CN113540468A - 负极片及电池 - Google Patents
负极片及电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113540468A CN113540468A CN202110843443.7A CN202110843443A CN113540468A CN 113540468 A CN113540468 A CN 113540468A CN 202110843443 A CN202110843443 A CN 202110843443A CN 113540468 A CN113540468 A CN 113540468A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- negative electrode
- lithium
- functional additive
- polynaphthalenesulfonate
- negative
- 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.)
- Pending
Links
- 239000013538 functional additive Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims abstract description 17
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 claims abstract description 8
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 48
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 25
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 25
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 18
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 18
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 14
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 12
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 claims description 12
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 11
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 11
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 8
- 229920000417 polynaphthalene Polymers 0.000 claims description 8
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 7
- 125000003709 fluoroalkyl group Chemical group 0.000 claims description 7
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 7
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 7
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N phenanthrene Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3C=CC2=C1 YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 5
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 4
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 4
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 4
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 4
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 claims description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 4
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 claims description 3
- 229910000951 Aluminide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 3
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 claims description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 claims description 3
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims description 3
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 claims description 3
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims description 3
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 claims description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 3
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 3
- 239000005060 rubber Substances 0.000 claims description 3
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011029 spinel Substances 0.000 claims description 3
- 229940071182 stannate Drugs 0.000 claims description 3
- 229910001134 stannide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 claims description 3
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 15
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 abstract description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 5
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 abstract description 3
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000011149 active material Substances 0.000 abstract 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 24
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 8
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 7
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 description 4
- FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N ethyl propionate Chemical compound CCOC(=O)CC FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 4
- IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N lithium nitrate Chemical compound [Li+].[O-][N+]([O-])=O IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N methyl formate Chemical compound COC=O TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 238000009831 deintercalation Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 3
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HNAGHMKIPMKKBB-UHFFFAOYSA-N 1-benzylpyrrolidine-3-carboxamide Chemical compound C1C(C(=O)N)CCN1CC1=CC=CC=C1 HNAGHMKIPMKKBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QPUYECUOLPXSFR-UHFFFAOYSA-N 1-methylnaphthalene Chemical compound C1=CC=C2C(C)=CC=CC2=C1 QPUYECUOLPXSFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JGFBQFKZKSSODQ-UHFFFAOYSA-N Isothiocyanatocyclopropane Chemical compound S=C=NC1CC1 JGFBQFKZKSSODQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N Methyl propionate Chemical compound CCC(=O)OC RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910006095 SO2F Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 2
- KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N [Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Mn].[Co].[Ni] KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OBNCKNCVKJNDBV-UHFFFAOYSA-N butanoic acid ethyl ester Natural products CCCC(=O)OCC OBNCKNCVKJNDBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PWLNAUNEAKQYLH-UHFFFAOYSA-N butyric acid octyl ester Natural products CCCCCCCCOC(=O)CCC PWLNAUNEAKQYLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 2
- VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N dipropyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCCC VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CYEDOLFRAIXARV-UHFFFAOYSA-N ethyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCC CYEDOLFRAIXARV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 229940017219 methyl propionate Drugs 0.000 description 2
- KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N methyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OC KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YKYONYBAUNKHLG-UHFFFAOYSA-N n-Propyl acetate Natural products CCCOC(C)=O YKYONYBAUNKHLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UUIQMZJEGPQKFD-UHFFFAOYSA-N n-butyric acid methyl ester Natural products CCCC(=O)OC UUIQMZJEGPQKFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940090181 propyl acetate Drugs 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CPRMKOQKXYSDML-UHFFFAOYSA-M rubidium hydroxide Chemical compound [OH-].[Rb+] CPRMKOQKXYSDML-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- UUCCCPNEFXQJEL-UHFFFAOYSA-L strontium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Sr+2] UUCCCPNEFXQJEL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910001866 strontium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HHVIBTZHLRERCL-UHFFFAOYSA-N sulfonyldimethane Chemical compound CS(C)(=O)=O HHVIBTZHLRERCL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 2
- 125000001889 triflyl group Chemical group FC(F)(F)S(*)(=O)=O 0.000 description 2
- NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N valeric acid Chemical compound CCCCC(O)=O NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MBDUIEKYVPVZJH-UHFFFAOYSA-N 1-ethylsulfonylethane Chemical compound CCS(=O)(=O)CC MBDUIEKYVPVZJH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YBJCDTIWNDBNTM-UHFFFAOYSA-N 1-methylsulfonylethane Chemical compound CCS(C)(=O)=O YBJCDTIWNDBNTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UHOPWFKONJYLCF-UHFFFAOYSA-N 2-(2-sulfanylethyl)isoindole-1,3-dione Chemical compound C1=CC=C2C(=O)N(CCS)C(=O)C2=C1 UHOPWFKONJYLCF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910011304 Li3V2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910032387 LiCoO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001305 LiMPO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014167 LiNi1-YCOYO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014940 LiNi1−yCoyO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003005 LiNiO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013874 LiPF2O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002097 Lithium manganese(III,IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RQPZNWPYLFFXCP-UHFFFAOYSA-L barium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ba+2] RQPZNWPYLFFXCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001863 barium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000008098 formaldehyde solution Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 150000003949 imides Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- PZJOJINCQAQMCH-UHFFFAOYSA-N lithium 2-(trifluoromethyl)-1H-imidazole-4,5-dicarbonitrile Chemical compound [Li+].FC(F)(F)c1nc(C#N)c([nH]1)C#N PZJOJINCQAQMCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Chemical compound [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001547 lithium hexafluoroantimonate(V) Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001540 lithium hexafluoroarsenate(V) Inorganic materials 0.000 description 1
