CN113644232A - 一种负极极片、包含该负极极片的电化学装置和电子装置 - Google Patents

一种负极极片、包含该负极极片的电化学装置和电子装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113644232A
CN113644232A CN202110901369.XA CN202110901369A CN113644232A CN 113644232 A CN113644232 A CN 113644232A CN 202110901369 A CN202110901369 A CN 202110901369A CN 113644232 A CN113644232 A CN 113644232A
Authority
CN
China
Prior art keywords
binder
negative electrode
material layer
present application
pole piece
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.)
Granted
Application number
CN202110901369.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN113644232B (zh
Inventor
黄柳军
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.)
Ningde Amperex Technology Ltd
Original Assignee
Ningde Amperex Technology 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 Ningde Amperex Technology Ltd filed Critical Ningde Amperex Technology Ltd
Priority to CN202110901369.XA priority Critical patent/CN113644232B/zh
Publication of CN113644232A publication Critical patent/CN113644232A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113644232B publication Critical patent/CN113644232B/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
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H01M4/622—Binders being polymers
    • 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
    • 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
    • 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)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本申请提供了一种负极极片、包含该负极极片的电化学装置和电子装置，负极极片包括负极材料层，负极材料层包括粘结剂，粘结剂包括第一粘结剂和第二粘结剂，第一粘结剂包括苯乙烯‑丙烯酸酯共聚物、聚丙烯中的至少一种，第二粘结剂包括丁苯橡胶及其衍生物中的至少一种。本申请提供的负极极片具有较高的内聚力和粘结力，同时具有良好的动力学性能。

Description

一种负极极片、包含该负极极片的电化学装置和电子装置
技术领域
本申请涉及电化学技术领域，特别是涉及一种负极极片、包含该负极极片的电化学装置和电子装置。
背景技术
锂离子电池具有体积和质量能量密度大、循环寿命长、标称电压高、自放电率低、体积小、重量轻等许多优点，在消费电子领域具有广泛的应用。随着近年来电动汽车和可移动电子设备的高速发展，人们对电池的能量密度、安全性、循环性能等相关需求越来越高，期待着综合性能全面提升的新型锂离子电池的出现。
锂离子电池的负极极片上的负极材料层在制备过程时，通常采用涂布法，然后在烘箱中进行烘干处理。但是在烘干处理过程中，负极材料层中的水性粘结剂通常会往远离负极集流体的区域聚积，导致粘结剂在负极材料层中的分布不均匀，使得负极材料层的内聚力降低、恶化负极极片的表层动力学，从而恶化锂离子电池的循环膨胀率。
发明内容
本申请的目的在于提供一种负极极片、包含该负极极片的电化学装置和电子装置，以提高负极极片中负极材料层的内聚力。
本申请的第一方面提供了一种负极极片，其包括负极材料层，负极材料层包括粘结剂，粘结剂包括第一粘结剂和第二粘结剂，第一粘结剂包括苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚丙烯中的至少一种，第二粘结剂包括丁苯橡胶及其衍生物中的至少一种。不限于任何理论，当负极材料层中包括第一粘结剂和第二粘结剂时，负极材料层的内聚力和粘结力提高并具有良好的动力学性能，负极材料层的内聚力提升有利于抑制电化学装置在循环过程中极片的膨胀，从而得到的负极极片同时具有较高的动力学性能和良好的稳定性，有利于提高电化学装置的稳定性，例如循环性能和安全性，使电化学装置保持较高的动力学性能。
