CN110911637B - 一种负极片、其制备方法和锂离子电池 - Google Patents

一种负极片、其制备方法和锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种负极片、其制备方法和锂离子电池，负极片包括负极集流体，负极集流体上涂布有负极浆料形成负极涂膜区，负极涂膜区的至少一侧边缘涂布有绝缘浆料形成绝缘涂膜区，绝缘涂膜区和负极涂膜区毗邻或部分互溶；绝缘涂膜区远离负极涂膜区的一侧边缘留有用于形成负极极耳的负极空白区，绝缘涂膜区位于负极极耳的根部。本发明在负极涂膜区的边缘增设绝缘涂膜区，可防止负极片边缘漏箔或厚边起鼓，并且可增强负极极耳根部的刚性轻度，防止负极极耳打皱和下塌，规避负极极耳翻折倒插至电芯内部覆盖负极材料导致的电池潜在析锂风险，并在极耳成型、卷绕或者叠片组装时提高工艺的操作性，降低不良，提高生产优率和生产效率。

Description

一种负极片、其制备方法和锂离子电池
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种负极片、其制备方法和锂离子电池。
背景技术
由于锂离子电池具有高电压、高能量密度、高循环寿命、低自放电率、重量轻和无记忆效应等优点，其在各种领域实现了广泛的应用。随着用电设备对锂离子电池容量要求的不断提高，人们对锂离子电池能量密度提升的期望越来越高。除了传统的数码产品以外，储能设备、电动工具和电动汽车等也在不断开发出质量更轻、体积更小、输出电压和功率密度更高的锂离子电池，发展高能量密度的锂离子电池是锂电池行业的重要研发方向。
为了设计制造具有更高能量密度的锂离子电池，使用更轻薄的集流体是一个趋势。目前的集流体大多数采用厚度8μm及以上的铜箔，更薄的铜箔需要做到6μm及以下，但是铜箔质地轻软，厚度减小到6μm及以下之后，超薄铜箔涂布留白区容易打皱，极耳成型后极耳下塌严重，进而在多极耳的电池卷绕或者叠片组装时出现铜极耳翻折到电芯内部的问题，导致在裸电芯短路测试时正负极直接短路或者是后期电池析锂等安全问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种负极片、其制备方法和锂离子电池，来解决超薄集流体容易皱的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种负极片，包括负极集流体，所述负极集流体上涂布有负极浆料形成负极涂膜区，所述负极涂膜区的至少一侧边缘涂布有绝缘浆料形成绝缘涂膜区，所述绝缘涂膜区和所述负极涂膜区毗邻或部分互溶；
所述绝缘涂膜区远离所述负极涂膜区的一侧边缘留有用于形成负极极耳的负极空白区，所述绝缘涂膜区位于所述负极极耳的根部。
可选的，绝缘涂膜区位于负极涂膜区的长边一侧，所述绝缘涂膜区和所述负极涂膜区的互溶部分的宽度为0-2mm，所述负极集流体的厚度小于或等于6μm。
可选的，所述绝缘浆料包括第一粘结剂和无机填料，所述第一粘结剂和无机填料的质量比为1：(0-0.5)。
可选的，所述第一粘结剂为热固性粘结剂或UV固性粘结剂，所述热固性粘剂为热固性树脂，所述UV固性粘结剂为UV固性树脂；
所述无机填料为不参与所述粘结剂固化反应的无机惰性填料。
可选的，所述热固性树脂为酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺－甲醛树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯、聚酰亚胺中的至少一种。
可选的，所述UV固性树脂为环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、含有烯腈官能基丙烯酸酯、有机硅/氟光固化树脂中的至少一种。
