CN112103510A - 负极集流体、负极片、锂离子电池及电池模组 - Google Patents

负极集流体、负极片、锂离子电池及电池模组 Download PDF

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Abstract

本发明涉及锂离子电池负极技术领域，具体提供一种负极集流体、负极片、锂离子电池及电池模组。所述负极集流体包括基体层和层叠叠设于所述基体层表面的涂层；所述涂层中含有粘结剂和导电剂；所述涂层通过所述粘结剂与所述基体层粘附在一起；所述粘结剂包括丙烯酰胺改性的聚偏二氟乙烯聚合物。本发明的负极集流体中，涂层与基体层之间的粘结面积较大，且粘结强度高，整个集流体表现出较低的阻抗特性。

Description

负极集流体、负极片、锂离子电池及电池模组
技术领域
本发明涉及锂离子电池负极技术领域，特别涉及负极集流体、负极片、锂离子电池及电池模组。
背景技术
随着电动车对功率性能的要求不断提高，低阻抗、高功率的动力电池已经成为目前国际国内各锂电厂商的重点研发方向。低阻抗电池的开发主旨是降低极片粘结剂的使用量，提高负极涂层与铜箔的粘结强度，这样可以有效改善极片本体阻抗与极片涂层与集流体之间的接触内阻，可有效提高电池的功率性能。因此，采用新型低阻抗粘结剂及开发新型低阻抗极片越来越受到各锂电厂商的重视。
目前投放市场的动力软包锂离子二次电池负极片一般是将负极浆料直接涂覆在光铜箔上，铜箔与负极材料层的粘结强度较小，在后续电池循环过程中，随着负极片内应力的不断释放，负极片不断膨胀，负极材料层与铜箔界面接触面积逐渐减小，造成电池的欧姆极化不断加剧，循环衰减率加大，功率性能降低，严重影响了电池的循环寿命及日历寿命。
发明内容
本发明提供一种负极集流体，旨在至少解决现有负极材料层与铜箔结合粘结性能差导致锂离子电池欧姆极化大、循环衰减快、功率性能不佳等问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
负极集流体，所述负极集流体包括基体层和层叠叠设于所述基体层表面的涂层；
所述涂层中含有粘结剂和导电剂；所述涂层通过所述粘结剂与所述基体层粘附在一起；
所述粘结剂包括丙烯酰胺改性的聚偏二氟乙烯聚合物。
相应地，提供一种负极片，该负极片包括负极集流体和层叠叠设于所述负极集流体表面的负极材料层，所述负极集流体为上述所述的负极集流体。
进一步地，提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括负极片，所述负极片为上述所述的负极片。
以及，进一步地，提供一种电池模组，该电池模组包括若干锂离子电池，所述锂离子电池为如上所述的锂离子电池。
本发明的有益技术效果为：
相对于现有技术，本发明提供的负极集流体，由于在基体层表面形成一层涂层，并且涂层包含了丙烯酰胺改性的聚偏二氟乙烯聚合物，丙烯酰胺极性较强，对铜箔粘结强度高，且亲水性强，则丙烯酰胺可部分溶于负极浆料中的水中，可与负极浆料中的粘结剂形成“铆接”作用，可以有效提高涂层与基体层之间的粘结面积与粘结强度，同时由于涂层中含有导电剂，可以降低负极本体阻抗。
本发明提供的负极片，由于基体层表面具有一层涂层，且该涂层中含有丙烯酰胺改性的聚偏二氟乙烯聚合物，使得负极材料层与基体层之间具有一个过渡性的涂层，并且该涂层与基体层有良好的粘结强度，同时由于涂层中含有导电剂，可以有效降低负极片的本体阻抗。
本发明提供的锂离子电池、电池模组，由于均使用上述的负极片，且上述涂层和基体层之间具有良好粘结强度、负极片具有较低的本体阻抗，因而锂离子电池具有较小的欧姆极化、较高的循环性能和功率性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。此外，这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。其中：
图1为本发明负极集流体结构示意图；
图2为本发明负极集流体又一结构示意图；
图3为本发明图1的负极集流体涂布得到的负极片结构示意图；
图4为本发明图2的负极集流体涂布得到的负极片又一结构示意图；
图5为本发明实施例1的负极集流体扫描电镜图；