在本申请的一些实施方案中，第一粘结剂和第二粘结剂的质量比为1∶1至6∶1，优选为1∶1至3∶1。例如，第一粘结剂和第二粘结剂的质量比可以为1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1、5∶1、6∶1或为其间的任意范围。不限于任何理论，通过调控第一粘结剂和第二粘结剂的质量比在上述范围内，得到的负极极片具有良好的稳定性和动力学性能，得到了循环性能、安全性能、动力学性能更好的电化学装置。这可能是由于当第一粘结剂和第二粘结剂的质量比过小时(例如小于1∶1)，第二粘结剂的含量过高，虽然负极材料层的内聚力和粘结力增大，但是负极极片的动力学性能恶化，从而恶化电化学装置的动力学性能；当第一粘结剂和第二粘结剂的质量比过大时(例如大于6∶1)，第一粘结剂的含量过高，虽然负极极片具有良好的动力学性能，但是负极材料层的内聚力和粘结力过小，导致负极极片的稳定性降低，从而影响电化学装置的循环性能和安全性。
在本申请的一些实施方案中，苯乙烯-丙烯酸酯共聚物中的丙烯酸酯包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯中的至少一种。不限于任何理论，通过选择上述丙烯酸酯，得到的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物有利于提高负极极片的动力学性能，从而提高电化学装置的动力学性能。
在本申请的一些实施方案中，聚丙烯包括常规聚丙烯和/或改性聚丙烯。其中，常规聚丙烯是指本领域已知的常规聚丙烯，改性聚丙烯可以包括不同分子量的改性聚丙烯。本申请对改性聚丙烯的分子量没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如重均分子量为3000至5000。不限于任何理论，通过选择上述聚丙烯，有利于提高负极极片的动力学性能，从而提高电化学装置的循环性能。
在本申请的一些实施方案中，丁苯橡胶的衍生物由苯乙烯、丁二烯、酯类共聚得到，酯类包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯中的至少一种。不限于任何理论，通过选择上述酯类得到的丁苯橡胶衍生物有利于提高负极材料层的内聚力和粘结力，从而提高负极极片的稳定性、电化学装置的循环性能和安全性。
在本申请的一些实施方案中，负极极片还包括负极集流体，沿负极材料层厚度且远离负极集流体的方向，第一粘结剂在负极材料层中的含量逐渐增加，第二粘结剂在负极材料层中的含量逐渐减小。其中，第一粘结剂的含量逐渐增加，可以是梯度增加，也可以是非梯度增加，也即在负极材料层中，靠近负极集流体的区域中的第一粘结剂含量小于远离负极集流体的区域中的第一粘结剂含量；第二粘结剂的含量逐渐减小，可以是梯度减小，也可以是非梯度减小，也即在负极材料层中，靠近负极集流体的区域中的第二粘结剂含量大于远离负极集流体的区域中的第一粘结剂含量。不限于任何理论，通过调控第一粘结剂和第二粘结剂的含量变化在上述范围内，有利于提高负极极片的动力学性能和稳定性，从而提高电化学装置的动力学性能、循环性能和安全性。
本申请对上述第一粘结剂含量、第二粘结剂含量逐渐变化的负极极片的制备方法没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如在制备负极材料层的浆料时调控搅拌速度和负极材料层中材料的添加顺序来实现。
本申请对负极集流体没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如，可以包括但不限于铜箔、铜合金箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍、泡沫铜或复合集流体等。在本申请中，对负极的集流体的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，负极的集流体的厚度为4μm至12μm。
在本申请的一些实施方案中，以负极材料层中的固体的总质量为基准，粘结剂的质量百分含量为0.75％至3％，优选为1.5％至3％。例如，粘结剂的质量百分含量可以为0.75％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％或为其间的任意范围。不限于任何理论，当粘结剂的含量过低时(例如低于0.75％)，负极材料层的内聚力和粘结力较差，导致负极极片的稳定性较差，影响电化学装置的循环性能和安全性。当粘结剂的含量过高时(例如高于3％)，负极极片的动力学性能恶化，从而影响电化学装置的动力学性能。通过调控粘结剂的质量百分含量在上述范围内，有利于提高电化学装置的循环性能、安全性和动力学性能。
本申请的第二方面提供一种电化学装置，包括本申请任一实施方案中的负极极片，得到的电化学装置具有良好的动力学性能和循环性能。
在本申请中，负极材料层包括负极活性材料，其中，负极活性材料没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如可以包括但不限于锂金属、含锂化合物、锂合金、中间相碳微球、软碳、硬碳、硅或硅碳等中的至少一种。
在本申请中，负极材料层中还可以包括导电剂，本申请对导电剂没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如可以包括但不限于导电炭黑(Super P)、碳纳米管(CNTs)、碳纤维、鳞片石墨、科琴黑、石墨烯、金属材料或导电聚合物中的至少一种。上述碳纳米管可以包括但不限于单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管。上述碳纤维可以包括但不限于气相生长碳纤维(VGCF)和/或纳米碳纤维。上述金属材料可以包括但不限于金属粉和/或金属纤维，具体地，金属可以包括但不限于铜、镍、铝或银中的至少一种。上述导电聚合物可以包括但不限于聚亚苯基衍生物、聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔或聚吡咯中的至少一种。