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- IGILRSKEFZLPKG-UHFFFAOYSA-M lithium;difluorophosphinate Chemical compound [Li+].[O-]P(F)(F)=O IGILRSKEFZLPKG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M lithium;trifluoromethanesulfonate Chemical compound [Li+].[O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 description 1
- 238000007709 nanocrystallization Methods 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 150000003297 rubidium Chemical class 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000002153 silicon-carbon composite material Substances 0.000 description 1
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006277 sulfonation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
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
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/628—Inhibitors, e.g. gassing inhibitors, corrosion inhibitors
-
- 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
- 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
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本申请提供一种负极片及电池，其中，负极片包括负极集流体，负极集流体上设有活性涂层，活性涂层包括负极活性材料和功能添加剂，功能添加剂包括含有芳香环以及磺酸基团的化合物。通过在活性涂层中添加功能添加剂，该功能添加剂包括含有芳香环以及磺酸基团的化合物，即该功能添加剂带有共轭大π键的两亲性分子。两亲性分子可吸附在负极活性材料颗粒表面，同时该两亲性大分子不会在电解液中发生溶解，因此该功能添加剂可持续吸附在负极活性材料颗粒表面发挥保护作用，大幅度降低循环过程中负极活性材料颗粒表面副反应的发生，从而抑制负极片容量衰减，进而提高电池的循环寿命。
Description
技术领域
本申请涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种负极片及电池。
背景技术
随着锂离子电池技术的迅速发展，锂离子电池在笔记本电脑、智能手机等便携式移动电子设备上的应用越来越广泛，人们对锂离子电池的性能要求也越来越高。
为了提高电池的能量密度，目前通常使用硅基负极材料代替石墨。但是，硅基负极材料在脱嵌锂的过程中会发生巨大的体积变化，导致硅基负极材料颗粒表面的固体电解质界面膜(solid electrolyte interface，简称SEI)反复破裂生长，副反应持续进行，会导致含有硅基负极材料的电池循环寿命较短。
发明内容
本申请实施例提供一种负极片及电池，解决了含有硅基负极材料的电池循环寿命较短的问题。
为达到上述目的，本申请实施例提供一种负极片，包括负极集流体，所述负极集流体上设有活性涂层，所述活性涂层包括负极活性材料和功能添加剂，所述功能添加剂包括含有芳香环以及磺酸基团的化合物。
可选地，所述功能添加剂包括以下结构通式：
其中，圆圈代表芳香环，-SO3-(1/m)Mm+基团、-R基团、-CH2-基团均与芳香环相连，-R基团包括氢原子，烷基和氟代烷基中的至少一项，n为大于等于1且小于等于100的正整数；M为锂、钠、钾、铷、铯、镁、钙、锶、钡中的任一种，m为正整数。
可选地，在M为锂、钠、钾、铷、铯中的任一种的情况下，m取值为1；
在M为镁、钙、锶、钡中任一种的情况下，m取值为2。
可选地，所述芳香环包括苯、萘、蒽、菲、联苯中的至少一种。
可选地，所述功能添加剂为聚萘甲醛磺酸盐，所述聚萘甲醛磺酸盐包括以下至少一项：
聚萘甲醛磺酸钠盐、聚萘甲醛磺酸锂盐、聚萘甲醛磺酸钾盐、聚萘甲醛磺酸铷盐、聚萘甲醛磺酸铯盐、聚萘甲醛磺酸钙盐、聚萘甲醛磺酸锶盐和聚萘甲醛磺酸钡盐。
可选地，所述功能添加剂的分子量的取值范围为200至20000。
可选地，所述功能添加剂的质量占所述活性涂层总质量的0.1％至2％。
可选地，所述负极活性材料包括以下至少一项：
金属锂、天然石墨、人造石墨、中间相微碳球、硬碳、软碳、硅基负极材料、锡化锂合金、锡酸锂合金、锡、氧化锡、二氧化锡、尖晶石结构的钛酸锂和铝化锂合金。
可选地，所述活性涂层还包括导电剂和粘结剂；
所述导电剂包括以下至少一项：
石墨、超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯和碳纤维；
所述粘结剂包括以下至少一项：
聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、丁腈橡胶、水系丙烯酸树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、氟化橡胶、羧甲基纤维素和聚丙烯酸。
本申请实施例还提供一种电池，包括如第一方面所述的负极片。
本申请实施例中，负极片包括负极集流体，负极集流体上设有活性涂层，活性涂层包括负极活性材料和功能添加剂，功能添加剂包括含有芳香环以及磺酸基团的化合物。通过在活性涂层中添加功能添加剂，该功能添加剂包括含有芳香环以及磺酸基团的化合物，即该功能添加剂带有共轭大π键的两亲性分子。两亲性分子可吸附在负极活性材料颗粒表面，同时该两亲性大分子不会在电解液中发生溶解，因此该功能添加剂可持续吸附在负极活性材料颗粒表面发挥保护作用，大幅度降低循环过程中负极活性材料颗粒表面副反应的发生，从而抑制负极片容量衰减，进而提高电池的循环寿命。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例中的技术方案，现对说明书附图作如下说明，显而易见地，下述附图仅是本申请的实施例，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，还可以根据所列附图获得其他附图。
