CN110137429A - 一种锂离子电池负极以及锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明属于一种锂离子电池负极以及锂离子电池；包括负极集流体以及设在负极集流体表面的负极涂层，负极涂层的D002峰的半高宽W范围在0.11°～0.17°，负极涂层的压实密度ρ范围在1.1g/m3～1.8g/m3，且半高宽W和压实密度ρ乘积范围在0.12～0.30；通过限定负极涂层的D002峰的半高宽W范围、负极涂层的压实密度ρ范围以及半高宽W和压实密度ρ乘积范围来实现对负极涂层和锂离子电池负极的制备，可以到最大限度提高负极材料的电化学反应活性，不仅提高了负极材料的首次容量发挥，而且提高了电池的瞬间放电倍率性能和大电流放电循环性能。

Description

一种锂离子电池负极以及锂离子电池
技术领域
本发明属于锂离子电池生产技术领域，具体涉及一种锂离子电池负极以及锂离子电池。
背景技术
锂离子电池具有输出电压高，比能量高，放电电压平稳，循环寿命长的特点。所以锂离子电池已经广泛应用于笔记本电脑，数码相机，手机领域。并越来越多的在动力领域、储能领域得到了应用。动力领域和储能领域不同于数码领域单个用电器能量在几瓦时至几十瓦时，他们往往需要几十千瓦时，甚至更高能量，单台成本较高，因此对电池的循环寿命也提出了越来越高的要求，而且动力领域对锂离子电池的瞬间倍率性能要求越来越高。
目前动力锂离子电池有方形电池、圆柱电池；有液态电池、有聚合物电池；无论哪一种电池都存在自身过热的问题，锂离子电池如果自身过热，不仅仅会造成电池自身热失控，还会冒烟、起火，甚至爆炸，并引起火灾，造成很多不必要的损失，现有技术主要通过改变电池结构、采用阻燃电解液、凝胶电解液、材料包覆、添加导电剂等手段来防止电池出现热失控，但是上述方法往往会导致电池能量密度发生变化，影响电池大电流放电循环性能和瞬间倍率放电性能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种安全性能高、大电流放电性能和瞬间倍率放电性能好的锂离子电池负极以及锂离子电池。
本发明的目的是这样来实现的：该负极包括负极集流体以及设在负极集流体表面的负极涂层，所述负极涂层的D002峰的半高宽W范围在0.11°～0.17°，负极涂层的压实密度ρ范围在1.1g/m3～1.8g/m3，且半高宽W和压实密度ρ乘积范围在0.12～0.30。
优选地，所述半高宽W和压实密度ρ乘积范围在0.15～0.30。
优选地，所述负极涂层包括石墨、导电剂和粘结剂；所述负极集流体为厚度5μm～15μm的铜箔、镍箔或者高分子导电膜之一。
优选地，所述石墨包括人造石墨、天然石墨、表面改性石墨、中间项碳微球和硅碳负极中的一种或几种的混合物，石墨与负极涂层的质量比为92～97∶100。
优选地，所述石墨的平均粒径D50为5μm～25μm。
优选地，所述粘结剂为羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚酰亚胺中的一种或者几种的混合物；所述粘结剂与负极涂层的质量比为2～5∶100。
优选地，所述导电剂为导电炭黑、导电石墨、碳纤维、纳米碳管、石墨烯中的一种或者几种混合物；所述粘结剂与负极涂层的质量比为0.5～3∶100。
另一方面本发明还提供了一种锂离子电池，包括本发明所提供的锂离子电池负极、锂离子电池正极、电解液及隔膜。
优选地，所述锂离子电池正极包括正极涂层和正极集流体，正极涂层包括含锂金属氧化物、导电剂和粘结剂；含锂金属氧化物为镍钴锰酸锂、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和镍钴铝酸锂中的一种或者几种混合物；含锂金属氧化物与正极涂层的质量比为90～98∶100；粘结剂为聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯之一；粘结剂与正极涂层的质量比为1～8∶100；导电剂为导电炭黑、导电石墨、碳纤维、纳米碳管、石墨烯中的一种或者几种混合物；导电剂与正极涂层的质量比为0.5～2∶100。