在本申请中，负极材料层中还可以包括粘结剂，本申请对粘结剂没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如可以包括但不限于聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸锂、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、丁苯橡胶或聚偏氟乙烯中的至少一种。
任选地，负极极片还可以包括导电层，导电层位于负极集流体和负极材料层之间。本申请对导电层的组成没有特别限制，可以是本领域常用的导电层，导电层可以包括但不限于上述导电剂和上述粘结剂。
本申请的电化学装置还包括正极极片，本申请中的正极极片没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如正极极片通常包括正极集流体和正极材料层。其中，正极集流体没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如可以包括但不限于铝箔、铝合金箔或复合集流体等。在本申请中，对正极集流体的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如厚度为8μm至12μm。正极材料层中通常包括正极活性材料，其中，正极活性材料没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如可以包括锂和过渡金属元素的复合氧化物中的至少一种。本申请对上述过渡金属元素没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如可以包括镍、锰、钴或铁中的至少一种。具体的，正极活性材料可以包括镍钴锰酸锂(811、622、523、111)、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、富锂锰基材料、钴酸锂、锰酸锂、磷酸锰铁锂或钛酸锂中的至少一种。
在本申请中，正极材料层中还可以包括导电剂，本申请对导电剂没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如可以包括但不限于上述导电剂中的至少一种。
在本申请中，正极材料层中还可以包括粘结剂，本申请对粘结剂没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如可以包括但不限于上述粘结剂中的至少一种。
任选地，正极极片还可以包括导电层，导电层位于正极集流体和正极材料层之间。本申请对导电层的组成没有特别限制，可以是本领域常用的导电层，导电层可以包括但不限于上述导电剂和上述粘结剂。
本申请的电化学装置还包括隔离膜，本申请对隔离膜没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如可以包括但不限于聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯为主的聚烯烃(PO)类隔膜、聚酯膜(例如聚对苯二甲酸二乙酯(PET)膜)、纤维素膜、聚酰亚胺膜(PI)、聚酰胺膜(PA)，氨纶或芳纶膜、织造膜、非织造膜(无纺布)、微孔膜、复合膜、隔膜纸、碾压膜或纺丝膜等中的至少一种。本申请的隔离膜可以具有多孔结构，孔径的尺寸没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如，孔径的尺寸可以为0.01μm至1μm。在本申请中，隔离膜的厚度没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如厚度可以为5μm至500μm。
例如，隔离膜可以包括基材层和表面处理层。基材层可以为具有多孔结构的无纺布、膜或复合膜，基材层的材料可以包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺等中的至少一种。任选地，可以使用聚丙烯多孔膜、聚乙烯多孔膜、聚丙烯无纺布、聚乙烯无纺布或聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯多孔复合膜。任选地，基材层的至少一个表面上设置有表面处理层，表面处理层可以是聚合物层或无机物层，也可以是混合聚合物与无机物所形成的层。
无机物层可以包括但不限于无机颗粒和粘结剂，本申请对无机颗粒没有特别限制，例如，可以包括但不限于氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锌、氧化钙、氧化锆、氧化钇、碳化硅、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙或硫酸钡等中的至少一种。本申请对粘结剂没有特别限制，例如，可以包括但不限于聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯或聚六氟丙烯中的至少一种。聚合物层中包含聚合物，聚合物的材料可以包括但不限于聚酰胺、聚丙烯腈、丙烯酸酯聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚偏氟乙烯或聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)等中的至少一种。
