CN113410432B - 一种负极片、制备方法及包含其的锂离子电池 - Google Patents

一种负极片、制备方法及包含其的锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN113410432B
CN113410432B CN202110634246.4A CN202110634246A CN113410432B CN 113410432 B CN113410432 B CN 113410432B CN 202110634246 A CN202110634246 A CN 202110634246A CN 113410432 B CN113410432 B CN 113410432B
Authority
CN
China
Prior art keywords
active material
negative electrode
material layer
negative
electrode active
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110634246.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113410432A (zh
Inventor
张保海
彭冲
贺伟
施超
李俊义
徐延铭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhuhai Cosmx Battery Co Ltd
Original Assignee
Zhuhai Cosmx Battery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhuhai Cosmx Battery Co Ltd filed Critical Zhuhai Cosmx Battery Co Ltd
Priority to CN202110634246.4A priority Critical patent/CN113410432B/zh
Publication of CN113410432A publication Critical patent/CN113410432A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113410432B publication Critical patent/CN113410432B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/133—Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1393—Processes of manufacture of electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027—Negative electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明提供了一种负极片、制备方法及包含其的锂离子电池。所述负极片包括负极集流体，负极集流体包括单面涂覆区域和双面涂覆区域；所述双面涂覆区域中，负极集流体两侧表面分别设置第二涂覆层，且所述第二涂覆层包括第一负极活性物质层和第二负极活性物质层，所述第二负极活性物质层设置在负极集流体表面，所述第一负极活性物质层设置在第二负极活性物质层表面。包含所述负极片的锂离子电池具有如下效果：(1)可以有效改善常规卷绕结构的锂离子电池负极单面涂覆区域的析锂问题，提高锂离子电池的循环寿命，降低锂离子电池的循环膨胀。(2)提高负极压实，增加电芯的能量密度。(3)提高负极动力学性能，提高电池的快充能力。

Description

一种负极片、制备方法及包含其的锂离子电池
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种负极片、制备方法及包含其的锂离子电池。
背景技术
随着现代化社会的快速发展，便携式电子设备(手机、电脑等)的应用日益广泛。锂离子电池因其具有较长的循环寿命和较高的功率密度被广泛的应用在便携式移动电子设备终端，但随着人们生活节奏的变快，人们对其续航能力和充电速度提出更高的要求，目前看来快充锂离子电池成为消费类锂离子电池主要发展的趋势。快充锂离子电池技术的发展给人们带来便捷的同时也带来了安全问题，锂离子电池在大倍率快速充电条件下长循环时非常容易造成锂离子电池负极析锂，尤其是负极单面涂覆区域更为严重，由此带来锂离子电池循环跳水，膨胀，鼓气等问题，大大降低了锂离子电池的使用寿命。
发明内容
为了改善现有技术的不足，本发明提供了一种负极片、制备方法及包含其的锂离子电池。所述负极片主要用于解决大倍率快速充电制度下长循环过程中卷绕结构的电芯负极单面涂覆区域析锂问题。