图6为本发明实施例1～4及对比例的循环曲线；
其中，
1-负极集流体，11-基体层，12-涂层；
2-负极片，21-负极材料层。
具体实施方式
为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明公开实施例的附图，对本发明公开实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
显然，所描述的实施例是本发明公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
除非另做定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常含义。本发明所使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区别不同的组成部分。
当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以直接或间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对技术方案的限制。
同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示至少存在一个。“多个”的含义是两个或者两个以上，除非另有明确具体的限定。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
本申请涉及多个发明方案，其中，第一发明方案为一种负极集流体。
请参阅图1或图2，该负极集流体1包括基体层11和层叠叠设于基体层11表面的涂层12；该涂层12中含有粘结剂和导电剂，由粘结剂将涂层12与基体层11进行粘附，同时粘结剂还将涂层12中的导电剂等其他成分牢固束缚在基体层11的表面。
涂层11中的粘结剂至少包括丙烯酰胺改性的聚偏二氟乙烯聚合物。
在一些实施例中，上述丙烯酰胺改性的聚偏二氟乙烯聚合物具有如式I所示的通式：
Figure BDA0002642851660000041
其中，R1选自氢、卤素、烷基中的任一种；
式I中，丙烯酰胺单体链段n＝0.001～0.9，偏二氟乙烯链段m＝0.01～0.999，且m+n＝1。丙烯酰胺中的酰胺基与铜箔之间具有较强的相互作用，可增大粘结力。
在一些实施例中，所述丙烯酰胺改性聚偏二氟乙烯聚合物的数均分子量为5000-1500000。
在一些实施例中，所述丙烯酰胺改性聚偏二氟乙烯聚合物中的m＝0.9，n＝0.1，R1为-H；或者m＝0.9，n＝0.1，R1为-CH3；或者m＝0.8，n＝0.2，R1为-C2H5；或者m＝0.7，n＝0.3，R1为-C5H11等。
在一些实施例中，m的取值大于n的取值，即：n＝0.001～0.9，m＝0.01～0.999，m+n＝1，且m＞n。偏二氟乙烯亲油，丙烯酰胺亲水，m>n时，丙烯酰胺改性的聚偏二氟乙烯聚合物偏亲油性，避免底涂层被负极浆料轻易溶解掉。
在一些实施例中，涂层12的厚度选自0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.5μm、0.8μm、1.0μm、1.2μm、1.5μm、1.8μm、2.0μm、2.5μm、3.0μm、3.2μm、3.3μm、3.6μm、3.8μm、4.0μm、4.5μm、5.0μm、5.5μm、5.8μm、6.0μm中的任一厚度，即涂层12为0.1μm～6μm之间的任一厚度。此范围兼顾了能量密度和粘结力，更厚的底涂层会导致能量密度降低，过薄的粘结剂含量会导致粘结力过低。
以涂层12各组分总的质量百分含量为100％计，在一些实施例中，所述丙烯酰胺改性的聚偏二氟乙烯聚合物的含量为0.5％～60％，涂层12中丙烯酰胺改性的聚偏二氟乙烯聚合物的含量过高，超过60％时，导电剂可能团聚导致浆料细度过大，涂布过程中出现拉丝现象，导致涂布失效。
涂层12中含有的导电剂可以提高涂层12的导电性能，降低界面电阻。
在一些实施例中，导电剂包括至少一种导电碳材料和至少一种金属纳米材料，导电碳材料和金属纳米材料的混合导电剂，不仅可以提高导电性能，而且还可以提高涂层12的导热性能、附着性能，同时还能降低界面接触电阻。