本申请的电化学装置还包括电解质，本申请的电解质可以是凝胶电解质、固态电解质和电解液中的一种或多种，电解液可以包括但不限于锂盐和非水溶剂。在本申请一些实施方案中，锂盐可以包括LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiB(C6H5)4、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3、LiSiF6、LiBOB或二氟硼酸锂中的至少一种。优选地，锂盐包括LiPF6。
非水溶剂可以包括但不限于碳酸酯化合物、羧酸酯化合物、醚化合物或其它有机溶剂中的至少一种。上述碳酸酯化合物可以包括但不限于链状碳酸酯化合物、环状碳酸酯化合物、氟代碳酸酯化合物或其组合。具体地，链状碳酸酯化合物可以包括但不限于碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)或碳酸甲乙酯(MEC)中的至少一种。环状碳酸酯化合物可以包括但不限于碳酸乙烯酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)或碳酸乙烯基亚乙酯(VEC)中的至少一种。氟代碳酸酯化合物可以包括但不限于氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸1,2-二氟亚乙酯、碳酸1,1-二氟亚乙酯、碳酸1,1,2-三氟亚乙酯、碳酸1,1,2,2-四氟亚乙酯、碳酸1-氟-2-甲基亚乙酯、碳酸1-氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1,2-二氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1,1,2-三氟-2-甲基亚乙酯或碳酸三氟甲基亚乙酯中的至少一种。上述羧酸酯化合物可以包括但不限于甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、γ-丁内酯、癸内酯、戊内酯、甲瓦龙酸内酯或己内酯中的至少一种。上述醚化合物可以包括但不限于二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、乙氧基甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃或四氢呋喃中的至少一种。上述其它有机溶剂可以包括但不限于二甲亚砜、1,2-二氧戊环、环丁砜、甲基环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、甲酰胺、二甲基甲酰胺、乙腈、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三辛酯或磷酸酯中的至少一种。
电化学装置的制备过程为本领域技术人员所熟知的，本申请没有特别的限制，例如，可以包括但不限于以下步骤：将正极极片、隔离膜和负极极片按顺序堆叠，并根据需要将其卷绕、折叠等操作后放入壳体内，将电解液注入壳体并封口。此外，也可以根据需要将防过电流元件、导板等置于壳体中，从而防止电化学装置内部的压力上升、过充放电。
本申请的第三方面提供一种电子装置，包括本申请任一实施方案中的电化学装置。
本申请的电子装置没有特别限定，其可以是用于现有技术中已知的任何电子装置。在一些实施例中，电子装置可以包括，但不限于，笔记本电脑、笔输入型计算机、移动电脑、电子书播放器、便携式电话、便携式传真机、便携式复印机、便携式打印机、头戴式立体声耳机、录像机、液晶电视、手提式清洁器、便携CD机、迷你光盘、收发机、电子记事本、计算器、存储卡、便携式录音机、收音机、备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车、照明器具、玩具、游戏机、钟表、电动工具、闪光灯、照相机、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。
本申请提供一种负极极片、包含该负极极片的电化学装置和电子装置，其包括负极集流体和负极材料层，负极材料层包括粘结剂，粘结剂包括第一粘结剂和第二粘结剂，第一粘结剂包括苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚丙烯中的至少一种，第二粘结剂包括丁苯橡胶及其衍生物中的至少一种。通过调控粘结剂的种类，负极材料层中包括第一粘结剂和第二粘结剂时，负极材料层的内聚力和粘结力提高并具有良好的动力学性能。负极材料层的内聚力提升有利于抑制电化学装置在循环过程中极片的膨胀，从而得到的负极极片同时具有较高的动力学性能和良好的稳定性，有利于提高电化学装置的稳定性，例如循环性能和安全性，使电化学装置保持较高的动力学性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请和现有技术的技术方案，下面对实施例和现有技术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申请的一些实施例。
图1为本申请的一种实施方案的第一粘结剂和第二粘结剂在负极材料层中的分布示意图；
图2为本申请实施例1的负极极片的负极材料层中远离负极集流体区域的场发射扫描电镜照片；
图3为本申请实施例1的负极极片的负极材料层中靠近负极集流体区域的场发射扫描电镜照片。
附图标记：
10、负极材料层；11、第一粘结剂；12、第二粘结剂；13、负极活性材料；20、负极集流体。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图和实施例，对本申请进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他技术方案，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的具体实施方式中，以锂离子电池作为电化学装置的例子来解释本申请，但是本申请的电化学装置并不仅限于锂离子电池。
