CN113675364B - 一种负极片及其制备方法和应用 - Google Patents

一种负极片及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113675364B
CN113675364B CN202111003874.9A CN202111003874A CN113675364B CN 113675364 B CN113675364 B CN 113675364B CN 202111003874 A CN202111003874 A CN 202111003874A CN 113675364 B CN113675364 B CN 113675364B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
negative electrode
graphene
graphene composite
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.)
Active
Application number
CN202111003874.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113675364A (zh
Inventor
娄帅宾
杨红新
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.)
Svolt Energy Technology Co Ltd
Original Assignee
Svolt Energy Technology 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 Svolt Energy Technology Co Ltd filed Critical Svolt Energy Technology Co Ltd
Priority to CN202111003874.9A priority Critical patent/CN113675364B/zh
Publication of CN113675364A publication Critical patent/CN113675364A/zh
Priority to PCT/CN2022/091731 priority patent/WO2023029555A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113675364B publication Critical patent/CN113675364B/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
    • H01M4/13—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
    • 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
    • H01M4/04—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
    • 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
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • 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
    • 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)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种负极片及其制备方法和应用。本发明的负极片，包括集流体、负极浆料层和多个石墨烯复合片层；所述负极浆料层设置于所述集流体至少一侧的表面上，所述石墨烯复合片层设置于所述集流体至少一侧的所述负极浆料层的表面上，且所述石墨烯复合片层和所述集流体分居于所述负极浆料层两侧的表面；每个所述石墨烯复合片层包括至少两个层叠的石墨烯单片层，且所述石墨烯复合片层中，连接所述负极浆料层至远离所述负极浆料层的方向上，所述石墨烯单片层的面积逐渐减小。该负极片具有储存电解液和释放电解液的作用，可延长电池使用周期，改善电芯使用过程中产生的鼓涨现象，提高安全性能，降低电芯使用成本。

Description

一种负极片及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种负极片及其制备方法和应用。
背景技术
