一些实施例中，所述在所述活性层表面涂覆负极浆料和聚合物浆料得到复合层的步骤包括：

9、采用多条纹涂布的方式在所述活性层表面涂覆所述聚合物浆料并固化形成预涂层；

10、在所述预涂层的间隙中涂覆负极浆料进行填充并固化得到所述复合层；

11、或；

12、采用多条纹涂布的方式在所述活性层表面涂覆负极浆料并固化得到负极浆料层；

13、在所述负极浆料层的间隙中涂覆所述聚合物浆料进行填充并固化得到所述复合层；

14、或；

15、采用双模头同时对所述聚合物浆料和负极浆料进行多条纹涂布并固化得到所述复合层。

16、在一些实施例中，采用多条纹涂布的方式在所述活性层表面涂覆聚合物浆料并固化形成预涂层的步骤包括：

17、采用多条纹涂布的方式，按照0.5mm～3mm的涂覆间距，和/或0.01mm2～0.1mm2的涂覆截面积在所述活性层表面涂覆所述聚合物浆料并固化形成所述预涂层。

18、在一些实施例中，所述预涂层的厚度为所述负极极片的涂布层总厚度的1/4～3/4。

19、在一些实施例中，所述聚合物浆料中采用的聚合物为聚酰胺、聚酯、聚醚中的任意一种；且所述聚合物中采用的聚合物分子量为10000～50000，和/或熔点为50℃～80℃。

20、在一些实施例中，所述溶解剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、醇类、苯类中的任意一种。

21、在一些实施例中，所述聚合物浆料的质量浓度为10mg/ml～50mg/ml。

22、在一些实施例中，所述将完成涂覆的所述集流体压片后浸入溶解剂内，使所述预涂层溶解并在所述复合层上形成凹槽，得到负极极片的步骤包括：

23、将所述集流体进行辊压，辊压后浸泡至40℃～50℃的所述溶解剂内1～5分钟，使所述预涂层溶解，并在所述复合层上形成凹槽；

24、优选地，在所述复合层上形成凹槽后，使用n-甲基吡咯烷酮溶剂浸泡所述集流体30～60秒，得到所述负极极片。

25、在一些实施例中，所述固化的方式为紫外光照固化或烘干固化；

26、所述紫外光照固化中，所述紫外光的强度为900mw/cm2～1100mw/cm2，和/或固化功率为30％～50％，和/或固化时间为5～15秒；

27、所述烘干固化中，将所述集流体在40℃～50℃下烤箱烘干。

28、本发明还提供一种负极极片，由上述负极极片的制备方法制备得到。

29、在一些实施例中，所述负极极片中，负极浆料层的活性物质为石墨、硬碳、软碳、硅基材料、钛基材料、氮化物、锡化物、金属锂、掺硅石墨、钛酸锂中的至少一种。

30、本发明进一步提供一种锂离子电池，包括上述负极极片。

31、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

32、本发明中利用条纹涂布的方式在负极浆料层表面引入聚合物；条纹涂布可以同时涂覆出多条聚合物浆料层，且每两条相邻的聚合物浆料层之间均留有间隙；在此间隙内再涂覆负极浆料填充，就能得到负极浆料与聚合物浆料交错排布的复合层；利用溶解剂与聚合物浆料之间的物理互溶性质，可以使得预涂层完全溶于溶解剂中，从而在复合层中构建出沿负极极片长度方向延伸的多条凹槽；聚合物浆料层涂覆的范围即为负极浆料层中凹槽分布的范围；这些凹槽为锂离子提供额外的传输通道，可以显著提高石墨负极极片的快充性能；负极极片上的聚合物浆料层完全溶于溶解剂，无残留，在负极极片被制成电池之前就可以彻底去除，不会影响到成品电池中的电芯厚度；相较于常规激光蚀刻方法中将负极粉末留在电池内部产生自发电的现象而言，本发明中负极极片制得的锂离子电池内部不会有负极粉末或聚合物残留，有效降低了安全风险。

技术特征：

1.一种负极极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的负极极片的制备方法，其特征在于，所述在所述活性层表面涂覆负极浆料和聚合物浆料并固化得到复合层的步骤包括：

3.根据权利要求2所述的负极极片的制备方法，其特征在于，采用多条纹涂布的方式在所述活性层表面涂覆聚合物浆料并固化形成预涂层的步骤包括：

4.根据权利要求2或3所述的负极极片的制备方法，其特征在于，所述预涂层的厚度为所述负极极片的涂布层总厚度的1/4～3/4。

5.根据权利要求4所述的负极极片的制备方法，其特征在于，所述聚合物浆料中采用的聚合物为聚酰胺、聚酯、聚醚中的任意一种；且所述聚合物中采用的聚合物分子量为10000～50000，和/或熔点为50℃～80℃。

6.根据权利要求5所述的负极极片的制备方法，其特征在于，所述溶解剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、醇类、苯类中的任意一种。

7.根据权利要求6所述的负极极片的制备方法，其特征在于，所述聚合物浆料的质量浓度为10mg/ml～50mg/ml。

8.根据权利要求7所述的负极极片的制备方法，其特征在于，所述将完成涂覆的所述集流体压片后浸入溶解剂内，使所述预涂层溶解并在所述复合层上形成凹槽，得到负极极片的步骤包括：

9.根据权利要求2所述的负极极片的制备方法，其特征在于，所述固化的方式为紫外光照固化或烘干固化；

10.一种负极极片，其特征在于，包括由权利要求1至9中任一项所述的负极极片的制备方法制备得到。

11.根据权利要求10所述的负极极片，其特征在于，所述负极极片中，负极浆料层的活性物质为石墨、硬碳、软碳、硅基材料、钛基材料、氮化物、锡化物、金属锂、掺硅石墨、钛酸锂中的至少一种。

12.一种锂离子电池，其特征在于，包含权利要求10所述的负极极片。

技术总结
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种负极极片及其制备方法和锂离子电池，其中制备方法包括：在集流体表面涂布负极浆料并固化形成活性层；在活性层表面涂覆负极浆料和聚合物浆料得到复合层；复合层中，负极浆料和聚合物浆料均采用多条纹涂布得到；聚合物浆料形成预涂层，负极浆料填充预涂层的间隙；将完成涂覆的集流体压片后浸入溶解剂，使预涂层溶解并在复合层内形成凹槽，得到负极极片；负极极片上的聚合物浆料层溶于溶解剂无残留，在极片被制成电池之前就彻底去除，不会影响到成品电池中的电芯厚度；本发明中负极极片制得的锂离子电池内部不会有负极粉末或聚合物残留，能进一步提高锂离子电池的倍率充电能力，有效降低安全风险。

技术研发人员：余津福,张小健,谢安河
受保护的技术使用者：浙江锂威能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/6