在一些实施例中，导电碳材料选自乙炔黑、导电炭黑、碳纤维、单壁碳纳米管、科琴黑中的至少一种。
在一些实施例中，金属纳米材料选自银纳米线、铂纳米线、铂纳米颗粒、铝纳米线、铝纳米颗粒中的至少一种。
以涂层12各组分总的质量百分含量为100％计，在一些实施例中，所述导电剂的含量为1％～90％。此范围兼顾了导电性和粘结力，更高的导电剂含量会降低粘结力，太低的导电剂含量会导致界面电阻增大。
在一些实施例中，以涂层12各组分总的质量百分含量为100％计，所述涂层12含有以下组分：
丙烯酰胺改性的聚偏二氟乙烯聚合物 0.1％～60％；
导电剂 1％～90％；
且导电剂包括至少一种导电碳材料和至少一种金属纳米材料，导电碳材料和金属纳米材料的混合导电剂。
在一些实施例中，涂层12还含有适量的分散剂，分散剂的作用主要是在涂层12原料混合制成浆料时使得原料分散均匀，有利于提高涂层12的涂布均匀性。
本发明的基体层11为铜箔。
在一些实施例中，基体层11的厚度为5μm～20μm。
在一些实施例中，负极集流体1的基体层11两表面均层叠叠设有涂层12。
在应用过程中，可以根据实际需要选择具有单面涂层12的负极集流体1，也可以选择具有双面涂层12的负极集流体1。
该涂层12具有可与铜箔形成较强附着力的官能团，能显著提升与铜箔集流体和负极活性材料之间的粘结力，降低负极材料层中粘结剂使用量，降低负极片的阻抗和电芯内阻。
另外，在该负极集流体1表面涂布负极材料后，得到的负极片组装成锂离子电池时，该涂层12一方面可以提高负极材料层中负极活性材料的含量，另一方面可以有效抑制电池在循环过程中负极材料层与铜箔集流体的剥离速率，抑制负极极片阻抗增长，从而提升锂离子电池的能量密度和循环寿命。
为了获得本申请第一发明方案的负极集流体，本申请提供第二发明方案，即一种负极集流体的制备方法。
该负极集流体的制备方法是获得第一发明方案的负极集流体的一种方法，但是不是唯一的方法。
其中，该负极集流体的制备方法包括以下步骤：
提供具有如式I所示通式的丙烯酰胺改性的聚偏二氟乙烯聚合物、导电剂、溶剂；
将所述丙烯酰胺改性的聚偏二氟乙烯聚合物、导电剂分散于所述溶剂中，得到油系浆料；
将所述油系浆料涂布于基体层11一表面，干燥处理，得到负极集流体；
根据对负极集流体的需要继续将所述油系浆料涂布于基体层11的另一表面，干燥处理，得到双面具有涂层12的负极集流体1。
在一些实施例中，原料还包括分散剂，在制备水系浆料时，可以将分散剂加入其中，以提高各原料的分散均匀性。
在一些实施例中，分散剂为聚丙烯酸、羧甲基纤维素钠等
上述油系浆料的溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)。
油系浆料的粘度范围为(1～3000)mPa·s。
优选地，油系浆料的粘度范围为(10～300)mPa·s。
基于第一和/或第二发明方案，本申请提供第三发明方案，即一种负极片。
请参阅图3、4，该负极片包括负极集流体和涂布于所述负极集流体表面的负极材料层，所述的负极集流体为本申请第二发明方案所述的负极集流体。
而负极材料层中的负极活性材料选自天然石墨、人造石墨、中间相炭微球、钛酸锂、硅基材料和锡基材料等中的至少一种。
基于第一和/或第二和/或第三发明方案，本申请提供第四发明方案，即一种锂离子电池。
该锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜、电解液、外壳、顶盖等。
其中，所述负极片为上述第三发明方案所述的负极片。
而正极片中所涉及的正极活性材料可以是磷酸铁系、钴酸锂系、锰酸锂系、三元系材料等。
隔膜、电解液、外壳、顶盖等均为市面上锂离子电池制造的常规物料，在此不再展开赘述。
基于第一和/或第二和/或第三和/或第四发明方案，本申请提供第五发明方案，即一种电池模组。
该电池模组包括若干锂离子电池，并且所使用的若干锂离子电池是上述第四发明方案的锂离子电池。
在该电池模组中，若干锂离子电池串联或并联或者串并联组合。
基于第一和/或第二和/或第三和/或第四和/或第五发明方案，本申请提供第六发明方案，即一种电池包。
该电池包包括若干电池模组，并且所涉及的电池模组是上述第五发明方案的电池模组，该电池包可以应用于电动汽车，如纯电动汽车(EV)、混合动力汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)等。