随着化石燃料的消耗越来越多，环境污染日益严重，清洁能源，可持续发展成为人类的共同目标。可重复利用的二次电池进入人们的视野，逐渐深入的人们生活中的各行各业。
近年来汽车行业的迅速发展，为社会发展带来了极大的方便，新能源汽车作为节能减排的一个重要方面，越来越深入生活，动力电池作为新能源汽车的动力来源，其技术发展越来越重要。负极片作为动力电池的重要组成部分，对锂电池的影响十分重要，目前锂电池负极片主要有石墨，硅粉，导电剂，粘结剂，溶剂组成，在生产过程中把上述材料按照一定比例通过溶剂组合一起，经高速混合搅拌，然后均匀涂敷在集流体上制成极片。此极片经辊压，组装，化成，分容等工序，制成锂电池被人们使用。
随着电池产品的发展，对电芯性能要求越来越高，电池使用过程中电解液的消耗，会对电芯的使用寿命，电池的充放电能力，电池的安全性能，造成极大影响。因此电池中保有一定量的电解液对电池十分重要，上述涂敷方式主要的要求是涂敷均匀，该涂敷方式对电解液的浸润能力无有效改善，因此急需一种改善电解液浸润的负极片构成。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明涉及一种负极片，包括集流体、负极浆料层和多个石墨烯复合片层；所述负极浆料层设置于所述集流体至少一侧的表面上，所述石墨烯复合片层设置于所述集流体至少一侧的所述负极浆料层的表面上，且所述石墨烯复合片层和所述集流体分居于所述负极浆料层两侧的表面；
每个所述石墨烯复合片层包括至少两个层叠的石墨烯单片层，且所述石墨烯复合片层中，连接所述负极浆料层至远离所述负极浆料层的方向上，所述石墨烯单片层的面积逐渐减小。
本发明通过在负极片的负极浆料层上设置多个石墨烯复合片层，石墨烯可以快速吸收电解液至石墨烯复合片层内，在电池应用时，随着电池的应用次数增加，电池内部电解液量逐渐减少，这时储存在石墨烯复合片层内的电解液逐渐通过扩散释放出来，维持电池内部电解液的消耗，保证电池的正常使用。
根据本发明的另一个方面，本发明还涉及如上所述的负极片的制备方法，包括以下步骤：
在所述集流体至少一侧的表面上涂覆负极浆料，干燥后得到所述负极浆料层；在所述负极浆料层远离所述集流体一侧的表面上自下而上涂覆所述石墨烯单片层，得到所述石墨烯复合片层。
本发明中负极片的制备方法简单易行，安全环保，生产效率高，良品率高，具有较好的经济效益。
根据本发明的另一个方面，本发明还涉及一种锂离子电池，包括如上所述的负极片、正极片和电解液。
本发明的负极片制备得到的锂离子电池，使用周期更长，具有更高的安全性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明通过在负极片的负极浆料层上设置多个石墨烯复合片层，石墨烯具有比表面积大，导电导热性能好，弹性模量大的特点，并且可以快速吸收电解液至石墨烯复合片层内，在电池应用时，随着电池的应用次数增加，电池内部电解液量逐渐减少，这时储存在石墨烯复合片层内的电解液逐渐通过扩散释放出来，维持电池内部电解液的消耗，保证电池的正常使用，可延长电池的使用时间，改善电芯使用过程中产生的鼓涨现象。
(2)本发明中负极片的制备方法简单易行，安全环保，生产效率高，良品率高，具有较好的经济效益。该方法制备得到的负极片能延长电池使用周期，降低电芯使用成本，改善电芯使用过程中产生的鼓涨现象，提高安全性能，降低电芯使用成本。
(3)本发明的负极片制备得到的锂离子电池，使用周期更长，具有更高的安全性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
图1为本发明实施例1中的负极片结构示意的俯视图；
图2为本发明实施例1中负极片结构示意的主视图；
图3为本发明实施例5中负极片结构示意的主视图；
图4为实施例6和对比例1中锂离子电池的容量保持率测试结果图。
附图标记：
1-集流体、2-负极浆料层、201-第一负极浆料层、202-第二负极浆料层、3-第一石墨烯复合片层、301-底层第一石墨烯单片层、302-中层第一石墨烯单片层、303-上层第一石墨烯单片层、4-第二石墨烯复合片层、401-底层第二石墨烯单片层、402-中层第二石墨烯单片层、403-上层第二石墨烯单片层。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
根据本发明的一个方面，本发明涉及一种负极片，包括集流体、负极浆料层和多个石墨烯复合片层；所述负极浆料层设置于所述集流体至少一侧的表面上，所述石墨烯复合片层设置于所述集流体至少一侧的所述负极浆料层的表面上，且所述石墨烯复合片层和所述集流体分居于所述负极浆料层两侧的表面；
每个所述石墨烯复合片层包括至少两个层叠的石墨烯单片层，且所述石墨烯复合片层中，连接所述负极浆料层至远离所述负极浆料层的方向上，所述石墨烯单片层的面积逐渐减小。