本申请的发明人研究发现，现有的卷绕结构的电芯负极单面涂覆区域析锂的根本原因是单面涂覆区域靠近极耳，导致电流密度大，电势较低，负极动力学性能不足，在充电制度不变的前提下解决负极单面涂覆区域析锂的关键在于提高负极的动力学和/或降低正极的动力学。然而整个负极动力学性能的提升必然会导致锂离子电池能量密度的降低，而本发明通过提供一种具有特定结构的负极片，所述负极片是通过调整卷绕式锂离子电池负极单面涂覆区域活性物质的动力学性能及整个负极表面活性物质的动力学性能，实现在不降低电池能量密度的条件下提高锂离子电池负极单面涂覆区域的动力学性能，降低负极单面涂覆区域及整个负极表面的极化，有效改善锂离子电池常规卷绕结构负极单面涂覆区域析锂问题，在不降低能量密度的前提下提高锂离子电池的循环寿命，改善循环膨胀，同时提高电池的快充性能。所述负极片可以在不降低能量密度的情况下解决大倍率充电制度下长循环过程中卷绕结构的电芯负极单面涂覆区域析锂问题。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种卷绕式负极片，具体的为锂离子电池用卷绕式负极片，所述负极片包括负极集流体，负极集流体包括单面涂覆区域和双面涂覆区域；
所述单面涂覆区域中，负极集流体一侧表面设置第一涂覆层，所述第一涂覆层包括第一负极活性物质层；
所述双面涂覆区域中，负极集流体两侧表面分别设置第二涂覆层，且所述第二涂覆层包括第一负极活性物质层和第二负极活性物质层，所述第二负极活性物质层设置在负极集流体表面，所述第一负极活性物质层设置在第二负极活性物质层表面；
所述第一负极活性物质层包括第一负极活性物质，所述第二负极活性物质层包括第二负极活性物质，形成所述第一负极活性物质层的第一负极活性物质的粒径小于形成所述第二负极活性物质层的第二负极活性物质的粒径。
本发明中，所述第一负极活性物质的接受锂离子速度大于第二负极活性物质的接受锂离子速度。
本发明中，所述第一负极活性物质层的动力学性能优于第二负极活性物质层的动力学性能。
本发明中，所述的单面涂覆区域是指在集流体的两侧中的一侧表面涂覆负极活性物质层。所述的双面涂覆区域是指在集流体的两侧表面涂覆负极活性物质层。
根据本发明，所述动力学性能是指锂离子的脱嵌速度，脱嵌速度越快，动力学性能越好。影响锂离子的脱嵌速度的因素主要包括：(1)活性物质可支持的充电电流大小，可支持的充电电流越大，动力学性能越好；(2)单位时间内接受的锂离子的量、即接受锂离子速度，接受锂离子速度越快，动力学性能越好。
示例性地，所述第一负极活性物质层的锂离子的脱嵌速度大于第二负极活性物质层的锂离子的脱嵌速度。
示例性地，所述第一负极活性物质层的可支持的充电电流大于第二负极活性物质层的可支持的充电电流。
示例性地，所述第一负极活性物质层的接受锂离子速度大于第二负极活性物质层的接受锂离子速度。
根据本发明，形成所述第一负极活性物质层的第一负极活性物质的D10粒径小于形成所述第二负极活性物质层的第二负极活性物质的D10粒径。
根据本发明，形成所述第一负极活性物质层的第一负极活性物质的D50粒径小于形成所述第二负极活性物质层的第二负极活性物质的D50粒径。
根据本发明，形成所述第一负极活性物质层的第一负极活性物质的D90粒径小于形成所述第二负极活性物质层的第二负极活性物质的D90粒径。
根据本发明，形成所述第一负极活性物质层的第一负极活性物质的粒径分布为：3μm<D10<4μm，5μm<D50<8μm，10μm<D90<13μm；形成所述第二负极活性物质层的第二负极活性物质的粒径分布为：5μm<D10<8μm，11μm<D50<14μm，20μm<D90<25μm。
根据本发明，形成所述第一负极活性物质层的第一负极活性物质的粒径小于形成所述第二负极活性物质层的第二负极活性物质的粒径。锂离子在负极活性物质内的扩散路径越短，动力学性能越好，因此这样选择可以保证所述第一负极活性物质层的动力学性能优于第二负极活性物质层的动力学性能。
根据本发明，所述负极集流体包括依次设置的极耳区域、单面涂覆区域和双面涂覆区域；所述极耳区域中，负极集流体两侧不设置涂覆层。
根据本发明，所述极耳区域、单面涂覆区域和双面涂覆区域依次相连设置，即所述极耳区域、单面涂覆区域和双面涂覆区域中没有空白区域。
根据本发明，所述第一涂覆层的第一负极活性物质层与所述第二涂覆层的第一负极活性物质层相连。
根据本发明，所述第一涂覆层和所述第二涂覆层的厚度相同。
根据本发明，所述双面涂覆区域中，负极集流体两侧的第二涂覆层的厚度相同。
根据本发明，所述集流体的长度和宽度没有特别的定义，根据需要的电芯的不同选取不同长度、不同宽度的集流体。示例性地，针对386283型号的电池，所述集流体的长度为500-1000mm，例如为885±2mm，所述集流体的宽度为400-900mm，例如为773±2mm。
根据本发明，所述极耳区域的长度、所述单面涂覆区域的长度、所述双面涂覆区域的长度均没有特别的定义，可以根据不同的要求进行设置，例如所述双面涂覆区域的长度大于所述单面涂覆区域的长度，所述双面涂覆区域的长度大于所述极耳区域的长度。还例如，针对386283型号的电池，所述单面涂覆区域的长度为113±2mm。
根据本发明，所述极耳区域设置负极极耳，故在该区域内无需设置涂覆层。
根据本发明，所述极耳区域中设置的负极极耳与单面涂覆区域的距离也没有特别的限定，例如为10-100mm；还例如，针对386283型号的电池，所述极耳区域中设置的负极极耳与单面涂覆区域的距离为35.5±0.5mm。