基于第一和/或第二和/或第三和/或第四和/或第五和/或第六发明方案，本申请提供第七发明方案，即一种电动汽车。
该电动汽车包括电池包，并且所涉及的电池包是上述第六发明方案所述的电池包。
为了更有效的说明本发明的技术方案及其所产生的效果，下面通过若干例子做进一步的解释说明。
实施例1
一种锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
(1).将10g聚丙烯酸分散剂加入到1000g N-甲基聚吡咯烷酮(NMP)中，在分散罐中搅拌使之溶解；向分散罐中加入45g炭黑，搅拌分散均匀。
(2).向步骤(1)中加入45g丙烯酰胺改性聚偏二氟乙烯(其中，m＝0.6，n＝0.4，R1为-H，搅拌分散均匀，得到粘度为200mPa·s左右的油系浆料。
(3).采用刮刀技术将步骤(2)得到的油系浆料涂布在铜箔基材的一表面，干燥后形成涂层；随后采用相同的方法在所述铜箔基材的另一表面涂布步骤(2)得到的油油系浆料并干燥形成涂层，得到具有双面涂层的负极集流体。其中，涂层的厚度为3μm。
(4).制备负极浆料，提供按照质量比为石墨：Super P:SBR:CMC＝92：3：3：2的负极原料，按照常规负极浆料的制备方法制备负极浆料，将得到的负极浆料涂布在步骤(3)得到的负极集流体表面，经干燥处理，得到负极片。
(5).提供以LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2为正极活性材料的正极片，按照常规软包锂离子电池制造工艺组装成软包锂离子电池。
实施例2
一种锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
(1).将10g聚丙烯酸分散剂加入到1000g NMP中，在分散罐中搅拌使之溶解；向分散罐中加入40g炭黑、5g石墨片，搅拌分散均匀。
(2).向步骤(1)中加入45g丙烯酰胺改性聚偏二氟乙烯(其中，m＝0.7，n＝0.3，R1为-H，搅拌分散均匀，得到粘度为200mPa·s左右的油系浆料。
(3).采用刮刀技术将步骤(2)得到的油系浆料涂布在铜箔基材的一表面，干燥后形成涂层；随后采用相同的方法在所述铜箔基材的另一表面涂布步骤(2)得到的油系浆料并干燥形成涂层，得到具有双面涂层的负极集流体。其中，涂层的厚度为3μm。
(4).制备负极浆料，提供按照质量比为石墨：Super P:SBR:CMC＝92：3：3：2的负极原料，按照常规负极浆料的制备方法制备负极浆料，将得到的负极浆料涂布在步骤(3)得到的负极集流体表面，经干燥处理，得到负极片。
(5).提供以LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2为正极活性材料的正极片，按照常规软包锂离子电池制造工艺组装成软包锂离子电池。
实施例3
一种锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
(1).将10g聚丙烯酸分散剂加入到1000g NMP中，在分散罐中搅拌使之溶解；向分散罐中加入44.7g炭黑，0.3g单壁碳纳米管、0.01g铝粉，搅拌分散均匀。
(2).向步骤(1)中加入45g丙烯酰胺改性聚偏二氟乙烯(其中，m＝0.8，n＝0.2，R1为-H，搅拌分散均匀，得到粘度为200mPa·s左右的油系浆料。
(3).采用刮刀技术将步骤(2)得到的油系浆料涂布在铜箔基材的一表面，干燥后形成涂层；随后采用相同的方法在所述铜箔基材的另一表面涂布步骤(2)得到的油系浆料并干燥形成涂层，得到具有双面涂层的负极集流体。其中，涂层的厚度为3μm。
(4).制备负极浆料，提供按照质量比为石墨：Super P:SBR:CMC＝92：3：3：2的负极原料，按照常规负极浆料的制备方法制备负极浆料，将得到的负极浆料涂布在步骤(3)得到的负极集流体表面，经干燥处理，得到负极片。
(5).提供以LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2为正极活性材料的正极片，按照常规软包锂离子电池制造工艺组装成软包锂离子电池。