图1为第一粘结剂11和第二粘结剂12在负极材料层10中的分布示意图，从图1中可以看出，沿负极材料层10厚度且远离负极集流体20的方向，也即图中箭头所示方向，第一粘结剂11的含量逐渐增加，在负极材料层10中，靠近负极集流体20的区域中的第一粘结剂11含量小于远离负极集流体20的区域中的第一粘结剂11含量。沿箭头所示方向，第二粘结剂12的含量逐渐减小，在负极材料层10中，靠近负极集流体20的区域中的第二粘结剂12含量大于远离负极集流体20的区域中的第二粘结剂12含量。其中，负极活性材料13通过第一粘结剂11和第二粘结剂12粘结。以上第一粘结剂11和第二粘结剂12的形状仅用于示意。
图2为实施例1的负极极片的负极材料层中远离负极集流体区域的场发射扫描电镜照片，在负极活性材料13表面分布分小圆点为第一粘结剂11，第一粘结剂11的尺寸约为400nm。
图3为实施例1的负极极片的负极材料层中远离负极集流体区域的场发射扫描电镜照片，在负极活性材料13表面分布分小圆点为第二粘结剂12，第二粘结剂12的尺寸约为700nm。
实施例
以下，举出实施例及对比例来对本申请的实施方式进行更具体地说明。各种的试验及评价按照下述的方法进行。另外，只要无特别说明，“份”、“％”为质量基准。
测试方法和设备：
内聚力测试：
(1)截取双面胶(日东5000NS)(宽：20mm，长：60mm至70mm)贴于钢板上；
(2)截取待测极片贴于双面胶面(极片长于双面胶，宽度完全覆盖)；
(3)截取低粘胶纸(澳中EAS016-101)，覆盖于负极材料层上，通过压辊辊压，压力为2kg，保证低粘胶纸与负极材料层贴合；
(4)通过拉力机拉伸低粘胶纸剥离测试，确认剥离界面。其中，内聚力测试剥离断裂面应为负极材料层内部，可以观测断裂面两侧的外观确定，还可以通过断裂面与负极集流体的高度确认。
粘结力测试：
(1)截取双面胶(宽：20mm，长：60mm至70mm)贴于钢板上；
(2)截取待测极片贴于双面胶面(极片长于双面胶，宽度完全覆盖)；
(3)通过压辊辊压，压力为2kg，保证待测极片与双面胶贴合；
(4)拉力机拉伸集流体进行剥离测试，确认剥离界面。其中，粘结力测试断裂面应为为负极集流体与负极材料层之间，即负极集流体与负极材料层之间的粘结力。
实施例1
将负极活性材料石墨、羧甲基纤维素锂、第一粘结剂苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、第二粘结剂丁苯橡胶(聚苯乙烯丁二烯共聚物)按照质量比为97.5∶1∶0.75∶0.75进行混合，加入去离子水，在真空搅拌机作用下获得负极浆料，其中负极浆料的固含量为45％。将负极浆料均匀涂覆于厚度为8μm的负极集流体铜箔的一个表面上，将铜箔在85℃下烘干处理，得到涂层厚度为80μm的单面涂覆有负极材料层的负极极片，在该负极集流体的另一个表面上重复以上步骤，得到双面涂覆有负极材料层的负极极片，经冷压后待用。
实施例2中，除了石墨、羧甲基纤维素锂、第一粘结剂、第二粘结剂的质量比为97∶1∶1∶1以外，其余与实施例1相同。
实施例3中，除了石墨、羧甲基纤维素锂、第一粘结剂、第二粘结剂的质量比为97.25∶1∶1∶0.75以外，其余与实施例1相同。
实施例4中，除了石墨、羧甲基纤维素锂、第一粘结剂、第二粘结剂的质量比为97.5∶1∶1∶0.5以外，其余与实施例1相同。
实施例5中，除了石墨、羧甲基纤维素锂、第一粘结剂、第二粘结剂的质量比为97.75∶1∶1∶0.25以外，其余与实施例1相同。
实施例6中，除了将苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物替换为聚丙烯以外，其余与实施例2相同。
实施例7中，除了石墨、羧甲基纤维素锂、第一粘结剂、第二粘结剂的质量比为96.5∶1∶1.5∶1以外，其余与实施例6相同。
实施例8中，除了石墨、羧甲基纤维素锂、第一粘结剂、第二粘结剂的质量比为96∶1∶2∶1以外，其余与实施例1相同。
实施例9中，除了石墨、羧甲基纤维素锂、第一粘结剂、第二粘结剂的质量比为96.75∶1∶1.5∶0.75以外，其余与实施例1相同。
实施例10中，除了石墨、羧甲基纤维素锂、第一粘结剂、第二粘结剂的质量比为97∶1∶1.5∶0.5以外，其余与实施例1相同。
实施例11中，除了将聚丙烯替换为重均分子量为3000的交联改性聚丙烯以外，其余与实施例8相同。
实施例12中，除了按照表1调整第一粘结剂的种类和第一粘结剂的质量百分含量以外，其余与实施例2相同。
实施例13中，除了按照表1调整第二粘结剂以外，其余与实施例2相同。
实施例14中，除了按照表1调整第一粘结剂和第二粘结剂的质量百分含量以外，其余与实施例3相同。
实施例15中，除了按照表1调整第一粘结剂和第二粘结剂的质量百分含量以外，其余与实施例1相同。
实施例16中，除了按照表1调整第一粘结剂和第二粘结剂的质量百分含量以外，其余与实施例2相同。
对比例1中，除了不包含第二粘结剂、以及石墨、羧甲基纤维素锂、第一粘结剂苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物的质量比为98∶1∶1以外，其余与实施例2相同。
对比例2中，除了不包含第一粘结剂、以及石墨、羧甲基纤维素锂、第二粘结剂丁苯橡胶的质量比为98∶1∶1以外，其余与实施例2相同。
对比例3除了不包含第二粘结剂、以及石墨、羧甲基纤维素锂、第一粘结剂聚丙烯的质量比为97∶1∶2以外，其余与实施例6相同。