优选地，所述电解液包括锂盐、非水溶剂、电解液添加剂；所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼锂、二亚胺锂、双草酸硼锂、双氟草酸硼锂、高氯酸锂的一种或者几种混合物；所述非水溶剂包括链状碳酸酯和环状碳酸酯；链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸乙丙酯中的一种或者几种混合物；环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、丁基内酯中的一种或者几种混合物；所述电解液添加剂包括重量百分比为1～4％的正极成膜添加剂、重量百分比为1～4％的负极成膜添加剂和重量百分比为1～4％的电解液阻燃剂；正极成膜添加剂为四苯基硼锂、二氟代苯、三氰基均三嗪、丁二醇硫酸酯中的一种或者几种混合物；负极成膜添加剂为丙磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的一种或者几种混合物；电解液阻燃剂为磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、六甲基膦腈、三(2，2，2-三氟乙基)亚磷酸酯中的一种或者几种混合物；隔膜为聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合隔膜、单层聚丙烯隔膜或单层聚乙烯隔膜之一，隔膜的厚度为8μm～25μm，其孔隙率30％～45％。
经反复实验验证，本发明中所述负极材料D002峰的半高宽反应了炭(002)晶面的层间距和结晶化程度，即碳原子形成密排六方石墨晶体结构的程度；半高宽越窄，材料结晶化程度越高，其晶格也越接近理想石墨的点阵常数；材料的稳定性和反应活性也越高。充电时，锂离子嵌入负极材料的速度也越快，发生副反应而产生锂枝晶的几率也就越低；放电时，锂离子脱离负极材料的速度也越快，电池的大电流放电性能就会提高，尤其是瞬间放电倍率性能。由于负极材料做电池之前需要对负极涂层辊压，因此负极材料的压实密度对负极材料的反应活性产生重要影响；压实密度过大，负极涂层的电子导电能力会增加，但是会破坏负极材料的晶型结构，并影响电解液在负极涂层的渗透能力，导致离子导电能力变差；压实密度过小，虽然电解液渗透能力增加，离子导电能力增强，负极涂层的电子导电能力变差，离子反应路程变长，同样会导致浓差极化增大；同样会影响电池的电性能发挥；本发明通过限定负极涂层的D002峰的半高宽W范围、负极涂层的压实密度ρ范围以及半高宽W和压实密度ρ乘积范围来实现对负极涂层和锂离子电池负极的制备，可以到最大限度提高负极材料的电化学反应活性，不仅提高了负极材料的首次容量发挥，而且提高了电池的瞬间放电倍率性能和大电流放电循环性能。
具体实施方式
本发明为一种锂离子电池负极以及锂离子电池，其中，锂离子电池负极包括负极集流体以及设在负极集流体表面的负极涂层，所述负极涂层的D002峰的半高宽W范围在0.11°～0.17°，负极涂层的压实密度ρ范围在1.1g/m3～1.8g/m3，且半高宽W和压实密度ρ乘积范围在0.12～0.30。所述半高宽W和压实密度ρ乘积范围在0.15～0.30。所述负极涂层包括石墨、导电剂和粘结剂；负极集流体为厚度5μm～15μm的铜箔、镍箔或者高分子导电膜之一。所述石墨包括人造石墨、天然石墨、表面改性石墨、中间项碳微球和硅碳负极中的一种或几种的混合物，石墨与负极涂层的质量比为92～97∶100。所述石墨的平均粒径D50为5μm～25μm。所述粘结剂为羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚酰亚胺中的一种或者几种的混合物；所述粘结剂与负极涂层的质量比为2～5∶100。所述导电剂为导电炭黑、导电石墨、碳纤维、纳米碳管、石墨烯中的一种或者几种混合物；所述粘结剂与负极涂层的质量比为0.5～3∶100。