图1是本申请实施例提供的负极片的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在本申请中的实施例的基础上，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他实施例，都属于本申请保护的范围。
锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长以及环境友好的优点，已被广泛应用于移动通信设备、笔记本电脑、数码相机等电子产品中，并逐渐在电动交通工具以及储能领域发挥作用。负极材料是锂离子电池的关键材料之一，目前应用最多的商业化锂离子电池负极材料是石墨，其理论比容量为372mAh/g，已不能满足高能量密度锂离子电池的要求。硅基负极材料的理论比容量可达到4200mAh/g，用硅基负极材料替代石墨可以显著提升电池能量密度，是非常有应用前景的下一代负极材料。
然而硅基负极材料在脱嵌锂的过程中会发生巨大的体积变化，导致硅基负极材料颗粒表面的SEI膜反复破裂生长，副反应持续进行，最终导致含有硅基负极材料的电池循环寿命短。目前的解决思路主要是从硅基负极材料本身入手，例如对硅基负极材料进行材料尺寸纳米化以及对其进行表面包覆处理。这些方法对硅基负极材料性能有一定的改善作用，可一定程度上提高含有硅基负极材料的电池的循环寿命，但目前含有硅基负极材料的电池的循环寿命仍然有待进一步提升。
参见图1，为提高含有硅基负极材料电池的循环寿命，本申请提供一种负极片，包括负极集流体1，所述负极集流体1上设有活性涂层2，所述活性涂层2包括负极活性材料和功能添加剂，所述功能添加剂包括含有芳香环以及磺酸基团的化合物。
上述负极集流体1的形状可为长方形，负极集流体1的材质可以为铜箔或者涂炭铜箔。负极集流体1上可以设有极耳3。活性涂层2可沿负极片长度方向涂覆在负极集流体1的表面。负极集流体1的两个表面均可设有活性涂层2，或者仅在负极集流体1的一个表面设活性涂层2。活性涂层2的层数可以为单层或者多层。
上述负极活性材料可包括以下至少一项：金属锂、天然石墨、人造石墨、中间相微碳球、硬碳、软碳、硅基负极材料、锡化锂合金、锡酸锂合金、锡、氧化锡、二氧化锡、尖晶石结构的钛酸锂和铝化锂合金。其中，硅基负极材料可包含以下至少一项：硅、硅-碳复合物、氧化亚硅SiOx。
上述活性涂层2中还可以包含导电剂和粘结剂，所述导电剂包括以下至少一项：石墨、超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯和碳纤维。所述粘结剂包括以下至少一项：聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、丁腈橡胶、水系丙烯酸树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、氟化橡胶、羧甲基纤维素和聚丙烯酸。
本申请实施例中，通过在活性涂层中添加功能添加剂，该功能添加剂包括含有芳香环以及磺酸基团的化合物，即该功能添加剂带有共轭大π键的两亲性分子。两亲性分子可吸附在负极活性材料颗粒表面，同时该两亲性大分子不会在电解液中发生溶解，因此该功能添加剂可持续吸附在负极活性材料颗粒表面发挥保护作用，大幅度降低循环过程中负极活性材料颗粒表面副反应的发生，从而抑制负极片容量衰减，进而提高电池的循环寿命。
本申请实施例提供的负极片不仅可以提高含有硅基负极材料电池的循环寿命，也可以提高含有除硅基负极材料之外的负极活性材料比如石墨、硬碳、软碳的电池的循环寿命。需要说明的是，本申请实施例提供的负极片对于提高含有硅基负极材料电池的循环寿命的效果尤为显著。
可选地，所述功能添加剂包括以下结构通式：
其中，圆圈代表芳香环，芳香环可包括苯、萘、蒽、菲、联苯中的至少一种。-SO3 -(1/m)Mm+基团、-R基团、-CH2-基团均与芳香环相连，-R基团包括氢原子，烷基和氟代烷基中的至少一项，n为大于等于1且小于等于100的正整数；M为锂、钠、钾、铷、铯、镁、钙、锶、钡中的任一种，m为正整数。
应理解，-R基团可以为氢原子，或烷基，或氟代烷基，结构通式中共有两个-R基团，这两个-R基团可以均为氢原子，或均为烷基，或均为氟代烷基；也可以其中一个-R基团为氢原子，另一个-R基团为烷基，或者其中一个-R基团为氢原子，另一个-R基团为氟代烷基，或者其中一个-R基团为烷基，另一个-R基团为氟代烷基。
进一步地，在M为锂、钠、钾、铷、铯中的任一种的情况下，m取值为1；
在M为镁、钙、锶、钡中任一种的情况下，m取值为2。
参见表1，功能添加剂可包括T1至T12中的至少一种，T1至T12的结构如上述结构通式所示。
表1
可选地，所述功能添加剂为聚萘甲醛磺酸盐，所述聚萘甲醛磺酸盐包括以下至少一项：
聚萘甲醛磺酸钠盐、聚萘甲醛磺酸锂盐、聚萘甲醛磺酸钾盐、聚萘甲醛磺酸铷盐、聚萘甲醛磺酸铯盐、聚萘甲醛磺酸钙盐、聚萘甲醛磺酸锶盐和聚萘甲醛磺酸钡盐。
可选地，所述功能添加剂的分子量的取值范围为200至20000。功能添加剂的分子量可以为200至20000这一区间范围内的任意正整数，包括200和20000。
可选地，所述功能添加剂的质量占所述活性涂层2总质量的0.1％至2％。功能添加剂的质量占活性涂层2总质量的百分数可以为0.1％至2％这一区间范围内任意一个有理数。示例性的，功能添加剂的质量占活性涂层2总质量的0.1％，或0.23％，或0.3％，或0.437％，或0.5％，或0.61％，或0.7％，或0.8％，或0.9％，或1.0％，或1.16％，或1.2％，或1.39％，或1.4％，或1.5％，或1.6％，或1.7％，或1.8％，或1.9％，或2.0％。
本申请实施例提供的负极片在循环200次后的厚度膨胀率不高于20％
本申请实施例提供的负极片可以按照本领域常规方法制备。通常将负极活性材料、功能添加剂、导电剂和粘结剂分散于溶剂中，溶剂可以是N-甲基吡咯烷酮或去离子水，形成均匀的负极浆料，将负极浆料涂覆在负极集流体1上，经烘干等工序后，得到负极片。
本申请实施例还提供一种电池，所述电池包括本申请实施例提供的负极片。本申请实施例提供的负极片的结构和工作原理可以参考上述实施例，在此不再赘述。由于本申请实施例提供的电池包括本申请实施例提供的负极片，因此具有本申请实施例提供的负极片的全部有益效果。
本申请实施例提供的电池还包括正极片、隔膜和电解液。该电池可以为锂离子二次电池、锂一次电池、钠离子电池或镁离子电池。该电池可以为卷绕式电池，也可以为叠片式电池。