根据本发明，所述双面涂覆区域中，负极集流体两侧的第二涂覆层的厚度相同。
根据本发明，所述第二涂覆层中，第一负极活性物质层的厚度为5-30μm，例如为5μm、10μm、15μm、20μm、25μm或30μm；第二负极活性物质层的厚度为90-115μm，例如为90μm、95μm、100μm、105μm、110μm或115μm；且所述第一负极活性物质层的厚度和所述第二负极活性物质层的厚度之和为95-120μm。
根据本发明，所述单面涂覆区域中，第一涂覆层的厚度，即第一负极活性物质层的厚度为小于等于120μm，例如为95μm、100μm、105μm、110μm或115μm。
根据本发明，所述负极集流体还任选地包括空白区域，所述空白区域设置在与单面涂覆区域相连的双面涂覆区域的另一侧，所述空白区域例如是在负极片的生产过程中为了避免剪裁到负极集流体表面的活性物质层而产生的，所述空白区域的长度例如可以是0.5-2mm，如1mm。
根据本发明，如图1所示，自负极集流体一端且沿负极集流体长度方向所述负极集流体包括依次设置的极耳区域、单面涂覆区域和双面涂覆区域；
在单面涂覆区域，即M面中的BC段区域，在负极集流体一侧表面涂覆包括第一负极活性物质层的第一涂覆层；在双面涂覆区域，即M面中的AB段区域和N面中的ED段区域，在负极集流体两侧表面涂覆包括第一负极活性物质层和第二负极活性物质层的第二涂覆层，且所述第二负极活性物质层涂覆在负极集流体表面，所述第一负极活性物质层涂覆在第二负极活性物质层表面；
具有上述结构的负极片在制备过程中，M面的制备例如可以是形成第一负极活性物质层的浆料和形成第二负极活性物质层的浆料从负极集流体A点一起涂覆，且形成第二负极活性物质层的浆料靠近负极集流体，形成第一负极活性物质层的浆料远离负极集流体；形成第二负极活性物质层的浆料涂覆到B点结束，形成第一负极活性物质层的浆料一直涂覆到C点，且确保单面涂覆区域中的第一涂覆层和双面涂覆区域中的第二涂覆层的厚度相同。
具有上述结构的负极片在制备过程中，N面的制备例如可以是形成第一负极活性物质层的浆料和形成第二负极活性物质层的浆料从负极集流体E点一起涂覆，且形成第二负极活性物质层的浆料靠近负极集流体，形成第一负极活性物质层的浆料远离负极集流体；形成第二负极活性物质层的浆料涂覆到D点结束，或者，形成第一负极活性物质层的浆料和形成第二负极活性物质层的浆料从负极集流体D点一起涂覆，且形成第二负极活性物质层的浆料靠近负极集流体，形成第一负极活性物质层的浆料远离负极集流体；形成第二负极活性物质层的浆料涂覆到E点结束；且E点和A点的连线垂直于负极集流体，在实际制备过程中，E点和A点之间存在0-1mm左右的错位，D点和B点的连线垂直于负极集流体，在实际制备过程中，D点和B点之间存在0-1mm左右的错位，以确保可以在负极片中形成极耳区域、单面涂覆区域和双面涂覆区域。
根据本发明，所述第一负极活性物质层中包括第一负极活性物质、第一导电剂和第一粘结剂，所述第二负极活性物质层中包括第二负极活性物质、第二导电剂和第二粘结剂。其中，形成所述第一负极活性物质层和第二负极活性物质层的第一负极活性物质和第二负极活性物质相同或不同、第一导电剂和第二导电剂相同或不同、第一粘结剂和第二粘结剂相同或不同。
根据本发明，所述第一负极活性物质层中各组分的质量百分含量为：
70-99wt％的第一负极活性物质、0.5-15wt％的第一导电剂、0.5-15wt％的第一粘结剂；其中，所述第一负极活性物质的粒径分布为：3μm<D10<4μm，5μm<D50<8μm，10μm<D90<13μm。
优选地，所述第一负极活性物质层中各组分的质量百分含量为：
80-98wt％的第一负极活性物质、1-10wt％的第一导电剂、1-10wt％的第一粘结剂。
根据本发明，所述第二负极活性物质层中各组分的质量百分含量为：
70-99wt％的第二负极活性物质、0.5-15wt％的第二导电剂、0.5-15wt％的第二粘结剂；其中，所述第二负极活性物质的粒径分布为：5μm<D10<8μm，11μm<D50<14μm，20μm<D90<25μm。
优选地，所述第二负极活性物质层中各组分的质量百分含量为：
80-98wt％的第二负极活性物质、1-10wt％的第二导电剂、1-10wt％的第二粘结剂。
其中，所述第一导电剂和第二导电剂相同或不同，彼此独立地选自导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管、金属粉、碳纤维中的至少一种。
其中，所述第一粘结剂和第二粘结剂相同或不同，彼此独立地选自羧甲基纤维素钠、丁苯胶乳、聚四氟乙烯、聚氧化乙烯中的至少一种。
其中，所述第一负极活性物质和第二负极活性物质相同或不同，彼此独立地选自人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、钛酸锂中的至少一种；优选地，所述第一负极活性物质的粒径分布为：3μm<D10<4μm，5μm<D50<8μm，10μm<D90<13μm；所述第二负极活性物质的粒径分布为：5μm<D10<8μm，11μm<D50<14μm，20μm<D90<25μm；且第一负极活性物质的粒径分布大于第二负极活性物质的粒径分布。