实施例4
一种锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
(1).将10g聚丙烯酸分散剂加入到1000g NMP中，在分散罐中搅拌使之溶解；向分散罐中加入45g炭黑，0.05g银纳米线，搅拌分散均匀。
(2).向步骤(1)中加入45g丙烯酰胺改性聚偏二氟乙烯(m＝0.9，n＝0.1，R1为-H，搅拌分散均匀，得到粘度为200mPa·s左右的油系浆料。
(3).采用刮刀技术将步骤(2)得到的油系浆料涂布在铜箔基材的一表面，干燥后形成涂层；随后采用相同的方法在所述铜箔基材的另一表面涂布步骤(2)得到的油系浆料并干燥形成涂层，得到具有双面涂层的负极集流体。其中，涂层的厚度为3μm。
(4).制备负极浆料，提供按照质量比为石墨：Super P:SBR:CMC＝92：3：3：2的负极原料，按照常规负极浆料的制备方法制备负极浆料，将得到的负极浆料涂布在步骤(3)得到的负极集流体表面，经干燥处理，得到负极片。
(5).提供以LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2为正极活性材料的正极片，按照常规软包锂离子电池制造工艺组装成软包锂离子电池。
实施例5
一种锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
(1).将10g聚丙烯酸分散剂加入到1000g NMP中，在分散罐中搅拌使之溶解；向分散罐中加入89g炭黑，搅拌分散均匀。
(2).向步骤(1)中加入1g丙烯酰胺改性聚偏二氟乙烯(m＝0.9，n＝0.1，R1为-H，搅拌分散均匀，得到粘度为200mPa·s左右的油系浆料。
(3).采用刮刀技术将步骤(2)得到的油系浆料涂布在铜箔基材的一表面，干燥后形成涂层；随后采用相同的方法在所述铜箔基材的另一表面涂布步骤(2)得到的油系浆料并干燥形成涂层，得到具有双面涂层的负极集流体。其中，涂层的厚度为1μm。
(4).制备负极浆料，提供按照质量比为石墨：Super P:SBR:CMC＝92：3：3：2的负极原料，按照常规负极浆料的制备方法制备负极浆料，将得到的负极浆料涂布在步骤(3)得到的负极集流体表面，经干燥处理，得到负极片。
(5).提供以LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2为正极活性材料的正极片，按照常规软包锂离子电池制造工艺组装成软包锂离子电池。
实施例6
一种锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
(1).将10g聚丙烯酸分散剂加入到1000g NMP中，在分散罐中搅拌使之溶解；向分散罐中加入31g炭黑，搅拌分散均匀。
(2).向步骤(1)中加入60g丙烯酰胺改性聚偏二氟乙烯(m＝0.9，n＝0.1，R1为-H，搅拌分散均匀，得到粘度为200mPa·s左右的油系浆料。
(3).采用刮刀技术将步骤(2)得到的油系浆料涂布在铜箔基材的一表面，干燥后形成涂层；随后采用相同的方法在所述铜箔基材的另一表面涂布步骤(2)得到的油系浆料并干燥形成涂层，得到具有双面涂层的负极集流体。其中，涂层的厚度为6μm。
(4).制备负极浆料，提供按照质量比为石墨：Super P:SBR:CMC＝92：3：3：2的负极原料，按照常规负极浆料的制备方法制备负极浆料，将得到的负极浆料涂布在步骤(3)得到的负极集流体表面，经干燥处理，得到负极片。
(5).提供以LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2为正极活性材料的正极片，按照常规软包锂离子电池制造工艺组装成软包锂离子电池。
对比例1
一种锂离子电池的制备方法，与实施例1不同的是，直接在相同的铜箔基材上涂布负极浆料，其余均与实施例1相同。
对比例2
一种锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
(1).将10g聚丙烯酸分散剂加入到1000g N-甲基聚吡咯烷酮(NMP)中，在分散罐中搅拌使之溶解；向分散罐中加入45g炭黑，搅拌分散均匀。