各实施例和对比例的制备参数和测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003199984520000101
从表1实施例1至实施例14、对比例1至对比例5可以看出，通过调控负极材料层中同时包含第一粘结剂和第二粘结剂，能够有效提高负极材料层的内聚力和粘结力。
实施例1至实施例14、实施例15和实施例16可以看出，通过调控负极材料层中第一粘结剂和第二粘结剂的质量比在本申请范围内，能够进一步提高负极材料层的内聚力和粘结力。
从实施例1和实施例2可以看出，粘结剂的总含量增加，负极材料层的内聚力和粘结力均增大。
从实施例1和实施例4可以看出，当粘结剂总的质量百分不含不变，第一粘结剂的质量百分含量增大、第二粘结剂的质量百分含量减小，负极材料层的内聚力和粘结力呈现减小的趋势。
从实施例2至实施例5可以看出，当第一粘结剂的质量百分含量不变，随着第二粘结剂的质量百分含量减少，第一粘结剂和第二粘结剂的质量比增大，负极材料层的内聚力和粘结力呈现减小的趋势。
从实施例6至实施例8可以看出，当第二粘结剂的质量百分含量不变，随着第一粘结剂的质量百分含量的增加，第一粘结剂和第二粘结剂的质量比增大，负极材料层的内聚力和粘结力均呈现增大的趋势。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种负极极片，其包括负极材料层，所述负极材料层包括粘结剂，所述粘结剂包括第一粘结剂和第二粘结剂，所述第一粘结剂包括苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚丙烯中的至少一种，所述第二粘结剂包括丁苯橡胶及其衍生物中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述第一粘结剂和所述第二粘结剂的质量比为1∶1至6∶1。
3.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述苯乙烯-丙烯酸酯共聚物中的丙烯酸酯包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸乙酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述聚丙烯包括常规聚丙烯和/或改性聚丙烯。
5.根据权利要求1所述的负极极片，其中，丁苯橡胶的衍生物由苯乙烯、丁二烯、酯类共聚得到。
6.根据权利要求1所述的负极极片，其还包括负极集流体，沿所述负极材料层厚度且远离所述负极集流体的方向，所述第一粘结剂在所述负极材料层中的含量逐渐增加，所述第二粘结剂在所述负极材料层中的含量逐渐减小。
7.根据权利要求1所述的负极极片，其中，以所述负极材料层中的固体的总质量为基准，所述粘结剂的质量百分含量为0.8％至3％。
8.一种电化学装置，其包括权利要求1至7中任一项所述的负极极片。
9.一种电子装置，其包括权利要求8所述的电化学装置。
CN202110901369.XA 2021-08-06 2021-08-06 一种负极极片、包含该负极极片的电化学装置和电子装置 Active CN113644232B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110901369.XA CN113644232B (zh) 2021-08-06 2021-08-06 一种负极极片、包含该负极极片的电化学装置和电子装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110901369.XA CN113644232B (zh) 2021-08-06 2021-08-06 一种负极极片、包含该负极极片的电化学装置和电子装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113644232A true CN113644232A (zh) 2021-11-12
CN113644232B CN113644232B (zh) 2022-12-09

Family

ID=78419907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110901369.XA Active CN113644232B (zh) 2021-08-06 2021-08-06 一种负极极片、包含该负极极片的电化学装置和电子装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113644232B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114242934A (zh) * 2021-12-16 2022-03-25 珠海冠宇电池股份有限公司 一种电极组件及其应用
CN115881970A (zh) * 2023-01-30 2023-03-31 宁德新能源科技有限公司 一种二次电池和电子装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104362348A (zh) * 2014-11-06 2015-02-18 东莞新能源科技有限公司 一种负极电极膜及应用了该电极膜的锂离子电池
CN107201198A (zh) * 2017-06-27 2017-09-26 阜南县力韦包装材料有限公司 一种粘结性能好耐热型透明胶
KR20170111743A (ko) * 2016-03-29 2017-10-12 주식회사 엘지화학 이차전지용 음극 및 이를 포함하는 이차전지
CN108470884A (zh) * 2018-03-20 2018-08-31 浙江大学 一种水基粘结剂制备的锂离子电池电极