本发明还提供上述负极片的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1)分别配制形成第一负极活性物质层的浆料和形成第二负极活性物质层的浆料；
2)使用双层涂布机，将形成第一负极活性物质层的浆料和形成第二负极活性物质层的浆料涂覆在负极集流体的两侧表面，制备得到所述负极片。
根据本发明，步骤1)中，所述形成第一负极活性物质层的浆料和形成第二负极活性物质层的浆料的固含量为40wt％～45wt％。
根据本发明，步骤2)中，在负极集流体一侧表面，将形成第一负极活性物质层的浆料和形成第二负极活性物质层的浆料从负极集流体A点一起涂覆，且形成第二负极活性物质层的浆料靠近负极集流体，形成第一负极活性物质层的浆料远离负极集流体；形成第二负极活性物质层的浆料涂覆到B点结束，形成第一负极活性物质层的浆料一直涂覆到C点，其中，AB之间为双面涂覆区域，BC之间为单面涂覆区域，单面涂覆区域中的第一涂覆层和双面涂覆区域中的第二涂覆层的厚度相同。
根据本发明，步骤2)中，在负极集流体另一侧表面，将形成第一负极活性物质层的浆料和形成第二负极活性物质层的浆料从负极集流体E点一起涂覆，且形成第二负极活性物质层的浆料靠近负极集流体，形成第一负极活性物质层的浆料远离负极集流体；形成第二负极活性物质层的浆料涂覆到D点结束，或者，形成第一负极活性物质层的浆料和形成第二负极活性物质层的浆料从负极集流体D点一起涂覆，且形成第二负极活性物质层的浆料靠近负极集流体，形成第一负极活性物质层的浆料远离负极集流体；形成第二负极活性物质层的浆料涂覆到E点结束；且E点和A点的连线垂直于负极集流体，在实际制备过程中，E点和A点之间存在0-1mm左右的错位，D点和B点的连线垂直于负极集流体，实际制备过程中，D点和B点之间存在0-1mm左右的错位，以确保可以在负极片中形成极耳区域、单面涂覆区域和双面涂覆区域。
本发明还提供一种锂离子电池，所述电池包括上述的负极片。
根据本发明，所述电池还包括正极片和隔膜。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种负极片、制备方法及包含其的锂离子电池。包含所述负极片的锂离子电池具有如下效果：
(1)可以有效改善常规卷绕结构的锂离子电池负极单面涂覆区域的析锂问题，提高锂离子电池的循环寿命，降低锂离子电池的循环膨胀。
(2)提高负极压实密度，增加电芯的能量密度。
(3)提高负极动力学性能，提高电池的快充能力。
附图说明
图1为本发明一个优选方案所述的负极片结构，其中，1为第一负极活性物质层，2为第二负极活性物质层。
图2为常规负极片结构。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而并非指示或暗示相对重要性。
下述实施例制备的负极片是用于386283型号的电池的，其中，极耳区域中设置的负极极耳与单面涂覆区域的距离为35.5±0.5mm，单面涂覆区域的长度为113±2mm，所述集流体的长度为885±2mm，所述集流体的宽度为773±2mm。
实施例1
第一步：制备形成第一负极活性物质层的浆料：将第一负极活性物质(人造石墨)、第一导电剂(导电炭黑)和第一粘结剂(羧甲基纤维素钠)按照97：1.5：1.5的质量比加入到搅拌罐中，加入去离子水配制成形成第一负极活性物质层的浆料，负极浆料固含量为40wt％～45wt％；其中，所述第一负极活性物质的粒径分布为：3μm<D10<4μm，5μm<D50<8μm，10μm<D90<13μm；
第二步：制备形成第二负极活性物质层的浆料：将第二负极活性物质(人造石墨)、第二导电剂(导电炭黑)和第二粘结剂(羧甲基纤维素钠)按照97：1.5：1.5的质量比加入到搅拌罐中，加入去离子水配制成形成第二负极活性物质层的浆料，负极浆料固含量为40wt％～45wt％；其中，所述第二负极活性物质的粒径分布为：5μm<D10<8μm，11μm<D50<14μm，20μm<D90<25μm；
第三步：使用双层涂布机，将形成第一负极活性物质层的浆料和形成第二负极活性物质层的浆料涂覆在负极集流体表面，具体地：
如图1所示，在负极集流体一侧表面M，将形成第一负极活性物质层的浆料和形成第二负极活性物质层的浆料从负极集流体A点一起涂覆，且形成第二负极活性物质层的浆料靠近负极集流体，形成第一负极活性物质层的浆料远离负极集流体；形成第二负极活性物质层的浆料涂覆到B点结束，形成第一负极活性物质层的浆料一直涂覆到C点，其中，AB之间为双面涂覆区域，BC之间为单面涂覆区域，单面涂覆区域中的第一涂覆层和双面涂覆区域中的第二涂覆层的厚度相同；
在负极集流体另一侧表面N，将形成第一负极活性物质层的浆料和形成第二负极活性物质层的浆料从负极集流体E点一起涂覆，且形成第二负极活性物质层的浆料靠近负极集流体，形成第一负极活性物质层的浆料远离负极集流体；形成第二负极活性物质层的浆料涂覆到D点结束，或者，形成第一负极活性物质层的浆料和形成第二负极活性物质层的浆料从负极集流体D点一起涂覆，且形成第二负极活性物质层的浆料靠近负极集流体，形成第一负极活性物质层的浆料远离负极集流体；形成第二负极活性物质层的浆料涂覆到E点结束；且E点和A点的连线垂直于负极集流体，D点和B点的连线垂直于负极集流体，以确保可以在负极片中形成极耳区域、单面涂覆区域和双面涂覆区域；将制备得到的负极片在100℃温度下烘干；