(2).向步骤(1)中加入45g丙烯酰胺改性聚偏二氟乙烯(其中，m＝0.1，n＝0.9，R1为-H，搅拌分散均匀，得到粘度为200mPa·s左右的油系浆料。
(3).采用刮刀技术将步骤(2)得到的油系浆料涂布在铜箔基材的一表面，干燥后形成涂层；随后采用相同的方法在所述铜箔基材的另一表面涂布步骤(2)得到的油油系浆料并干燥形成涂层，得到具有双面涂层的负极集流体。其中，涂层的厚度为3μm。
(4).制备负极浆料，提供按照质量比为石墨：Super P:SBR:CMC＝92：3：3：2的负极原料，按照常规负极浆料的制备方法制备负极浆料，将得到的负极浆料涂布在步骤(3)得到的负极集流体表面，经干燥处理，得到负极片。
(5).提供以LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2为正极活性材料的正极片，按照常规软包锂离子电池制造工艺组装成软包锂离子电池。
性能测试
为验证实施例1～6及对比例1～2的负极集流体、锂离子电池的相应性能，各个实施例和对比例制备得到的负极集流体进行形貌、剥离性能、膜片电阻测试，同时对各个实施例和对比例制备得到的软包锂离子电池进行循环性能测试。
1.形貌观察
采用型号为ULTRA55的Zeiss场发射扫描电镜测试电极形貌。
根据上述测试方法，得到实施例1的负极集流体形貌结构，具体如图5所示。
从图5可知，在铜箔表面获得了一层涂层，且该涂层的厚度约为2μm。
2.剥离力和膜片电阻测试
剥离力测试采用测试标准GB 2792-1998；
膜片电阻测试压力为0.4T；
根据上述测试方法，得到各个实施例和对比例负极集流体的剥离力和膜片电阻，具体结果如表1所示。
表1实施例1～6及对比例1～2的剥离力和膜片电阻数据
例别 剥离力(N/m) 膜片电阻(mΩ)
实施例1 19.3 6.6
实施例2 20.1 6.1
实施例3 20.0 5.0
实施例4 19.9 4.9
实施例5 0.5 6.5
实施例6 22 9.0
对比例1 13.6 9.2
对比例2 1.6 10.3
从表1可以看出，实施例1～4的电极，由于其中增加了涂层，可以提高剥离力，降低膜片电阻，对比例中由于没有涂层，其剥离力低，膜片电阻大；而由于实施例5的涂层中，粘结剂含量太低，剥离力变差；实施例6的涂层中含60％的粘结剂，剥离力较高，但膜片电阻较其他实施例高。
3.循环性能测试
循环性能测试条件为：25℃，1C倍率充放电，工作电压范围为2.8V-4.1V。测试结果如图6所示，其中，由于实施例5和对比例2的极片剥离力太差，未进行循环测试。从图6可知，实施例3与实施例4循环性能最好，实施例2、实施例1和实施例6次之，对比例的循环性能最差。说明在集流体表面增加涂层可以改善三元电池的循环性能。
综合上述实验可以看出，在集流体表面形成一层涂层后，可以有效提高负极片中材料层和集流体层之间的粘结强度，同时降低负极片的阻抗，并有利于提高其所获得的锂离子电池的循环性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.负极集流体，其特征在于，所述负极集流体包括基体层和层叠叠设于所述基体层表面的涂层；
所述涂层中含有粘结剂和导电剂；所述涂层通过所述粘结剂与所述基体层粘附在一起；
所述粘结剂包括丙烯酰胺改性的聚偏二氟乙烯聚合物。
2.根据权利要求1所述的负极集流体，其特征在于，所述丙烯酰胺改性的聚偏二氟乙烯聚合物具有如式I所示的通式：
Figure FDA0002642851650000011
其中，R1选自氢、卤素、烷基中的任一种；
式I中，丙烯酰胺单体链段n＝0.001～0.9，偏二氟乙烯链段m＝0.01～0.999，且m+n＝1。
3.根据权利要求2所述的负极集流体，其特征在于，所述丙烯酰胺改性的聚偏二氟乙烯聚合物的通式中，m>n。
4.根据权利要求1或2所述的负极集流体，其特征在于，以所述涂层各组分总的质量百分含量为100％计，所述丙烯酰胺改性的聚偏二氟乙烯聚合物的含量为0.5％～60％。
5.根据权利要求1或2所述的负极集流体，其特征在于，所述涂层的厚度为0.1μm～6μm。
6.根据权利要求1或2所述的负极集流体，其特征在于，所述导电剂包括至少一种导电碳材料和至少一种金属纳米材料。
7.根据权利要求1所述的负极集流体，其特征在于，以所述涂层各组分总的质量百分含量为100％计，所述导电剂的含量为1％～90％。