上述正极片的集流体可采用本领域已知的正极集流体材料，例如铝箔或涂炭铝箔等。正极片中的正极活性材料可以采用本领域已知的正极活性材料，能够进行离子的可逆嵌入/脱嵌。例如可以为锂过渡金属复合氧化物，其中过渡金属可以是Mn、Fe、Ni、Co、Cr、Ti、Zn、V、Al、Zr、Ce及Mg中的一种或多种。锂过渡金属复合氧化物中还可以掺杂电负性大的元素，如S、F、Cl及I中的一种或多种，能够使正极活性材料具有较高的结构稳定性和电化学性能。作为示例，锂过渡金属复合氧化物例如为LiMn2O4、LiNiO2、LiCoO2、LiNi1-yCoyO2(0<y<1)、LiNiaCobAl1-a-bO2(0<a<1，0<b<1，0<a+b<1)、LiMn1-m-nNimConO2(0<m<1，0<n<1，0<m+n<1)、LiMPO4(M可以为Fe、Mn、Co中的一种或多种)及Li3V2(PO4)3中的一种或多种。可选地，正极片还可以包括导电剂。可选地，正极片还可以包括粘结剂。正极片可以按照本领域常规方法制备。通常将正极活性材料及可选的导电剂、粘结剂分散于溶剂(例如N-甲基吡咯烷酮NMP)中，形成均匀的正极浆料，将正极浆料涂覆在正极集流体上，经烘干等工序后，得到正极片。
上述隔离膜可以选用任意公知的具有电化学稳定性和化学稳定性的多孔结构隔离膜，例如可以是玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯中的一种或多种的单层或多层薄膜。
上述电解液包括有机溶剂和电解质盐。有机溶剂作为在电化学反应中传输离子的介质，可以采用本领域已知的用于电化学装置电解液的有机溶剂。电解质盐作为离子的供源，可以是本领域已知的用于电化学装置电解液的电解质盐。
示例性的，用于锂离子二次电池的有机溶剂，可以为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸丁烯酯(BC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、甲酸甲酯(MF)、乙酸甲酯(MA)、乙酸乙酯(EA)、乙酸丙酯(PA)、丙酸甲酯(MP)、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯(PP)、丁酸甲酯(MB)、丁酸乙酯(EB)、1,4-丁内酯(GBL)、环丁砜(SF)、二甲砜(MSM)、甲乙砜(EMS)、二乙砜(ESE)中的一种或多种，优选为两种以上。
示例性的，用于锂离子二次电池的电解质盐，可以为六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、六氟锑酸锂(LiSbF6)、二氟磷酸锂(LiPF2O2)、4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂(LiDTI)、双乙二酸硼酸锂(LiBOB)、三氟甲磺酸锂(LiTFS)、双(丙二酸)硼酸锂(LiBMB)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、双(二氟丙二酸)硼酸锂(LiBDFMB)、(丙二酸草酸)硼酸锂(LiMOB)、(二氟丙二酸草酸)硼酸锂(LiDFMOB)、三(草酸)磷酸锂(LiTOP)、三(二氟丙二酸)磷酸锂(LiTDFMP)、四氟草酸磷酸锂(LiTFOP)、二氟二草酸磷酸锂(LiDFOP)、双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)、双三氟甲烷磺酰亚氨锂(LiTFSI)、(氟磺酰)(三氟甲磺酰)亚氨锂(LiN(SO2F)(SO2CF3))、硝酸锂(LiNO3)、氟化锂(LiF)、LiN(SO2RF)2、LiN(SO2F)(SO2RF)、中的一种或多种的组合，其中，RF＝CnF2n+1，n为2～10且为整数。
将上述正极片、隔离膜、负极片依次层叠设置得到电芯，使隔离膜位于正极片和负极片之间，以起到隔离的作用。也可以将上述正极片、隔离膜、负极片依次层叠后卷绕得到电芯。将电芯置于包装外壳中，注入电解液并封口，制得电池。
将制得的电池进行电池循环寿命测试：参考GB/T 18287-2013标准中的测试方法，测试电池的循环寿命、初始内阻、循环200次后的内阻。
下述实施例更具体地描述了本申请公开的内容，这些实施例仅仅用于阐述性说明，因为在本申请公开内容的范围内进行各种修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。除非另有声明，以下实施例中所说的所有份、百分比、和比值都是基于重量计，而且实施例中使用的所有试剂都可商购获得或是按照常规方法进行合成获得，并且可直接使用而无需进一步处理，实施例中使用的仪器均可商购获得。
具体的，聚萘甲醛磺酸钠盐可通过商购获得，亦可通过下述方法合成。
聚萘甲醛磺酸钠盐合成方法如下：将5kg甲基萘投入磺化釜中，加热熔化，开动搅拌，升温至130～140℃下反应2上。然后在快速搅拌下加入2.1L水，再搅拌半小时后取样测酸度，若总酸度为25％～27％为合格。冷却至90～100℃。一次加入37％的甲醛水溶液3kg。自然升温升压，控制反应温度在130～140℃，压力0.15～0.20MPa。反应2h让其充分缩合。缩合完毕后，加入3～30％的氢氧化钠溶液进行中和，至pH值为7左右。结晶过滤，干燥结晶物即为成品。
将聚萘甲醛磺酸钠盐合成方法中的氢氧化钠溶液替换为氢氧化锂溶液即可合成得到聚萘甲醛磺酸锂盐。
将聚萘甲醛磺酸钠盐合成方法中的氢氧化钠溶液替换为氢氧化钾溶液即可合成得到聚萘甲醛磺酸钾盐。
将聚萘甲醛磺酸钠盐合成方法中的氢氧化钠溶液替换为氢氧化铷溶液即可合成得到聚萘甲醛磺酸铷盐。
将聚萘甲醛磺酸钠盐合成方法中的氢氧化钠溶液替换为氢氧化钙溶液即可合成得到聚萘甲醛磺酸钙盐。
将聚萘甲醛磺酸钠盐合成方法中的氢氧化钠溶液替换为氢氧化锶溶液即可合成得到聚萘甲醛磺酸锶盐。
将聚萘甲醛磺酸钠盐合成方法中的氢氧化钠溶液替换为氢氧化锶溶液即可合成得到聚萘甲醛磺酸锶盐。
将聚萘甲醛磺酸钠盐合成方法中的氢氧化钠溶液替换为氢氧化钡溶液即可合成得到聚萘甲醛磺酸钡盐。
实施例1～16的制备方法如下：
按照常规的锂离子电池负极制备工艺，将负极活性材料、功能添加剂及导电剂、粘结剂、溶剂通过双行星搅拌机在真空下以公转30r/min、自转1500r/min的条件搅拌4h，分散成均匀的浆料，然后将浆料涂布在集流体上并在100℃下烘烤30min至烘干，在40吨辊压压力下辊压，分切成所需的负极片F1～F16。
对比例1～16的制备方法如下：
按照常规的锂离子电池负极制备工艺，将负极活性材料及导电剂、粘结剂、溶剂通过双行星搅拌机在真空下以公转30r/min、自转1500r/min的条件搅拌4h，分散成均匀的浆料，然后将浆料涂布在集流体上并在100℃下烘烤30min至烘干，在40吨辊压压力下辊压，分切成所需的负极片F17～F32。
实施例1～16以及对比例1～16中的负极浆料配方如表2所示。
表2
其中，T1～T8分别代表聚萘甲醛磺酸钠盐、聚萘甲醛磺酸锂盐、聚萘甲醛磺酸钾盐、聚萘甲醛磺酸铷盐、聚萘甲醛磺酸铯盐、聚萘甲醛磺酸钙盐、聚萘甲醛磺酸锶盐、聚萘甲醛磺酸钡盐。表格中G1～G10分别代表超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、单臂碳纳米管、寡壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯、碳纤维。