第四步：制备正极片：以钴酸锂为正极活性材料，然后和导电剂(乙炔黑)和粘结剂(聚偏氟乙烯)按照97.2:1.5:1.3的质量比加入到搅拌罐中，加入NMP溶剂，进行充分搅拌，过200目的筛网，配成正极浆料，正极浆料固含量为70wt％～75wt％，再利用涂布机将浆料涂覆到铝箔上，在120℃温度下烘干，即得到正极片；
第五步：组装电芯：将上述第一步至第三步制备的负极片与第四步制备的正极片及隔膜一起卷绕形成卷芯，用铝塑膜包装，烘烤去除水分后注入电解液，采用热压化成工艺化成即可得到电芯。
实施例2-3和对比例1-2
其他操作步骤同实施例1，区别仅在于在单面涂覆区域的厚度，双面涂覆区域中的第一负极活性物质层和第二负极活性物质层的厚度不同，具体如表1所示。
表1实施例1-3和对比例1-2的负极片的结构参数
Figure BDA0003104764310000111
各实施例制备的负极片压实相同，并将组装成型号为386283的软包电芯，在25℃下进行0.2C/0.2C充放电测试其能量密度，对制成每种的软包电芯在25℃条件下进行2.5C充电/0.7C放电，并在不同循环次数下拆解电池确认电池负极单面涂覆区域及负极表面析锂情况，拆解结果和能量密度如下表2所示。
表2各实施例的电池的能量密度及循环过程中负极单面涂覆区域析锂情况、容量保持率和膨胀数据
Figure BDA0003104764310000112
表2中，单面涂覆区域轻微析锂:单面涂覆区域的析锂面积小于单面涂覆区域总面积的10％；单面涂覆区域析锂：单面涂覆区域的析锂面积占单面涂覆区域总面积的10％～30％；单面涂覆区域严重析锂：单面涂覆区域的析锂面积大于单面涂覆区域总面积的50％；
负极表面轻微析锂:析锂面积占整个负极表面积的10％以内；负极表面析锂：析锂面积占整个负极表面积的10％～30％；负极表面严重析锂：析锂面积占整个负极表面积的50％以上。
从表2中可以看出，采用本发明中的方法制备的电芯在不降低电池能量密度的条件下有效改善锂离子电池常规卷绕结构负极单面涂覆区域析锂的问题，提高锂离子电池循环寿命，改善循环膨胀，同时提高锂离子电池的快充性能。单纯使用动力学性能更优粒径小的负极活性物质虽然可以有效改善长循环过程中负极单面涂覆区域析锂的问题，但却大大降低了其能量密度。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种卷绕式负极片，所述负极片包括负极集流体，负极集流体包括依次相连设置的极耳区域、单面涂覆区域和双面涂覆区域；
所述单面涂覆区域中，负极集流体一侧表面设置第一涂覆层，所述第一涂覆层包括第一负极活性物质层；
所述双面涂覆区域中，负极集流体两侧表面分别设置第二涂覆层，且所述第二涂覆层包括第一负极活性物质层和第二负极活性物质层，所述第二负极活性物质层设置在负极集流体表面，所述第一负极活性物质层设置在第二负极活性物质层表面；
所述第一负极活性物质层包括第一负极活性物质，所述第二负极活性物质层包括第二负极活性物质，形成所述第一负极活性物质层的第一负极活性物质的粒径小于形成所述第二负极活性物质层的第二负极活性物质的粒径；
所述第一负极活性物质层的动力学性能优于第二负极活性物质层的动力学性能。
2.根据权利要求1所述的负极片，其中，形成所述第一负极活性物质层的第一负极活性物质的D10粒径小于形成所述第二负极活性物质层的第二负极活性物质的D10粒径；和/或，
形成所述第一负极活性物质层的第一负极活性物质的D50粒径小于形成所述第二负极活性物质层的第二负极活性物质的D50粒径；和/或，
形成所述第一负极活性物质层的第一负极活性物质的D90粒径小于形成所述第二负极活性物质层的第二负极活性物质的D90粒径。
3.根据权利要求2所述的负极片，其中，形成所述第一负极活性物质层的第一负极活性物质的粒径分布为：3 μm<D10<4 μm，5 μm<D50<8 μm，10 μm<D90<13 μm；形成所述第二负极活性物质层的第二负极活性物质的粒径分布为：5 μm<D10<8 μm，11 μm<D50<14 μm，20 μm<D90<25 μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的负极片，其中，所述第一涂覆层的第一负极活性物质层与所述第二涂覆层的第一负极活性物质层相连。
5.根据权利要求1-3任一项所述的负极片，其中，所述第一涂覆层和所述第二涂覆层的厚度相同。
6.根据权利要求1-3任一项所述的负极片，其中，所述双面涂覆区域中，负极集流体两侧的第二涂覆层的厚度相同。
7.根据权利要求1-3任一项所述的负极片，其中，所述第二涂覆层中，第一负极活性物质层的厚度为5-30 μm，第二负极活性物质层的厚度为90-115 μm；且所述第一负极活性物质层的厚度和所述第二负极活性物质层的厚度之和为95-120 μm。