本发明通过在负极片的负极浆料层上设置多个石墨烯复合片层，石墨烯可以快速吸收电解液至石墨烯复合片层内，在电池应用时，随着电池的应用次数增加，电池内部电解液量逐渐减少，这时储存在石墨烯复合片层内的电解液逐渐通过扩散释放出来，维持电池内部电解液的消耗，保证电池的正常使用。
优选地，所述负极浆料层设置于所述集流体两侧的表面上，得到第一负极浆料层和第二负极浆料层；所述第一负极浆料层远离所述集流体的表面上设置有多个第一石墨烯复合片层，所述第二负极浆料层远离所述集流体的表面上设置有多个第二石墨烯复合片层。
上述的负极片结构可更好地储存和释放电解液，能延长电池使用周期，改善电芯使用过程中产生的鼓涨现象，提高安全性能。
优选地，所述的多个石墨烯复合片层在所述负极浆料层的表面呈A×B阵列分布；
所述A≥2，所述B≥2，且A、B均为整数。
本发明通过设置阵列结构的石墨烯复合片层，通过沟壑状的分布，可更好的储存并释放电解液，维持电池内部电解液的消耗，保证电池的正常使用。
在一种实施方式中，所述A×B阵列中，A为5～10，还可以选择6、7、8或9；B为3～5，还可以选择4。
优选地，所述A×B阵列中，任意相邻的两行石墨烯复合片层之间的距离为1～60mm。
在一种实施方式中，所述A×B阵列中，任意相邻的两行石墨烯复合片层之间的距离为1～60mm，还可以选择2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm或55mm。
优选地，所述A×B阵列中，任意相邻的两列石墨烯复合片层之间的距离为3～10mm。
在一种实施方式中，所述A×B阵列中，任意相邻的两列石墨烯复合片层之间的距离为3～10mm，还可以选择4mm、5mm、6mm、7mm、8mm或9mm。
本发明通过设置适宜的石墨烯复合片层的行间距和列间距，进而更有利于储存和释放电解液，保证电解液释放的均匀性，更有利于保证电池的正常运行，延长其使用寿命。
优选地，单个所述石墨烯复合片层包括3～4个石墨烯单片层。
本发明中单个石墨烯复合片层包括2个、3个或4个石墨烯单片层。
优选地，单个所述石墨烯复合片层的厚度为2～4nm。
在一种实施方式中，单个所述石墨烯复合片层的厚度为2～4nm，还可以选择2.1nm、2.2nm、2.3nm、2.4nm、2.5nm、2.6nm、2.7nm、2.8nm、2.9nm、3nm、3.1nm、3.2nm、3.3nm、3.4nm、3.5nm、3.6nm、3.7nm、3.8nm或3.9nm。
本发明中通过设置适宜厚度的石墨烯复合片层，进而保证更好的释放储存的电解液，保证电池的正常运行。
优选地，单个所述石墨烯复合片层的比表面积为200～260m2/g。
在一种实施方式中，单个所述石墨烯复合片层的比表面积为200～260m2/g，还可以选择205m2/g、210m2/g、215m2/g、220m2/g、225m2/g、230m2/g、235m2/g、240m2/g、245m2/g、250m2/g或255m2/g。
优选地，所述石墨烯单片层的形状包括长方形、菱形、正方形和圆形中的至少一种。
本发明中石墨烯复合片层中的石墨烯单片层的形状相同，或者是上述不同形状的叠加组合。所述石墨烯单片层的形状还可以包括除长方形、菱形、正方形之外的其他的平行四边形。
优选地，所述石墨烯复合片层中，任意上层的所述石墨烯单片层位于其相邻的下层所述石墨烯单片层表面的中心位置。
上述石墨烯复合片层结构类似于金字塔结构，该结构拥有稳定的排列方式。利用石墨烯巨大的比表面，优良的吸液保液性能，缓慢补充电芯电解液消耗，延长电池的使用周期。
优选地，所述集流体包括厚度为4.5～10μm的铜箔。
在一种实施方式中，所述铜箔的厚度还可以选择5μm、5.5μm、6μm、6.5μm、7μm、7.5μm、8μm、8.5μm、9μm或9.5μm。
优选地，所述负极浆料层由包括石墨、导电炭黑和粘结剂的负极浆料制备得到。
优选地，所述石墨包括人造石墨、天然石墨、硬碳和中间项碳微球中的至少一种。
优选地，所述导电炭黑包括KS-6、Super PLI和超导炭黑中的至少一种。
优选地，所述粘结剂包括羧甲基纤维素钠和/或丁苯橡胶。
优选地，所述负极浆料的固含量为40％～60％。
在一种实施方式中，所述负极浆料的固含量还可以选择41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％、50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％或59％。
优选地，所述负极浆料的粘度为2000～7000mPa.s。
在一种实施方式中，所述负极浆料的粘度还可以选择2500mPa.s、3000mPa.s、3500mPa.s、4000mPa.s、4500mPa.s、5000mPa.s、5500mPa.s、6000mPa.s、6500mPa.s或6800mPa.s。