CN112103468A (zh) * 2020-09-21 2020-12-18 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
CN112234163A (zh) * 2020-11-11 2021-01-15 珠海冠宇电池股份有限公司 一种负极片及锂离子电池
WO2021060674A1 (ko) * 2019-09-24 2021-04-01 주식회사 엘지화학 리튬 이차 전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
CN112736247A (zh) * 2019-10-28 2021-04-30 广州汽车集团股份有限公司 水系复合粘结剂、负极浆料及其制备方法、负极片、锂离子电芯、锂离子电池包及其应用

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104362348A (zh) * 2014-11-06 2015-02-18 东莞新能源科技有限公司 一种负极电极膜及应用了该电极膜的锂离子电池
KR20170111743A (ko) * 2016-03-29 2017-10-12 주식회사 엘지화학 이차전지용 음극 및 이를 포함하는 이차전지
CN107201198A (zh) * 2017-06-27 2017-09-26 阜南县力韦包装材料有限公司 一种粘结性能好耐热型透明胶
CN108470884A (zh) * 2018-03-20 2018-08-31 浙江大学 一种水基粘结剂制备的锂离子电池电极
WO2021060674A1 (ko) * 2019-09-24 2021-04-01 주식회사 엘지화학 리튬 이차 전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
CN112736247A (zh) * 2019-10-28 2021-04-30 广州汽车集团股份有限公司 水系复合粘结剂、负极浆料及其制备方法、负极片、锂离子电芯、锂离子电池包及其应用
CN112103468A (zh) * 2020-09-21 2020-12-18 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
CN112234163A (zh) * 2020-11-11 2021-01-15 珠海冠宇电池股份有限公司 一种负极片及锂离子电池

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114242934A (zh) * 2021-12-16 2022-03-25 珠海冠宇电池股份有限公司 一种电极组件及其应用
CN114242934B (zh) * 2021-12-16 2024-05-17 珠海冠宇电池股份有限公司 一种电极组件及其应用
CN115881970A (zh) * 2023-01-30 2023-03-31 宁德新能源科技有限公司 一种二次电池和电子装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN113644232B (zh) 2022-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113939927B (zh) 一种电化学装置、电子装置及电化学装置制备方法
CN113474913B (zh) 电化学装置、电子装置及电化学装置的制备方法
CN113728469B (zh) 电化学装置和电子装置
CN113632273B (zh) 一种电化学装置和电子装置
CN113498558B (zh) 一种电化学装置和电子装置
CN114156433B (zh) 一种电化学装置和电子装置
CN114068864B (zh) 一种负极极片及包含其的电化学装置和电子设备
CN113644232B (zh) 一种负极极片、包含该负极极片的电化学装置和电子装置
CN113964375A (zh) 一种电化学装置及电子装置
CN113066961A (zh) 负极极片、电化学装置和电子装置
CN113422063A (zh) 电化学装置和电子装置
CN115398667A (zh) 电极及其制备方法、电化学装置和电子装置
CN114144932A (zh) 一种隔离膜及包含所述隔离膜的电化学装置和电子装置
CN113921757B (zh) 一种电化学装置及电子装置
CN113745452B (zh) 一种电化学装置及电子装置
JP2009043715A (ja) 非水電解質二次電池
CN113921909A (zh) 一种电化学装置和电子装置
CN114144919A (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
CN117334906A (zh) 一种二次电池及电子装置
CN114188504B (zh) 一种电化学装置和电子装置
CN113078287B (zh) 电化学装置和电子装置
CN115004413A (zh) 一种电化学装置和电子装置
US20220328845A1 (en) Negative electrode plate, electrochemical device, and electronic device
CN114530576A (zh) 一种负极极片、包含该负极极片的电化学装置和电子装置
CN114122519A (zh) 一种电化学装置及包含该电化学装置的电子装置

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