极片的制备过程如下：
按照常规的锂离子电池正极制备工艺，将95份镍钴锰三元正极(宁波容百新能源科技股份有限公司镍钴锰三元材料S760)、2.5份乙炔黑导电剂、2.5份PVDF粘结剂、60份N-甲基吡咯烷酮(NMP)通过双行星搅拌机在真空下以公转30r/min、自转1500r/min的条件搅拌4h，分散成均匀的浆料，然后将浆料涂布在集流体上并在130℃下烘烤30min至烘干，在40吨辊压压力下辊压，分切成所需的正极片。
电池的制备过程如下：
将前述所得的正极片与负极片搭配商业上常规的聚乙烯(PE)多孔隔膜(上海恩捷新材料科技有限公司生产的湿法隔膜ND12，厚度12μm)、商业上常规的锂离子电池电解液(深圳新宙邦科技股份有限公司的LBC445B57型号电解液)以及其他必要的锂离子电池辅材通过锂离子电池常规制备工艺制备成电池。
电池D1至D32的具体信息如表3所示：
| 电池 | 负极极片 | 电池 | 负极极片 |
| D1 | F1 | D17 | F17 |
| D2 | F2 | D18 | F18 |
| D3 | F3 | D19 | F19 |
| D4 | F4 | D20 | F20 |
| D5 | F5 | D21 | F21 |
| D6 | F6 | D22 | F22 |
| D7 | F7 | D23 | F23 |
| D8 | F8 | D24 | F24 |
| D9 | F9 | D25 | F25 |
| D10 | F10 | D26 | F26 |
| D11 | F11 | D27 | F27 |
| D12 | F12 | D28 | F28 |
| D13 | F13 | D29 | F29 |
| D14 | F14 | D30 | F30 |
| D15 | F15 | D31 | F31 |
| D16 | F16 | D32 | F32 |
表3
对上述电池进行测试
参考GB/T 18287-2013标准中的测试方法，测试电池D1～D32的循环寿命、初始内阻、循环200次后的内阻，测试结果如表4所示：
表4
表4为电池D1～D32的测试结果，从表4可知，实施例1与对比例1构成单因素比较，实施例2与对比例2构成单因素比较，以此类推，实施例中采用本申请提供的负极片制备的电池与对比例中常规负极片制备的电池相比，采用本申请提供的负极片制备的电池的循环寿命显著提升，循环过程中内阻增长更小。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。
Claims (10)
1.一种负极片，其特征在于，包括负极集流体，所述负极集流体上设有活性涂层，所述活性涂层包括负极活性材料和功能添加剂，所述功能添加剂包括含有芳香环以及磺酸基团的化合物。
2.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述功能添加剂包括以下结构通式：
其中，圆圈代表芳香环，-SO3 -(1/m)Mm+基团、-R基团、-CH2-基团均与芳香环相连，-R基团包括氢原子，烷基和氟代烷基中的至少一项，n为大于等于1且小于等于100的正整数；M为锂、钠、钾、铷、铯、镁、钙、锶、钡中的任一种，m为正整数。
3.根据权利要求2所述的负极片，其特征在于，在M为锂、钠、钾、铷、铯中的任一种的情况下，m取值为1；
在M为镁、钙、锶、钡中任一种的情况下，m取值为2。
4.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述芳香环包括苯、萘、蒽、菲、联苯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述功能添加剂为聚萘甲醛磺酸盐，所述聚萘甲醛磺酸盐包括以下至少一项：
聚萘甲醛磺酸钠盐、聚萘甲醛磺酸锂盐、聚萘甲醛磺酸钾盐、聚萘甲醛磺酸铷盐、聚萘甲醛磺酸铯盐、聚萘甲醛磺酸钙盐、聚萘甲醛磺酸锶盐和聚萘甲醛磺酸钡盐。
6.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述功能添加剂的分子量的取值范围为200至20000。
7.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述功能添加剂的质量占所述活性涂层总质量的0.1％至2％。
8.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述负极活性材料包括以下至少一项：
金属锂、天然石墨、人造石墨、中间相微碳球、硬碳、软碳、硅基负极材料、锡化锂合金、锡酸锂合金、锡、氧化锡、二氧化锡、尖晶石结构的钛酸锂和铝化锂合金。
9.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述活性涂层还包括导电剂和粘结剂；
所述导电剂包括以下至少一项：
石墨、超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯和碳纤维；
所述粘结剂包括以下至少一项：
聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、丁腈橡胶、水系丙烯酸树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、氟化橡胶、羧甲基纤维素和聚丙烯酸。
10.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的负极片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110843443.7A CN113540468A (zh) | 2021-07-26 | 2021-07-26 | 负极片及电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110843443.7A CN113540468A (zh) | 2021-07-26 | 2021-07-26 | 负极片及电池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113540468A true CN113540468A (zh) | 2021-10-22 |
Family
ID=78120835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110843443.7A Pending CN113540468A (zh) | 2021-07-26 | 2021-07-26 | 负极片及电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113540468A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114122316A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-03-01 | 远景动力技术(江苏)有限公司 | 负极及其用途 |