根据本发明的另一个方面，本发明还涉及如上所述的负极片的制备方法，包括以下步骤：
在所述集流体至少一侧的表面上涂覆负极浆料，干燥后得到所述负极浆料层；在所述负极浆料层远离所述集流体一侧的表面上自下而上涂覆所述石墨烯单片层，得到所述石墨烯复合片层。
本发明中负极片的制备方法简单易行，安全环保，生产效率高，良品率高，具有较好的经济效益。该方法制备得到的负极片能延长电池使用周期，降低电芯使用成本，改善电芯使用过程中产生的鼓涨现象，提高安全性能，降低电芯使用成本。
根据本发明的另一个方面，本发明还涉及一种锂离子电池，包括如上所述的负极片、正极片和电解液。
本发明的负极片制备得到的锂离子电池，使用周期更长，具有更高的安全性能。
本发明采用的电解液为金牛，天赐，新宙邦，洛阳大生厂家所生产的任意一种或多种的搭配。
优选地，所述正极片包括正极材料，所述正极材料包括镍钴锰三元正极材料、磷酸铁锂和锰酸锂中的至少一种。
本发明的负极片可与镍钴锰三元正极材料、磷酸铁锂和锰酸锂中的至少一种配合制备锂电池，即得到镍钴锰电池、磷酸铁锂电池或锰酸锂电池。
下面将结合具体的实施例对本发明作进一步地解释说明。
实施例1
一种负极片，包括集流体1、负极浆料层2、第一石墨烯复合片层3和第二石墨烯复合片层4，所述集流体1的一个表面设置有第一负极浆料层201，所述集流体1的另一个表面设置有第二负极浆料层202；所述第一负极浆料层201远离所述集流体1的一侧表面设置有第一石墨烯复合片层3，所述第二负极浆料层202远离所述集流体1的一侧表面设置有第二石墨烯复合片层4；
所述第一石墨烯复合片层3包括3个层叠的第一石墨烯单片层，即底层第一石墨烯单片层301、中层第一石墨烯单片层302和上层第一石墨烯单片层303，且任一第一石墨烯复合片层3中，自下层到上层的第一石墨烯单片层的面积逐层减小，底层第一石墨烯单片层301与所述第一负极浆料层201相连接；所述第一石墨烯复合片层3中，任意上层的第一石墨烯单片层位于其相邻的下层第一石墨烯单片层表面的中心位置；
所述第二石墨烯复合片层4包括3个层叠的第二石墨烯单片层，即底层第二石墨烯单片层401、中层第二石墨烯单片层402和上层第二石墨烯单片层403，且所述石墨烯复合片层中，自下层到上层的第二石墨烯单片层的面积逐层减小，底层第二石墨烯单片层401与第二负极浆料层202相连接；所述第二石墨烯复合片层4中，上层的第二石墨烯单片层位于其相邻的下层第二石墨烯单片层的中心位置；
第一石墨烯复合片层3在第一负极浆料层201的表面呈A×B阵列分布，其中，A为10，B为5，在A×B阵列中，任意相邻的两行第一石墨烯复合片层3之间的距离为5mm，任意相邻的两列第一石墨烯复合片层3之间的距离为5mm；第二石墨烯复合片层4在第二负极浆料层202的表面呈A×B阵列，其中A为10，所述B为5，在A×B阵列中，任意相邻的两行第二石墨烯复合片层4之间的距离为5mm，任意相邻的两列第二石墨烯复合片层4之间的距离为5mm；单个第一石墨烯复合片层3和单个第二石墨烯复合片层4的厚度分别为3nm，单个第一石墨烯复合片层3和单个第二石墨烯复合片层4的比表面积分别为240m2/g；
第一负极浆料层201和第二负极浆料层202均由石墨、导电炭黑、粘结剂和溶剂的混合后的负极浆料制备得到；其中，石墨为硬碳，导电炭黑为KS-6，粘结剂为羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶；负极浆料的固含量为50％，粘度为5000mPa.s；集流体1是厚度为6μm的铜箔。
本实施例中的负极片结构示意的俯视图如图1所示；本实施例中负极片结构示意的主视图如图2所示。
本实施例中的负极片的制备方法，包括以下步骤：
(a)将石墨、导电炭黑、粘结剂和溶剂混合，通过高速搅拌制成均一浆料，将上述浆料涂敷在上述的集流体1的两个表面，经过鼓风烘烤，蒸发多余的溶剂后，形成均匀的第一负极浆料层201和第二负极浆料层202；
(b)更换涂敷辊槽，以一定的涂布速度和涂布厚度，将石墨烯浆料按照上述A×B阵列涂敷在第一负极浆料层201上，形成底层第一石墨烯单片层301，再依次涂覆中层第一石墨烯单片层302和上层第一石墨烯单片层303；然后在第二负极浆料层202的表面依次涂覆底层第二石墨烯单片层401、中层第二石墨烯单片层402和上层第二石墨烯单片层403。
实施例2
一种负极片，除第一石墨烯复合片层3包括2个层叠的第一石墨烯单片层，第二石墨烯复合片层4包括2个层叠的第一石墨烯单片层，单个第一石墨烯复合片层3和单个第二石墨烯复合片层4的厚度分别为2nm，其他条件同实施例1的负极片。
本实施例中负极片的制备方法，除步骤(b)中制备两层结构的第一石墨烯复合片层3和两层结构的第二石墨烯复合片层4，其他条件同实施例1的制备方法。
实施例3