8.根据权利要求1-3任一项所述的负极片，其中，所述第一负极活性物质层中还包括第一导电剂和第一粘结剂；
所述第一负极活性物质层中各组分的质量百分含量为：
70-99 wt%的第一负极活性物质、0.5-15 wt%的第一导电剂、0.5-15 wt%的第一粘结剂；
其中，所述第一负极活性物质的粒径分布为：3 μm<D10<4 μm，5 μm<D50<8 μm，10 μm<D90<13 μm；和/或，
所述第二负极活性物质层中还包括第二导电剂和第二粘结剂；
所述第二负极活性物质层中各组分的质量百分含量为：
70-99 wt%的第二负极活性物质、0.5-15 wt%的第二导电剂、0.5-15 wt%的第二粘结剂；
其中，所述第二负极活性物质的粒径分布为：5 μm<D10<8 μm，11 μm<D50<14 μm，20 μm<D90<25 μm。
9.根据权利要求1-3任一项所述的负极片，其中，所述第一负极活性物质的接受锂离子速度大于第二负极活性物质的接受锂离子速度。
10.一种锂离子电池，所述电池包括权利要求1-9任一项所述的负极片。
CN202110634246.4A 2020-05-08 2020-05-08 一种负极片、制备方法及包含其的锂离子电池 Active CN113410432B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110634246.4A CN113410432B (zh) 2020-05-08 2020-05-08 一种负极片、制备方法及包含其的锂离子电池

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110634246.4A CN113410432B (zh) 2020-05-08 2020-05-08 一种负极片、制备方法及包含其的锂离子电池
CN202010383944.7A CN111540881B (zh) 2020-05-08 2020-05-08 一种负极片、制备方法及包含其的锂离子电池

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010383944.7A Division CN111540881B (zh) 2020-05-08 2020-05-08 一种负极片、制备方法及包含其的锂离子电池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113410432A CN113410432A (zh) 2021-09-17
CN113410432B true CN113410432B (zh) 2022-05-27

Family

ID=71977544

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010383944.7A Active CN111540881B (zh) 2020-05-08 2020-05-08 一种负极片、制备方法及包含其的锂离子电池
CN202110634246.4A Active CN113410432B (zh) 2020-05-08 2020-05-08 一种负极片、制备方法及包含其的锂离子电池

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010383944.7A Active CN111540881B (zh) 2020-05-08 2020-05-08 一种负极片、制备方法及包含其的锂离子电池

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11522168B2 (zh)
EP (1) EP3907800B1 (zh)
CN (2) CN111540881B (zh)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112103463B (zh) * 2020-09-14 2022-03-29 珠海冠宇动力电池有限公司 一种负极极片及包括该负极极片的锂离子电池
JP2023515496A (ja) * 2020-10-15 2023-04-13 寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司 二次電池、その製造方法、この二次電池を含む電池モジュール、電池パック及び装置
CN112635717B (zh) * 2020-12-18 2022-08-19 珠海冠宇电池股份有限公司 一种极片、电池及极片的制作方法
KR102543843B1 (ko) * 2020-12-28 2023-06-14 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드 애노드 극판 및 그의 제조 방법, 이차 전지, 전지 모듈, 전지 팩 및 장치
CN112736218B (zh) * 2020-12-29 2022-10-21 珠海冠宇电池股份有限公司 锂电池负极片及卷绕式电芯及锂离子电池