8.负极片，包括负极集流体和层叠叠设于所述负极集流体表面的负极材料层，其特征在于，所述负极集流体为权利要求1～7任一项所述的负极集流体。
9.锂离子电池，包括负极片，其特征在于，所述负极片为权利要求8所述的负极片。
10.电池模组，包括若干锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池为权利要求9所述的锂离子电池。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024140871A1 (zh) * 2022-12-29 2024-07-04 江阴纳力新材料科技有限公司 复合集流体及其制备方法、电极和二次电池

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102709524A (zh) * 2012-06-29 2012-10-03 东莞新能源科技有限公司 一种锂离子电池负极极片制作方法
CN105552306A (zh) * 2015-12-07 2016-05-04 天津市捷威动力工业有限公司 一种锂过渡金属氧化物电池
CN106496465A (zh) * 2016-10-22 2017-03-15 宁波大学 一种亲水化聚偏氟乙烯膜材料的绿色制备方法
CN106941149A (zh) * 2016-01-04 2017-07-11 宁德新能源科技有限公司 锂离子电池及其正极极片
CN108155386A (zh) * 2018-01-24 2018-06-12 广州鹏辉能源科技股份有限公司 锂离子电池正极材料、锂离子电池正极片及其制备方法和锂离子电池
CN108172837A (zh) * 2018-01-24 2018-06-15 广州鹏辉能源科技股份有限公司 锂离子电池负极材料、锂离子电池负极片及其制备方法和锂离子电池
CN110339732A (zh) * 2019-06-12 2019-10-18 南京工业大学 一种高亲水接枝改性pvdf膜及其制备方法
CN110452336A (zh) * 2019-08-15 2019-11-15 宁德卓高新材料科技有限公司 制备改性偏氟乙烯聚合物粉末的方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102709524A (zh) * 2012-06-29 2012-10-03 东莞新能源科技有限公司 一种锂离子电池负极极片制作方法
CN105552306A (zh) * 2015-12-07 2016-05-04 天津市捷威动力工业有限公司 一种锂过渡金属氧化物电池
CN106941149A (zh) * 2016-01-04 2017-07-11 宁德新能源科技有限公司 锂离子电池及其正极极片
CN106496465A (zh) * 2016-10-22 2017-03-15 宁波大学 一种亲水化聚偏氟乙烯膜材料的绿色制备方法
CN108155386A (zh) * 2018-01-24 2018-06-12 广州鹏辉能源科技股份有限公司 锂离子电池正极材料、锂离子电池正极片及其制备方法和锂离子电池
CN108172837A (zh) * 2018-01-24 2018-06-15 广州鹏辉能源科技股份有限公司 锂离子电池负极材料、锂离子电池负极片及其制备方法和锂离子电池
CN110339732A (zh) * 2019-06-12 2019-10-18 南京工业大学 一种高亲水接枝改性pvdf膜及其制备方法
CN110452336A (zh) * 2019-08-15 2019-11-15 宁德卓高新材料科技有限公司 制备改性偏氟乙烯聚合物粉末的方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024140871A1 (zh) * 2022-12-29 2024-07-04 江阴纳力新材料科技有限公司 复合集流体及其制备方法、电极和二次电池

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