一种负极片，除第一石墨烯复合片层3包括4个层叠的第一石墨烯单片层，第二石墨烯复合片层4包括4个层叠的第一石墨烯单片层，单个第一石墨烯复合片层3和单个第二石墨烯复合片层4的厚度分别为4nm，其他条件同实施例1的负极片。
本实施例中负极片的制备方法，除步骤(b)中制备四层结构的第一石墨烯复合片层3和四层第二石墨烯复合片层4，其他条件同实施例1的制备方法。
实施例4
一种负极片，除第一石墨烯复合片层3在所述第一负极浆料层201的表面呈A×B阵列，其中，A为5，B为3，任意相邻的两行第一石墨烯复合片层3之间的距离为10mm，第二石墨烯复合片层4在所述第二负极浆料层202的表面呈A×B阵列，其中A为5，所述B为3，任意相邻的两行第二石墨烯复合片层4之间的距离为10mm之外，其他条件同实施例1。
本实施例中负极片的制备方法，除上述第一石墨烯复合片层3和第二石墨烯复合片层4的阵列不同，行间距和列间距不同之外，其他条件同实施例1的制备方法。
实施例5
一种负极片，除不设置第二负极浆料层202和第二石墨烯复合片层4之外，其他条件同实施例1的负极片。
本实施例中负极片的制备方法，除不设置第二负极浆料层202和第二石墨烯复合片层4之外，其他条件同实施例1的制备方法。
本实施例中负极片结构示意的主视图如3所示。
上述实施例1～5中的负极片，集流体1选用的铜箔的厚度还可以为4.5μm、7μm、8μm、10μm；石墨还可以选择人造石墨、天然石墨或中间项碳微球，导电炭黑还可以为SuperPLI或超导炭黑。
实施例6
一种锂离子电池，包括实施例1中的负极片、正极片和电解液；其中，正极片的正极材料为NCM613，NCM613的化学式为LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2；
锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
将上述负极片经过辊压、制片，与正极片进行组装，再注入电解液，经化成，分容，制成锂离子电池。
对比例1
一种负极片，除负极片上不设置石墨烯复合片层，其他条件同实施例1；
一种锂离子电池，除负极片采用本对比例中的负极片，其他条件同实施例6。
试验例
将本发明实施例6和对比例1中的锂离子电池进行容量保持率测试，结果如表1和图4所示；测试条件为：45℃，1C充电至4.35V转恒压充电至0.05C，1C放电至2.8V，100％DOD循环。本发明通过在负极片的负极浆料层上设置多个石墨烯复合片层，石墨烯可以快速吸收电解液至石墨烯复合片层内，在电池应用时，随着电池的应用次数增加，电池内部电解液量逐渐减少，这时储存在石墨烯复合片层内的电解液逐渐通过扩散释放出来，维持电池内部电解液的消耗，保证电池的正常使用。本发明实施例6中的锂离子电池比对比例1中的锂离子电池具有更加优异的容量保持率。
表1 容量保持率结果
Figure BDA0003236537270000121
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种负极片，其特征在于，包括集流体、负极浆料层和多个石墨烯复合片层；所述负极浆料层设置于所述集流体至少一侧的表面上，所述石墨烯复合片层设置于所述集流体至少一侧的所述负极浆料层的表面上，且所述石墨烯复合片层和所述集流体分居于所述负极浆料层两侧的表面；
每个所述石墨烯复合片层包括至少两个层叠的石墨烯单片层，且所述石墨烯复合片层中，连接所述负极浆料层至远离所述负极浆料层的方向上，所述石墨烯单片层的面积逐渐减小；
所述的多个石墨烯复合片层在所述负极浆料层的表面呈A×B阵列分布；所述A≥2，所述B≥2，且A、B均为整数；所述A×B阵列中，任意相邻的两行石墨烯复合片层之间的距离为1~60mm；所述A×B阵列中，任意相邻的两列石墨烯复合片层之间的距离为3~10mm；
单个所述石墨烯复合片层的厚度为2~4nm；
单个所述石墨烯复合片层的比表面积为200~260m2/g。
2.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，单个所述石墨烯复合片层包括3~4个石墨烯单片层。
3.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述石墨烯单片层的形状包括长方形、菱形、正方形和圆形中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述石墨烯复合片层中，任意上层的所述石墨烯单片层位于其相邻的下层所述石墨烯单片层表面的中心位置。
5.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述集流体包括厚度为4.5~10μm的铜箔。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的负极片，其特征在于，所述负极浆料层由包括石墨、导电炭黑和粘结剂的负极浆料制备得到。