本发明还提供了一种锂离子电池，包括本发明所提供的锂离子电池负极、锂离子电池正极、电解液及隔膜。所述锂离子电池正极包括正极涂层和正极集流体，正极涂层包括含锂金属氧化物、导电剂和粘结剂；含锂金属氧化物为镍钴锰酸锂、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和镍钴铝酸锂中的一种或者几种混合物；含锂金属氧化物与正极涂层的质量比为90～98∶100；粘结剂为聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯之一；粘结剂与正极涂层的质量比为1～8∶100；导电剂为导电炭黑、导电石墨、碳纤维、纳米碳管、石墨烯中的一种或者几种混合物；导电剂与正极涂层的质量比为0.5～2∶100。所述电解液包括锂盐、非水溶剂、电解液添加剂；所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼锂、二亚胺锂、双草酸硼锂、双氟草酸硼锂、高氯酸锂的一种或者几种混合物；所述非水溶剂包括链状碳酸酯和环状碳酸酯；链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸乙丙酯中的一种或者几种混合物；环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、丁基内酯中的一种或者几种混合物；所述电解液添加剂包括重量百分比为1～4％的正极成膜添加剂、重量百分比为1～4％的负极成膜添加剂和重量百分比为1～4％的电解液阻燃剂；正极成膜添加剂为四苯基硼锂、二氟代苯、三氰基均三嗪、丁二醇硫酸酯中的一种或者几种混合物；负极成膜添加剂为丙磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的一种或者几种混合物；电解液阻燃剂为磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、六甲基膦腈、三(2，2，2-三氟乙基)亚磷酸酯中的一种或者几种混合物；隔膜为聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合隔膜、单层聚丙烯隔膜或单层聚乙烯隔膜之一，隔膜的厚度为8μm～25μm，其孔隙率30％～45％。
为了更加详细的解释本发明，现结合实施例对本发明做进一步阐述。具体实施例如下：
实施例一
一种锂离子电池负极，包括负极集流体以及设在负极集流体表面的负极涂层，所述负极涂层的D002峰的半高宽W为0.11°，负极涂层的压实密度ρ范围在1.1g/m3，且半高宽W和压实密度ρ乘积范围在0.12～0.30。所述负极涂层包括石墨、导电剂和粘结剂；负极集流体为厚度5μm～15μm的铜箔。所述石墨包括人造石墨、天然石墨、表面改性石墨、中间项碳微球和硅碳负极的混合物，石墨与负极涂层的质量比为92～97∶100。所述石墨的平均粒径D50为5μm。所述粘结剂为羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚酰亚胺中的混合物；所述粘结剂与负极涂层的质量比为2～5∶100。所述导电剂为导电炭黑、导电石墨、碳纤维、纳米碳管、石墨烯中的混合物；所述粘结剂与负极涂层的质量比为0.5～3∶100。
本发明还提供了一种利用上述锂离子电池负极制备的锂离子电池，包括本发明所提供的锂离子电池负极、锂离子电池正极、电解液及隔膜。所述锂离子电池正极包括正极涂层和正极集流体，正极涂层包括含锂金属氧化物、导电剂和粘结剂；含锂金属氧化物为镍钴锰酸锂、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和镍钴铝酸锂中的混合物；含锂金属氧化物与正极涂层的质量比为90～98∶100；粘结剂为聚偏二氟乙烯；粘结剂与正极涂层的质量比为1～8∶100；导电剂为导电炭黑、导电石墨、碳纤维、纳米碳管、石墨烯中的混合物；导电剂与正极涂层的质量比为0.5～2∶100。