可选的，所述无机惰性填料为氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化钛中的至少一种。
一种负极片的制备方法，包括以下步骤：
将负极浆料涂布于负极集流体上形成负极涂膜区，在所述负极涂膜区的至少一侧边缘涂布绝缘浆料形成绝缘涂膜区；
通过烘烤使所述负极浆料和所述绝缘浆料干燥，干燥后所述绝缘涂膜区和所述负极涂膜区毗邻或部分互溶，获得负极片；
其中，所述绝缘涂膜区远离所述负极涂膜区的一侧边缘留有用于形成负极极耳的负极空白区。
可选的，所述获得负极片，之后还包括：
将所述负极片辊压至预定厚度；
将预定厚度的所述负极片进行极耳成型，获得带有负极极耳的负极片；
其中，所述绝缘涂膜区位于所述负极极耳的根部。
可选的，所述烘烤步骤的烘烤温度为80-120℃，烘烤时间为1-5min。。
一种锂离子电池，包括如前所述的负极片或如前所述的制备方法制得的负极片。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明实施例提供的负极片，在负极涂膜区的边缘增设绝缘涂膜区，可防止负极片边缘漏箔或厚边起鼓，并且可增强负极极耳根部的刚性轻度，防止负极极耳打皱和下榻，规避负极极耳翻折倒插至电芯内部覆盖负极材料导致的电池潜在析锂风险，并在极耳成型、卷绕或者叠片组装时提高工艺的操作性，降低不良，提高生产优率和生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例一提供的负极片的结构示意图。
图2为本发明实施例二提供的带有负极极耳的负极片的结构示意图。
图示说明：1、负极集流体；11、负极极耳；2、负极涂膜区；3、绝缘涂膜区。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
本实施例一提供了一种负极片，所述负极片的边缘的刚性强度高。
请参考图1，负极片包括负极集流体1，负极集流体1上涂布有负极浆料形成负极涂膜区2，负极涂膜区2的至少一侧边缘涂布有绝缘浆料形成绝缘涂膜区3，绝缘涂膜区3和负极涂膜区2毗邻或部分互溶。
绝缘涂膜区3远离负极涂膜区2的一侧边缘留有用于形成负极极耳11的负极空白区，绝缘涂膜区3位于负极极耳11的根部。
本发明实施例提供的负极片，在负极涂膜区2的边缘增设绝缘涂膜区3，可防止负极片边缘漏箔或厚边起鼓，并且可增强负极极耳11根部的刚性轻度，防止负极极耳11打皱和下榻，规避负极极耳11翻折倒插至电芯内部覆盖负极材料导致的电池潜在析锂风险，并在极耳成型、卷绕或者叠片组装时提高工艺的操作性，降低不良，提高生产优率和生产效率。
具体的，负极集流体1为金属箔，优选为铜箔。
具体的，绝缘涂膜区3位于负极涂膜区2的长边一侧，绝缘涂膜区3和负极涂膜区2的互溶部分的宽度为0-2mm。本发明在金属集流体上涂布负极浆料和绝缘浆料后，需要将金属集流体放置于烘箱中通过烘烤负极浆料和绝缘浆料干燥。通过调整绝缘浆料比例和烘箱参数，可控制绝缘涂膜区3和负极涂膜区2的边缘互溶部分的宽度。
在本发明实施例中，绝缘浆料包括第一粘结剂和无机填料，第一粘结剂和无机填料的质量比为1：(0-0.5)。进一步的，绝缘浆料还包括水，第一粘接剂、无机填料和水的质量比优选为1:0.2:6。
其中，第一粘结剂为热固性粘结剂或UV固性粘结剂，热固性粘剂为热固性树脂，UV固性粘结剂为UV固性树脂。所述热固性树脂为酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺－甲醛树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯、聚酰亚胺中的至少一种，优选为有机硅树脂。所述UV固性树脂为环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、含有烯腈官能基丙烯酸酯、有机硅/氟光固化树脂中的至少一种，优选为有机硅光固化树脂。