7.根据权利要求6所述的负极片，其特征在于，所述石墨包括人造石墨和天然石墨中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的负极片，其特征在于，所述导电炭黑包括KS-6、Super PLI和超导炭黑中的至少一种。
9.根据权利要求6所述的负极片，其特征在于，所述粘结剂包括羧甲基纤维素钠和/或丁苯橡胶。
10.根据权利要求6所述的负极片，其特征在于，所述负极浆料的固含量为40%~60%。
11.根据权利要求6所述的负极片，其特征在于，所述负极浆料的粘度为2000~7000mPa.s。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的负极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在所述集流体至少一侧的表面上涂覆负极浆料，干燥后得到所述负极浆料层；在所述负极浆料层远离所述集流体一侧的表面上自下而上涂覆所述石墨烯单片层，得到所述石墨烯复合片层。
13.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1~11中任一项所述的负极片、正极片和电解液。
14.根据权利要求13所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极片包括正极材料，所述正极材料包括镍钴锰三元正极材料、磷酸铁锂和锰酸锂中的至少一种。
CN202111003874.9A 2021-08-30 2021-08-30 一种负极片及其制备方法和应用 Active CN113675364B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111003874.9A CN113675364B (zh) 2021-08-30 2021-08-30 一种负极片及其制备方法和应用
PCT/CN2022/091731 WO2023029555A1 (zh) 2021-08-30 2022-05-09 一种负极片及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111003874.9A CN113675364B (zh) 2021-08-30 2021-08-30 一种负极片及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113675364A CN113675364A (zh) 2021-11-19
CN113675364B true CN113675364B (zh) 2023-04-14

Family

ID=78547567

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111003874.9A Active CN113675364B (zh) 2021-08-30 2021-08-30 一种负极片及其制备方法和应用

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN113675364B (zh)
WO (1) WO2023029555A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113675364B (zh) * 2021-08-30 2023-04-14 蜂巢能源科技有限公司 一种负极片及其制备方法和应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015156358A (ja) * 2014-02-20 2015-08-27 深▲セン▼市貝特瑞新能源材料股▲ふん▼有限公司 グラフェン基複合負極材料の製造方法及び製造された負極材料とリチウムイオン二次電池
WO2018103129A1 (zh) * 2016-12-09 2018-06-14 清华大学深圳研究生院 一种石墨烯基钠离子电池

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6050106B2 (ja) * 2011-12-21 2016-12-21 株式会社半導体エネルギー研究所 非水二次電池用シリコン負極の製造方法
KR102172024B1 (ko) * 2013-07-16 2020-10-30 삼성에스디아이 주식회사 집전체 구조 및 이를 채용한 전극과 리튬 전지
US9722254B2 (en) * 2015-07-27 2017-08-01 X Development Llc Graphene application in battery