所述电解液包括锂盐、非水溶剂、电解液添加剂；所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼锂、二亚胺锂、双草酸硼锂、双氟草酸硼锂、高氯酸锂的混合物；所述非水溶剂包括链状碳酸酯和环状碳酸酯；链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸乙丙酯混合物；环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、丁基内酯中的混合物；所述电解液添加剂包括重量百分比为1～4％的正极成膜添加剂、重量百分比为1～4％的负极成膜添加剂和重量百分比为1～4％的电解液阻燃剂；正极成膜添加剂为四苯基硼锂、二氟代苯、三氰基均三嗪、丁二醇硫酸酯的混合物；负极成膜添加剂为丙磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯的混合物；电解液阻燃剂为磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、六甲基膦腈、三(2，2，2-三氟乙基)亚磷酸酯的混合物；隔膜为聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合隔膜，隔膜的厚度为8μm～25μm，其孔隙率30％～45％。
实施例二
一种锂离子电池负极，包括负极集流体以及设在负极集流体表面的负极涂层，所述负极涂层的D002峰的半高宽W范围在0.17°，负极涂层的压实密度ρ范围在1.8g/m3，且半高宽W和压实密度ρ乘积范围在0.30。所述负极涂层包括石墨、导电剂和粘结剂；负极集流体为厚度5μm～15μm的镍箔。所述石墨包括人造石墨、天然石墨的混合物，石墨与负极涂层的质量比为92～97∶100。所述石墨的平均粒径D50为25μm。所述粘结剂为聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸的混合物；所述粘结剂与负极涂层的质量比为2～5∶100。所述导电剂为导电石墨、碳纤维、石墨烯中的混合物；所述粘结剂与负极涂层的质量比为0.5～3∶100。
本发明还提供了一种利用上述锂离子电池负极制备的锂离子电池，包括本发明所提供的锂离子电池负极、锂离子电池正极、电解液及隔膜。所述锂离子电池正极包括正极涂层和正极集流体，正极涂层包括含锂金属氧化物、导电剂和粘结剂；含锂金属氧化物为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂的混合物；含锂金属氧化物与正极涂层的质量比为90～98∶100；粘结剂为聚四氟乙烯之一；粘结剂与正极涂层的质量比为1～8∶100；导电剂为导电炭黑、导电石墨、碳纤维、纳米碳管、石墨烯的混合物；导电剂与正极涂层的质量比为0.5～2∶100。所述电解液包括锂盐、非水溶剂、电解液添加剂；所述锂盐为四氟硼锂、二亚胺锂、双草酸硼锂、高氯酸锂的混合物；所述非水溶剂包括链状碳酸酯和环状碳酸酯；链状碳酸酯为碳酸二丙酯、碳酸乙丙酯的混合物；环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯的混合物；所述电解液添加剂包括重量百分比为1～4％的正极成膜添加剂、重量百分比为1～4％的负极成膜添加剂和重量百分比为1～4％的电解液阻燃剂；正极成膜添加剂为四苯基硼锂、丁二醇硫酸酯的混合物；负极成膜添加剂为丙磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯的混合物；电解液阻燃剂为磷酸三乙酯、六甲基膦腈的混合物；隔膜为单层聚丙烯隔膜，隔膜的厚度为8μm～25μm，其孔隙率30％～45％。
实施例三