无机填料为不参与粘结剂固化反应的无机惰性填料。所述无机惰性填料为氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化钛中的至少一种，优选为氧化铝。无机填料可提高绝缘浆料的固含量，降低成本，还可改善绝缘浆料的性能。由于无机填料不参与粘结剂的固化反应，因此其可降低固化收缩率，从而使绝缘浆料形成致密的绝缘层，无机填料还可提高绝缘层的内部附着力、刚性和耐磨性等。
在本发明实施例中，负极浆料包括以下质量份数的组分：负极材料94份，负极导电剂2份，第二粘结剂2份、负极分散剂2份和水50份。
具体的，负极材料包括硅基材料或硅基材料和碳材料的组合。硅基材料和碳材料的组合中，硅基材料和碳材料的质量比为9：1，硅基材料优选为氧化亚硅，碳材料优选为人造石墨。
具体的，负极导电剂优选为SP(导电炭黑)，第二粘结剂优选为SBR(丁苯橡胶)，负极分散剂优选为CMC(羧甲基纤维素)。
本发明实施例提供的负极片，在负极涂膜区2的边缘增设绝缘涂膜区3，可防止负极片边缘漏箔或厚边起鼓，并且可增强负极极耳11根部的刚性轻度，防止负极极耳11打皱和下榻，规避负极极耳11翻折倒插至电芯内部覆盖负极材料导致的电池潜在析锂风险，并在极耳成型、卷绕或者叠片组装时提高工艺的操作性，降低不良，提高生产优率和生产效率。进一步的，本发明实施例还在负极浆料中加入无机填料，改善绝缘浆料的性能，提高绝缘浆料的内部附着力、刚性和耐磨性等。
实施例二
本发明实施例提供了一种负极片的制备方法，用于制备实施例一所述的负极片。
所述制备方法包括以下步骤：
将负极浆料涂布于负极集流体1上形成负极涂膜区2，在负极涂膜区2的至少一侧边缘涂布绝缘浆料形成绝缘涂膜区3；
通过烘烤使负极浆料和绝缘浆料干燥，干燥后绝缘涂膜区3和负极涂膜区2毗邻或部分互溶，获得负极片；
其中，绝缘涂膜区3远离负极涂膜区2的一侧边缘留有用于形成负极极耳11的负极空白区。
在本发明实施例所述的制备方法中，烘烤步骤的烘烤温度为80-120℃，烘烤时间为1-5min。更优选的，烘烤温度为100℃，烘烤时间为2min。当绝缘浆料中的第一粘接剂为UV固性粘接剂时，烘烤步骤在UV光照下进行。
在本发明实施例所述的制备方法中，负极浆料和绝缘浆料的组分和前述相同，在此不再赘述。负极浆料通过以下步骤制得：将前述负极材料、负极导电剂、第二粘结剂、负极分散剂和水按照比例混合均匀均匀，获得负极浆料。类似的，绝缘浆料通过以下步骤制得：将前述第一粘结剂、无机填料和水按照质量比1:0.2:6混合均匀，获得绝缘浆料。
进一步的，所述获得负极片，之后还包括：
将负极片辊压至预定厚度；
将预定厚度的负极片进行极耳成型，获得带有负极极耳11的负极片；
其中，绝缘涂膜区3位于负极极耳11的根部。
图2展示了极耳成型后带有负极极耳11的负极片的示意图。
本实施例所述负极片的制备方法与前述负极片是基于同一发明构思的，采用所述制备方法得到的负极片具有前述负极片的性能和效果，在此不再赘述。
实施例三
本实施例三提供了一种锂离子电池和其制备方法，锂离子电池包括实施一所述的负极片和实施二所述的制备方法制得的负极片。
所述锂离子电池包括电池卷芯，电池卷芯内注有电解液。电池卷芯包括依次层叠的正极片、隔离膜和负极片。
正极片包括正极集流体，正极集流体上涂布有正极浆料形成正极涂膜区。正极集流体优选为铝箔。
正极浆料包括以下质量份数的组分：正极材料96份、正极导电剂3份、第三粘结剂1份和NMP(N-甲基吡咯烷酮)30份。其中，正极材料优选为磷酸铁锂，正极导电剂优选为SP，第三粘结剂优选为PVDF(聚偏氟乙烯)。