CN207504116U (zh) * 2017-10-25 2018-06-15 中能国盛动力电池技术（北京）股份公司 一种石墨烯锂离子电池
CN207504101U (zh) * 2017-10-25 2018-06-15 凡邸（天津）环保科技有限公司 一种石墨烯方形锂离子电池
KR102278634B1 (ko) * 2017-12-20 2021-07-16 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬이차전지용 음극, 이의 제조방법 및 이를 포함한 리튬이차전지
KR102567982B1 (ko) * 2018-02-23 2023-08-18 서울대학교산학협력단 전극 구조체, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 전기 화학 소자
CN209461572U (zh) * 2018-08-30 2019-10-01 成都市科愿科技有限公司 一种石墨烯电池
CN111180657B (zh) * 2018-11-12 2022-05-13 惠州比亚迪电子有限公司 一种负极极片及其制备方法和锂离子电池
CN111613777A (zh) * 2019-02-25 2020-09-01 汪前 石墨烯和硅粉石墨烯涂布浆料分层涂布生产锂电池负极片
CN213958992U (zh) * 2020-12-15 2021-08-13 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种石墨烯负极片
CN113675364B (zh) * 2021-08-30 2023-04-14 蜂巢能源科技有限公司 一种负极片及其制备方法和应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015156358A (ja) * 2014-02-20 2015-08-27 深▲セン▼市貝特瑞新能源材料股▲ふん▼有限公司 グラフェン基複合負極材料の製造方法及び製造された負極材料とリチウムイオン二次電池
WO2018103129A1 (zh) * 2016-12-09 2018-06-14 清华大学深圳研究生院 一种石墨烯基钠离子电池

Also Published As

Publication number Publication date
CN113675364A (zh) 2021-11-19
WO2023029555A1 (zh) 2023-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102208598B (zh) 石墨烯涂层改性的锂二次电池的电极极片及其制作方法
CN208385526U (zh) 一种锂电池负极片及锂电池
CN104347881A (zh) 一种电池用石墨烯基集流体的制备方法和应用
CN104681784A (zh) 一种钒酸锂负极材料、负极、电池以及负极材料制备方法
CN104795534A (zh) 一种电化学阴极电极、包含该阴极电极的储能器件及其制备方法
CN113675364B (zh) 一种负极片及其制备方法和应用
CN108292737B (zh) 具有细孔的二次电池用电极
CN103035925A (zh) 一种锂离子动力电池、锂离子动力电池集流体及负极极片
CN208655791U (zh) 电池极片轧辊
CN114273510B (zh) 一种造孔辊及其提升极片孔隙率的方法与应用
KR101919048B1 (ko) 리튬이차전지용 음극의 제조 방법
CN213071179U (zh) 一种厚电极用集流体和电池
CN114300644A (zh) 一种负极片及其制备方法、锂离子电池
CN204102997U (zh) 一种带式储能电池
CN203013848U (zh) 一种超级电池负极板
CN112038686A (zh) 一种具有电势差双负极的锂离子电池
CN111725482A (zh) 一种厚电极和电池
CN102983347A (zh) 一种带式储能电池
CN205508953U (zh) 双重涂层的锂离子电池正负极极卷
CN115939669B (zh) 一种高稳定锰酸锂电池及其制备方法
CN210074034U (zh) 一种锂离子电池负极片及锂离子电池
CN220253271U (zh) 一种锂离子电池电极和锂离子电池
CN209963144U (zh) 减少传质或扩散控制或完全无传质或扩散控制的储能设备
CN220065740U (zh) 一种钠电池含硅厚极片
CN216849993U (zh) 一种用于锂电池的正极集流体材料

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