一种锂离子电池负极，包括负极集流体以及设在负极集流体表面的负极涂层，所述负极涂层的D002峰的半高宽W范围在0.14°，负极涂层的压实密度ρ范围在1.45g/m3，且半高宽W和压实密度ρ乘积范围在0.20。所述负极涂层包括石墨、导电剂和粘结剂；负极集流体为厚度5μm～15μm的高分子导电膜。所述石墨包括中间项碳微球和硅碳负极的混合物，石墨与负极涂层的质量比为92～97∶100。所述石墨的平均粒径D50为15μm。所述粘结剂为羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚偏二氟乙烯的混合物；所述粘结剂与负极涂层的质量比为2～5∶100。所述导电剂为导电炭黑、导电石墨的混合物；所述粘结剂与负极涂层的质量比为0.5～3∶100。
本发明还提供了一种利用上述锂离子电池负极制备的锂离子电池，包括本发明所提供的锂离子电池负极、锂离子电池正极、电解液及隔膜。所述锂离子电池正极包括正极涂层和正极集流体，正极涂层包括含锂金属氧化物、导电剂和粘结剂；含锂金属氧化物为镍钴锰酸锂、磷酸铁锂和镍钴铝酸锂的混合物；含锂金属氧化物与正极涂层的质量比为90～98∶100；粘结剂为聚四氟乙烯；粘结剂与正极涂层的质量比为1～8∶100；导电剂为碳纤维、纳米碳管、石墨烯的混合物；导电剂与正极涂层的质量比为0.5～2∶100。所述电解液包括锂盐、非水溶剂、电解液添加剂；所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼锂、二亚胺锂的混合物；所述非水溶剂包括链状碳酸酯和环状碳酸酯；链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯的混合物；环状碳酸酯为碳酸丁烯酯、丁基内酯的混合物；所述电解液添加剂包括重量百分比为1～4％的正极成膜添加剂、重量百分比为1～4％的负极成膜添加剂和重量百分比为1～4％的电解液阻燃剂；正极成膜添加剂为三氰基均三嗪、丁二醇硫酸酯中的混合物；负极成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯的混合物；电解液阻燃剂为磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、三(2，2，2-三氟乙基)亚磷酸酯的混合物；隔膜为单层聚乙烯隔膜，隔膜的厚度为8μm～25μm，其孔隙率30％～45％。
实施例四
一种锂离子电池负极，包括负极集流体以及设在负极集流体表面的负极涂层，所述负极涂层的D002峰的半高宽W范围在0.11°，负极涂层的压实密度ρ范围在1.36g/m3，所述半高宽W和压实密度ρ乘积范围在0.15。所述负极涂层包括石墨、导电剂和粘结剂；负极集流体为厚度5μm～15μm的镍箔。所述石墨包括天然石墨、表面改性石墨和硅碳负极的混合物，石墨与负极涂层的质量比为92～97∶100。所述石墨的平均粒径D50为10μm。所述粘结剂为聚偏二氟乙烯；所述粘结剂与负极涂层的质量比为2～5∶100。所述导电剂为导电炭黑、导电石墨的混合物；所述粘结剂与负极涂层的质量比为0.5～3∶100。
本发明还提供了一种利用上述锂离子电池负极制备的锂离子电池，包括本发明所提供的锂离子电池负极、锂离子电池正极、电解液及隔膜。所述锂离子电池正极包括正极涂层和正极集流体，正极涂层包括含锂金属氧化物、导电剂和粘结剂；含锂金属氧化物为钴酸锂；含锂金属氧化物与正极涂层的质量比为90～98∶100；粘结剂为聚偏二氟乙烯；粘结剂与正极涂层的质量比为1～8∶100；导电剂为导电炭黑；导电剂与正极涂层的质量比为0.5～2∶100。所述电解液包括锂盐、非水溶剂、电解液添加剂；所述锂盐为双草酸硼锂；所述非水溶剂包括链状碳酸酯和环状碳酸酯；链状碳酸酯为碳酸二乙酯；环状碳酸酯为碳酸丁烯酯；所述电解液添加剂包括重量百分比为1～4％的正极成膜添加剂、重量百分比为1～4％的负极成膜添加剂和重量百分比为1～4％的电解液阻燃剂；正极成膜添加剂为三氰基均三嗪；负极成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯；电解液阻燃剂为三(2，2，2-三氟乙基)亚磷酸酯；隔膜为聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合隔膜，隔膜的厚度为8μm～25μm，其孔隙率30％～45％。
实施例五
一种锂离子电池负极，包括负极集流体以及设在负极集流体表面的负极涂层，所述负极涂层的D002峰的半高宽W范围在0.12°，负极涂层的压实密度ρ范围在1.8g/m3，且半高宽W和压实密度ρ乘积范围在0.22。所述负极涂层包括石墨、导电剂和粘结剂；负极集流体为厚度5μm～15μm的高分子导电膜。所述石墨包括天然石墨、中间项碳微球和硅碳负极的混合物，石墨与负极涂层的质量比为92～97∶100。所述石墨的平均粒径D50为23μm。所述粘结剂为聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚酰亚胺的混合物；所述粘结剂与负极涂层的质量比为2～5∶100。所述导电剂为导电炭黑、导电石墨、碳纤维、纳米碳管和石墨烯的混合物；所述粘结剂与负极涂层的质量比为0.5～3∶100。
本发明还提供了一种利用上述锂离子电池负极制备的锂离子电池，包括本发明所提供的锂离子电池负极、锂离子电池正极、电解液及隔膜。所述锂离子电池正极包括正极涂层和正极集流体，正极涂层包括含锂金属氧化物、导电剂和粘结剂；含锂金属氧化物为镍钴铝酸锂；含锂金属氧化物与正极涂层的质量比为90～98∶100；粘结剂为聚四氟乙烯；粘结剂与正极涂层的质量比为1～8∶100；导电剂为纳米碳管；导电剂与正极涂层的质量比为0.5～2∶100。所述电解液包括锂盐、非水溶剂、电解液添加剂；所述锂盐为双草酸硼锂；所述非水溶剂包括链状碳酸酯和环状碳酸酯；链状碳酸酯为碳酸二甲酯；环状碳酸酯为碳酸乙烯酯；所述电解液添加剂包括重量百分比为1～4％的正极成膜添加剂、重量百分比为1～4％的负极成膜添加剂和重量百分比为1～4％的电解液阻燃剂；正极成膜添加剂为四苯基硼锂；负极成膜添加剂为丙磺酸内酯；电解液阻燃剂为磷酸三甲酯；隔膜为单层聚乙烯隔膜，隔膜的厚度为8μm～25μm，其孔隙率30％～45％。
实施例六
一种锂离子电池负极，包括负极集流体以及设在负极集流体表面的负极涂层，所述负极涂层的D002峰的半高宽W范围在0.14°，负极涂层的压实密度ρ范围在1.5g/m3，且半高宽W和压实密度ρ乘积范围在0.21。所述石墨为人造石墨，石墨与负极涂层的质量比为92～97∶100。所述石墨的平均粒径D50为15.2μm。
实施例七
一种锂离子电池负极，包括负极集流体以及设在负极集流体表面的负极涂层，所述负极涂层的D002峰的半高宽W范围在0.11°，负极涂层的压实密度ρ范围在1.1g/m3，且半高宽W和压实密度ρ乘积范围在0.12。所述石墨为人造石墨，石墨与负极涂层的质量比为92～97∶100。所述石墨的平均粒径D50为5.1μm。
实施例七
一种锂离子电池负极，包括负极集流体以及设在负极集流体表面的负极涂层，所述负极涂层的D002峰的半高宽W范围在0.17°，负极涂层的压实密度ρ范围在1.47g/m3，且半高宽W和压实密度ρ乘积范围在0.25。所述石墨为人造石墨，石墨与负极涂层的质量比为92～97∶100。所述石墨的平均粒径D50为24.8μm。
实施例八
一种锂离子电池负极，包括负极集流体以及设在负极集流体表面的负极涂层，所述负极涂层的D002峰的半高宽W范围在0.15°，负极涂层的压实密度ρ范围在1.53g/m3，且半高宽W和压实密度ρ乘积范围在0.23。所述石墨为天然石墨，石墨与负极涂层的质量比为92～97∶100。所述石墨的平均粒径D50为15.5μm。
实施例九
一种锂离子电池负极，包括负极集流体以及设在负极集流体表面的负极涂层，所述负极涂层的D002峰的半高宽W范围在0.13°，负极涂层的压实密度ρ范围在1.40g/m3，且半高宽W和压实密度ρ乘积范围在0.18。所述石墨为中间相碳微球，石墨与负极涂层的质量比为92～97∶100。所述石墨的平均粒径D50为14.8μm。
实施例十
一种锂离子电池负极，包括负极集流体以及设在负极集流体表面的负极涂层，所述负极涂层的D002峰的半高宽W范围在0.15°，负极涂层的压实密度ρ范围在1.50g/m3，且半高宽W和压实密度ρ乘积范围在0.23。所述石墨为表面改性石墨，石墨与负极涂层的质量比为92～97∶100。所述石墨的平均粒径D50为15.3μm。
实施例十一
一种锂离子电池负极，包括负极集流体以及设在负极集流体表面的负极涂层，所述负极涂层的D002峰的半高宽W范围在0.16°，负极涂层的压实密度ρ范围在1.58g/m3，且半高宽W和压实密度ρ乘积范围在0.25。所述石墨为硅碳负极，石墨与负极涂层的质量比为92～97∶100。所述石墨的平均粒径D50为14.2μm。
示例1
一种锂离子电池负极，包括负极集流体以及设在负极集流体表面的负极涂层，所述负极涂层的D002峰的半高宽W范围在0.17°，负极涂层的压实密度ρ范围在1.53g/m3，且半高宽W和压实密度ρ乘积范围在0.26。所述石墨为硅碳负极，石墨与负极涂层的质量比为92～97∶100。所述石墨的平均粒径D50为15.0μm。
示例2
一种锂离子电池负极，包括负极集流体以及设在负极集流体表面的负极涂层，所述负极涂层的D002峰的半高宽W范围在0.18°，负极涂层的压实密度ρ范围在1.5g/m3，且半高宽W和压实密度ρ乘积范围在0.27。所述石墨为天然石墨，石墨与负极涂层的质量比为92～97∶100。所述石墨的平均粒径D50为15.2μm。
示例3
一种锂离子电池负极，包括负极集流体以及设在负极集流体表面的负极涂层，所述负极涂层的D002峰的半高宽W范围在0.11°，负极涂层的压实密度ρ范围在2.00g/m3，且半高宽W和压实密度ρ乘积范围在0.22。所述石墨为表面改性石墨，石墨与负极涂层的质量比为92～97∶100。所述石墨的平均粒径D50为15.0μm。
需要注意的是本发明中的负极涂层的半高宽通过使用X射线衍射分析仪得到。石墨的D50可使用激光衍射粒度分布测量仪测量出粒径分布，使用体积分布的中位值D50表示平均粒径。负极涂层的压实密度ρ＝m/v。m为负极涂层的重量，v为负极涂层的体积。
实验例
标准充电：标准大气压，环境温度25℃±2℃，相对湿度为45％～80％的条件下(以下测试均在该环境条件下)，以1C5A充电，当电池端电压达到充电限制电压4.2V时，改为恒压充电，直到充电电流小于或等于0.01C5A后停止充电
电池首次放电效率％：电池第一次放电的总容量与第一次充电的总容量比值。
瞬间倍率放电性能：电池标准充电后，记录电池恒电流20C放电5S时的电压降U。
大电流放电循环性能：电池标准充电后，搁置30min，以10C倍率放电至截止电压2.75V，搁置30min，以此模式循环直至电池容量低于初始容量的80％时的循环次数N。
通过上述方法对本发明的实施例六至实施例十一，示例1至示例3进行检测，检测结果如下表：
由上述表格中的相关参数可知，通过合理设置负极材料半高宽与压实密度数值的大小，使W×ρ在0.12～0.30之间，可以最大限度提高负极材料的电化学反应活性，不仅提高了负极材料的首次容量发挥，而且提高了电池的瞬间放电倍率性能和大电流放电循环性能。
另外，通过上述表格中的示例1可以看出虽然设置的负极材料半高宽和压实密度数值在合理范围内，但是由于W×ρ的数值偏离了0.12～0.30，负极材料的晶型结构和制作工艺之间未能达到动态平衡，使负极材料嵌入和脱出锂离子的能力和电子导电以及离子导电性能不匹配，结果显示为首次效率低，瞬间放电倍率性能差和大电流放电循环性能差。同样在示例2和示例3中，无论是负极材料半高宽还是压实密度数值超出设计数值，不管W×ρ的数值是否落在0.12～0.30之间，电池的综合性性能都有显著下降。
需要说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种锂离子电池负极，该负极包括负极集流体以及设在负极集流体表面的负极涂层，其特征在于：所述负极涂层的D002峰的半高宽W范围在0.11°～0.17°，负极涂层的压实密度ρ范围在1.1g/m3～1.8g/m3，且半高宽W和压实密度ρ乘积范围在0.12～0.30。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极，其特征在于：所述半高宽W和压实密度ρ乘积范围在0.15～0.30。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极，其特征在于：所述负极涂层包括石墨、导电剂和粘结剂；负极集流体为厚度5μm～15μm的铜箔、镍箔或者高分子导电膜之一。
4.根据权利要求3所述的一种锂离子电池负极，其特征在于：所述石墨包括人造石墨、天然石墨、表面改性石墨、中间项碳微球和硅碳负极中的一种或几种的混合物，石墨与负极涂层的质量比为92～97∶100。
5.根据权利要求4所述的一种锂离子电池负极，其特征在于：所述石墨的平均粒径D50为5μm～25μm。
6.根据权利要求3所述的一种锂离子电池负极，其特征在于：所述粘结剂为羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚酰亚胺中的一种或者几种的混合物；所述粘结剂与负极涂层的质量比为2～5∶100。
7.根据权利要求3所述的一种锂离子电池负极，其特征在于：所述导电剂为导电炭黑、导电石墨、碳纤维、纳米碳管、石墨烯中的一种或者几种混合物；所述粘结剂与负极涂层的质量比为0.5～3∶100。
8.一种锂离子电池，其特征在于：包括权利要求1-7中任一项所述的锂离子电池负极、锂离子电池正极、电解液及隔膜。
9.根据权利要求8所述的一种锂离子电池，其特征在于：所述锂离子电池正极包括正极涂层和正极集流体，正极涂层包括含锂金属氧化物、导电剂和粘结剂；
含锂金属氧化物为镍钴锰酸锂、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和镍钴铝酸锂中的一种或者几种混合物；含锂金属氧化物与正极涂层的质量比为90～98∶100；
粘结剂为聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯之一；粘结剂与正极涂层的质量比为1～8∶100；
导电剂为导电炭黑、导电石墨、碳纤维、纳米碳管、石墨烯中的一种或者几种混合物；导电剂与正极涂层的质量比为0.5～2∶100。
10.根据权利要求8所述的一种锂离子电池，其特征在于：所述电解液包括锂盐、非水溶剂、电解液添加剂；
所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼锂、二亚胺锂、双草酸硼锂、双氟草酸硼锂、高氯酸锂的一种或者几种混合物；
所述非水溶剂包括链状碳酸酯和环状碳酸酯；链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸乙丙酯中的一种或者几种混合物；环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、丁基内酯中的一种或者几种混合物；
所述电解液添加剂包括重量百分比为1～4％的正极成膜添加剂、重量百分比为1～4％的负极成膜添加剂和重量百分比为1～4％的电解液阻燃剂；正极成膜添加剂为四苯基硼锂、二氟代苯、三氰基均三嗪、丁二醇硫酸酯中的一种或者几种混合物；负极成膜添加剂为丙磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的一种或者几种混合物；电解液阻燃剂为磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、六甲基膦腈、三(2，2，2-三氟乙基)亚磷酸酯中的一种或者几种混合物；
隔膜为聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合隔膜、单层聚丙烯隔膜或单层聚乙烯隔膜之一，隔膜的厚度为8μm～25μm，其孔隙率30％～45％。
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