正极浆料通过以下步骤制得：将前述正极材料、正极导电剂、第三粘结剂和NMP按照比例混合均匀，获得正极浆料。
正极片通过以下步骤制得：
将正极浆料涂于正极集流体上，通过烘烤使正极浆料干燥，正极浆料干燥后在正极集流体上形成正极涂膜区，正极涂膜区的边缘理由用于形成正极极耳的正极空白区，获得正极片；
将正极片辊压至预定厚度，之后将正极片进行极耳成型，获得带有正极极耳的正极片。
锂离子电池通过以下步骤制得：
将带有负极极耳11的负极片、隔离膜和带有正极极耳的正极片依次层叠，进行叠片和卷绕操作，获得电池卷芯；
向电池卷芯中加入电解液，获得锂离子电池。
本实施例提供的锂离子电池，制备简单，生产优率和效率高，避免了负极片漏箔和极耳下榻形变等风险，安全性能高。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种负极片，其特征在于，包括负极集流体，所述负极集流体上涂布有负极浆料形成负极涂膜区，所述负极涂膜区的至少一侧边缘涂布有绝缘浆料形成绝缘涂膜区，所述绝缘涂膜区和所述负极涂膜区部分互溶；
所述绝缘涂膜区远离所述负极涂膜区的一侧边缘留有用于形成负极极耳的负极空白区，所述绝缘涂膜区位于所述负极极耳的根部；
所述绝缘涂膜区位于负极涂膜区的长边一侧，所述绝缘涂膜区和所述负极涂膜区的互溶部分的宽度为 0-2mm，所述负极集流体的厚度小于或等于6μm；
所述绝缘浆料包括第一粘结剂和无机填料，所述第一粘结剂和无机填料的质量比为1：（0-0.5）；
所述第一粘结剂为热固性粘结剂或 UV 固性粘结剂，所述热固性粘剂为热固性树脂，所述UV 固性粘结剂为UV 固性树脂。
2.根据权利要求 1 所述的负极片，其特征在于，所述无机填料为不参与所述粘结剂固化反应的无机惰性填料。
3.根据权利要求 1 所述的负极片，其特征在于，所述热固性树脂为酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺－甲醛树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯、聚酰亚胺中的至少一种。
4.根据权利要求 1 所述的负极片，其特征在于，所述UV 固性树脂为环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、含有烯腈官能基丙烯酸酯、有机硅/氟光固化树脂中的至少一种。
5.根据权利要求 2 所述的负极片，其特征在于，所述无机惰性填料为氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化钛中的至少一种。
6.一种如权利要求 1 至 5 任一项所述的负极片的制备方法，其特征在于， 包括以下步骤：
将负极浆料涂布于负极集流体上形成负极涂膜区，在所述负极涂膜区的至少一侧边缘涂布绝缘浆料形成绝缘涂膜区；
通过烘烤使所述负极浆料和所述绝缘浆料干燥，干燥后所述绝缘涂膜区和所述负极涂膜区部分互溶，获得负极片；
其中，所述绝缘涂膜区远离所述负极涂膜区的一侧边缘留有用于形成负极极耳的负极空白区。
7.根据权利要求 6 所述的一种负极片的制备方法，其特征在于，所述获得负极片，之后还包括：
将所述负极片辊压至预定厚度；
将预定厚度的所述负极片进行极耳成型，获得带有负极极耳的负极片； 其中，所述绝缘涂膜区位于所述负极极耳的根部；
所述烘烤步骤的烘烤温度为 80-120℃，烘烤时间为 1-5 min。
8.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求 1-5 任一权利要求所述
的负极片或权利要求 6-7 任一权利要求所述的制备方法制得的负极片。
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