CN112750976B (zh) * 2020-12-29 2022-08-23 珠海冠宇电池股份有限公司 锂电池电芯及锂离子电池
CN112701250A (zh) * 2020-12-29 2021-04-23 珠海冠宇电池股份有限公司 一种锂离子电池
CN112820852B (zh) * 2020-12-30 2022-04-15 珠海冠宇电池股份有限公司 一种负极片和锂离子电池
CN113097428A (zh) * 2021-03-30 2021-07-09 珠海冠宇电池股份有限公司 一种负极片、电池及负极片的制备方法
CN113097427A (zh) * 2021-03-30 2021-07-09 珠海冠宇电池股份有限公司 一种负极片及电池
EP4102591A4 (en) * 2021-04-22 2023-08-02 Contemporary Amperex Technology Co., Limited ELECTRODE ASSEMBLY, METHOD OF MANUFACTURE AND SYSTEM OF MANUFACTURING THEREOF, BATTERY CEMENT AND BATTERY
CN113675365B (zh) * 2021-09-01 2023-11-24 珠海冠宇电池股份有限公司 一种负极片及锂离子电池
CN113839084A (zh) * 2021-09-29 2021-12-24 珠海冠宇电池股份有限公司 电芯及电池
CN114094076B (zh) * 2021-11-15 2023-10-13 珠海冠宇电池股份有限公司 一种负极片及包括该负极片的锂离子电池
CN114094046A (zh) * 2021-11-22 2022-02-25 珠海冠宇电池股份有限公司 一种锂离子电池和电子装置
CN114242936B (zh) * 2021-12-16 2024-01-30 珠海冠宇电池股份有限公司 一种电极组件及其应用
CN114464771A (zh) * 2022-02-09 2022-05-10 珠海冠宇电池股份有限公司 一种电芯
CN114551980A (zh) * 2022-02-28 2022-05-27 宁德新能源科技有限公司 电化学装置和电子装置
EP4258404A4 (en) * 2022-02-28 2024-05-08 Ningde Amperex Technology Ltd ELECTROCHEMICAL DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013149403A (ja) * 2012-01-18 2013-08-01 Hitachi Ltd リチウムイオン二次電池負極、リチウムイオン二次電池負極を用いたリチウムイオン二次電池、および、それらの製造方法
JP2013206579A (ja) * 2012-03-27 2013-10-07 Toyota Motor Corp 正極とその製造方法ならびにその正極を用いた非水電解質二次電池
KR20170109293A (ko) * 2016-03-21 2017-09-29 주식회사 엘지화학 음극 및 이를 포함하는 이차 전지
CN108306052A (zh) * 2018-03-06 2018-07-20 深圳前海优容科技有限公司 一种电芯及其制造方法、电池以及电子装置
CN109983609A (zh) * 2016-12-09 2019-07-05 三星Sdi株式会社 可再充电电池
CN111029527A (zh) * 2019-12-11 2020-04-17 宁德新能源科技有限公司 负极和包含所述负极的电化学装置及电子装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2011114641A1 (ja) * 2010-03-15 2013-06-27 パナソニック株式会社 非水電解質二次電池用電極およびこれを含む非水電解質二次電池
JP6155605B2 (ja) 2012-11-16 2017-07-05 ソニー株式会社 リチウムイオン二次電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム
CN103579666B (zh) * 2013-11-04 2016-02-03 维动新能源股份有限公司 一种低内阻复合锂离子电芯及其制作工艺
CN205828572U (zh) * 2016-06-24 2016-12-21 宁德时代新能源科技股份有限公司 卷绕式电芯
KR101995373B1 (ko) * 2016-07-04 2019-09-24 주식회사 엘지화학 이차 전지용 음극
CN106848325B (zh) * 2017-02-15 2020-09-15 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种二次电池极片，其制备方法，及卷绕式电芯
CN112292770A (zh) * 2018-06-11 2021-01-29 株式会社村田制作所 电池用电极及其制造方法