| WO2024040437A1 (zh) * | 2022-08-23 | 2024-02-29 | 宁德新能源科技有限公司 | 电极极片、电化学装置及用电装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104106162A (zh) * | 2012-02-14 | 2014-10-15 | 三菱化学株式会社 | 非水系二次电池负极用活性物质、使用其的负极及非水系二次电池 |
| JP2015035315A (ja) * | 2013-08-08 | 2015-02-19 | 三菱化学株式会社 | 非水系二次電池負極用活物質の製造方法、及びその製造方法にて製造された非水系二次電池用活物質、非水系二次電池用負極並びに、非水系二次電池 |
| JP2015035316A (ja) * | 2013-08-08 | 2015-02-19 | 三菱化学株式会社 | 非水系二次電池負極用活物質並びにそれを用いた負極及び非水系二次電池 |
| JP2015187934A (ja) * | 2014-03-26 | 2015-10-29 | 三菱化学株式会社 | 非水系二次電池負極用活物質並びにそれを用いた負極及び非水系二次電池 |
| JP2016048673A (ja) * | 2014-08-26 | 2016-04-07 | 三菱化学株式会社 | 非水系電解液二次電池 |
-
2021
- 2021-07-26 CN CN202110843443.7A patent/CN113540468A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104106162A (zh) * | 2012-02-14 | 2014-10-15 | 三菱化学株式会社 | 非水系二次电池负极用活性物质、使用其的负极及非水系二次电池 |
| JP2015035315A (ja) * | 2013-08-08 | 2015-02-19 | 三菱化学株式会社 | 非水系二次電池負極用活物質の製造方法、及びその製造方法にて製造された非水系二次電池用活物質、非水系二次電池用負極並びに、非水系二次電池 |
| JP2015035316A (ja) * | 2013-08-08 | 2015-02-19 | 三菱化学株式会社 | 非水系二次電池負極用活物質並びにそれを用いた負極及び非水系二次電池 |
| JP2015187934A (ja) * | 2014-03-26 | 2015-10-29 | 三菱化学株式会社 | 非水系二次電池負極用活物質並びにそれを用いた負極及び非水系二次電池 |
| JP2016048673A (ja) * | 2014-08-26 | 2016-04-07 | 三菱化学株式会社 | 非水系電解液二次電池 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114122316A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-03-01 | 远景动力技术(江苏)有限公司 | 负极及其用途 |
| CN114122316B (zh) * | 2021-11-22 | 2024-01-30 | 远景动力技术(江苏)有限公司 | 负极及其用途 |
| WO2024040437A1 (zh) * | 2022-08-23 | 2024-02-29 | 宁德新能源科技有限公司 | 电极极片、电化学装置及用电装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110265627B (zh) | 正极极片及锂离子二次电池 | |
| JP7159459B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
| CN109088099B (zh) | 一种兼顾高低温性能的磺酰类电解液添加剂及含该添加剂的电解液 | |
| WO2022042373A1 (zh) | 锂离子电池 | |
| WO2018099097A1 (zh) | 电解液及二次锂电池 | |
| CN110752406B (zh) | 电解液及其应用 | |
| CN109888384B (zh) | 电解液和含有电解液的电池 | |
| KR20120028622A (ko) | 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 리튬 이차 전지 | |
| CN112909318B (zh) | 锂离子二次电池及其制备方法与包含锂离子二次电池的电子产品和电动产品 | |
| CN110265622B (zh) | 正极极片及锂离子二次电池 | |
| CN109786832B (zh) | 电解液添加剂、电解液及锂离子二次电池 | |
| CN110797575A (zh) | 一种锂离子电池非水电解液及使用该电解液的锂离子电池 | |
| CN111106383B (zh) | 电解液及锂离子电池 | |
| CN111525190A (zh) | 电解液及锂离子电池 | |
| CN113540468A (zh) | 负极片及电池 | |
| CN110676511A (zh) | 一种锂离子电池电解液和锂离子二次电池 | |
| WO2021238052A1 (zh) | 一种锂离子二次电池的电解液及其应用 | |
| WO2023070992A1 (zh) | 电化学装置及包括其的电子装置 | |
| CN110364695B (zh) | 锂离子电池 | |
| CN115136357A (zh) | 一种正极极片及包含其的锂离子二次电池 | |
| EP4312297A1 (en) | Solid-state electrolyte (sse) with sandwich structure and preparation method and use thereof, and solid-state lithium ion battery | |
| CN116741953A (zh) | 正极活性材料、二次电池和用电装置 | |
| WO2022198667A1 (zh) | 一种正极极片、包含该正极极片的电化学装置和电子装置 | |
| CN115039256A (zh) | 正极及其制备方法和锂离子二次电池 | |
| CN109904520B (zh) | 非水电解液及二次电池 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211022 |