JP7237296B2 (ja) * 2018-07-03 2023-03-13 川上 総一郎 蓄電デバイス
JP7073947B2 (ja) 2018-07-05 2022-05-24 トヨタ自動車株式会社 情報処理装置、情報処理方法、及びプログラム
KR102165952B1 (ko) * 2018-09-13 2020-10-14 한국기계연구원 이차전지용 음극 및 이의 제조방법
CN109244362B (zh) * 2018-11-05 2023-11-03 宁德新能源科技有限公司 正极极片、电化学装置及包含其的电子装置
CN209843876U (zh) * 2019-05-20 2019-12-24 惠州市豪鹏科技有限公司 卷绕式电芯及锂离子电池
CN110534701A (zh) * 2019-08-06 2019-12-03 荣盛盟固利新能源科技有限公司 一种电极极片,电极极片制造方法及电化学装置
CN110581254B (zh) 2019-10-16 2021-05-11 珠海冠宇电池股份有限公司 一种锂离子电池负极及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013149403A (ja) * 2012-01-18 2013-08-01 Hitachi Ltd リチウムイオン二次電池負極、リチウムイオン二次電池負極を用いたリチウムイオン二次電池、および、それらの製造方法
JP2013206579A (ja) * 2012-03-27 2013-10-07 Toyota Motor Corp 正極とその製造方法ならびにその正極を用いた非水電解質二次電池
KR20170109293A (ko) * 2016-03-21 2017-09-29 주식회사 엘지화학 음극 및 이를 포함하는 이차 전지
CN109983609A (zh) * 2016-12-09 2019-07-05 三星Sdi株式会社 可再充电电池
CN108306052A (zh) * 2018-03-06 2018-07-20 深圳前海优容科技有限公司 一种电芯及其制造方法、电池以及电子装置
CN111029527A (zh) * 2019-12-11 2020-04-17 宁德新能源科技有限公司 负极和包含所述负极的电化学装置及电子装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3907800A1 (en) 2021-11-10
CN111540881B (zh) 2021-07-06
US20210351392A1 (en) 2021-11-11
CN111540881A (zh) 2020-08-14
CN113410432A (zh) 2021-09-17
US11522168B2 (en) 2022-12-06
EP3907800B1 (en) 2023-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113410432B (zh) 一种负极片、制备方法及包含其的锂离子电池
CN111540879B (zh) 一种正极片、制备方法及包含其的锂离子电池
CN111540880B (zh) 一种负极片、制备方法及包含其的锂离子电池
CN111969214B (zh) 一种异型结构的正极片及包括该正极片的锂离子电池
CN111916668B (zh) 一种负极片及其制备方法和包含该负极片的锂离子电池
CN111916666B (zh) 一种异型结构的负极片及包括该负极片的锂离子电池
CN111554878B (zh) 一种正极片、制备方法及包含其的锂离子电池
WO2022206877A1 (zh) 电化学装置及电子装置
WO2021228193A1 (zh) 高能量密度长寿命的快充锂离子电池及其制备方法
CN112186273B (zh) 一种能够降低内部温升的卷绕式锂离子电池用卷芯
CN113394407B (zh) 一种正极片及二次电池
CN112467308B (zh) 一种隔膜及其制备方法、锂离子电池
CN113839084A (zh) 电芯及电池
CN112701250A (zh) 一种锂离子电池
CN112713258A (zh) 一种锂离子电池
CN110556538B (zh) 正极片及锂离子电池
CN113871571B (zh) 负极片、电芯及电池
CN114068857A (zh) 一种电极片的制备方法及其应用
CN112349953A (zh) 一种锂离子电池
CN114824226B (zh) 负极极片及其制备方法、锂离子电池和用电设备
CN110875476A (zh) 锂二次电池的负极、其制备方法和锂二次电池
CN116417658A (zh) 一种二次电池及其应用
CN114335419A (zh) 一种锂电池负极极片和锂电池
CN216435939U (zh) 一种电芯及电池
CN113707869A (zh) 一种电芯及电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant