CN114400296B - 一种负极极片及其制备与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂电池技术领域，尤其是涉及一种负极极片及其制备与应用。本发明首先将底涂型铜箔表面涂覆一层分散好的碳材料，得到集流体层；将第一负极活性物质涂覆在集流体层表面，在集流体层上方得到第一负极活性物质层；然后将第二负极活性物质涂覆在第一负极活性物质层表面，在第一负极活性物质层上方得到第二负极活性物质层；最后通过辊压调控第一负极活性物质层与第二负极活性物质层，使其接触层进行重合，在第一负极活性物质层与第二负极活性物质层中间形成中间层；即得到负极极片。本发明制备得到的负极极片可以广泛应用于锂离子电池的制备。

Description

一种负极极片及其制备与应用
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，尤其是涉及一种负极极片及其制备与应用。
背景技术
近年来，新能源汽车销量逐步上升，作为动力来源的锂离子电池在各方面性能也被要求越来越高，其中，为了解决产品“续航和充电焦虑”问题，新型锂离子电池就需具备更高的能量密度以及更快的充电时间。石墨作为当前行业应用最为成熟的负极活性材料，其实际发挥容量基本已接近理论容量，难以满足高能量密度指标。基于现有的正极主材以及电池配方体系，石墨混合硅基负极有助于进一步提高锂离子电池的能量密度，可有效解决新能源汽车续航里程短的劣势。然而，硅材料固有的半导体属性却限制了其电池的快充能力，加上充放电过程中两种材料的电子迁移效率差异会造成负极片内的电流分布不均匀，造成局部区域的电位易突破0V下限，产生锂沉积，降低动力电池有效容量，恶化稳定性。
鉴于此，有必要提供一种兼备高容量与快充特性的电极极片制备方法以及包含该极片的锂离子电池。
现有技术存在的缺陷：第一，硅材料具有较大的体积膨胀效应，物理掺混在一定程度上可以缓解硅材料的体积膨胀，但是为了满足车企逐步增加的长续航里程要求，硅基材料添加量不得不逐步上升，与此对应的极片反弹、活性材料与极片脱离现象也愈演愈烈；
第二，由于石墨材料与硅材料的电化学脱嵌锂电位不同，两种不同活性物质材料会出现先后脱嵌锂的问题，负极片内的电流分布会十分不均匀，容易发生局部金属锂沉积，进而影响电池安全性；
因此，如何使电极极片在保证高能量密度基础上，又能提高快充特性成为亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种负极极片及其制备与应用。
本发明旨在提出一种兼备高容量与快充特性的负极极片制备方法以及使用该极片的锂离子电池，以解决现有技术问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明的第一个目的是提供一种负极极片，包括集流体层、第一负极活性物质层、中间层、第二负极活性物质层；
所述第一负极活性物质层、中间层、第二负极活性物质层依次层叠设置于集流体层上；
所述集流体层为表面涂覆有碳材料的底涂型铜箔；所述第一负极活性物质层由硅基负极活性材料、第一粘结剂和导电剂组成；所述第二负极活性物质层由作为负极活性材料的石墨类材料和第二粘结剂组成；所述中间层为第一负极活性物质层与第二负极活性物质层经辊压处理得到的重合层。
在本发明的一个实施方式中，通过使用表面涂覆有碳材料的底涂型铜箔，可以显著提高第一负极活性材料层和集流体层之间的粘接附着力，加强负极极片的使用稳定性。
在本发明的一个实施方式中，所述中间层可以进一步提高负极极片的稳定性，提高负极极片剥离力。
在本发明的一个实施方式中，所述集流体层的粗糙度≥0.1μm；所述碳材料为纳米导电石墨、石墨烯中的一种或几种。
在本发明的一个实施方式中，相比于传统集流体层，表面涂覆有石墨烯材料的集流体层性能更优异；石墨烯涂层具有更多的接触位点，可供第一负极活性物质层附着，增强负极极片的内聚力；此外，石墨烯材料可以极大提高第一负极活性物质层与集流体层之间的相容性，促进电子在界面处的迁移效率，减小极化，改善负极极片的快充特性。
在本发明的一个实施方式中，所述硅基负极活性材料选自纳米硅碳材料、硅氧材料或补锂型硅氧材料中的一种或几种；所述硅基负极活性材料颗粒粒径D50为4-12μm；优选地，所述硅基负极活性材料颗粒粒径D50为4-10μm；所述硅基负极活性材料的D90/D50的值为1.7-3.5；
所述第一粘结剂选自羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸、海藻酸钠、羧甲基壳聚糖、聚丙烯腈或聚乙烯醇中的一种或几种；
所述导电剂选自导电石墨、导电炭黑、碳纳米管、VGCF或石墨烯中的一种或几种。
在本发明的一个实施方式中，硅基负极活性材料、第一粘结剂和导电剂的质量比为95％-98％：1％-3％：1％-2％。
在本发明的一个实施方式中，所述作为负极活性材料的石墨类材料选自天然石墨、人造石墨、中间相石墨或软碳中的一种或几种，其颗粒粒径D50为16-24μm；优选地，所述作为负极活性材料的石墨类材料颗粒粒径D50为16-20μm。
所述第二粘结剂选自丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠或羟丙基甲基纤维素中的一种或几种。
在本发明的一个实施方式中，作为负极活性材料的石墨类材料与第二粘结剂的质量比为95％-98％：2％-5％。
在本发明的一个实施方式中，作为负极活性材料的石墨类材料的颗粒粒径D50是硅基负极活性材料的颗粒粒径D50的2-6倍；所述第一负极活性物质层与第二负极活性物质层的质量比为5％-30％：70％-95％。
本发明的第二个目的是提供一种上述负极极片的制备方法，包括以下步骤：
(1)将底涂型铜箔表面涂覆一层分散好的碳材料，得到集流体层；
(2)将硅基负极活性材料、第一粘结剂和导电剂混匀后涂覆在步骤(1)得到的集流体层表面，在集流体层上方得到第一负极活性物质层；
(3)将作为负极活性材料的石墨类材料和第二粘结剂混匀后涂覆在步骤(2)得到的第一负极活性物质层表面，在第一负极活性物质层上方得到第二负极活性物质层；
(4)通过辊压调控第一负极活性物质层与第二负极活性物质层，使其接触层进行重合，在第一负极活性物质层与第二负极活性物质层中间形成中间层；即得到负极极片。
在本发明的一个实施方式中，步骤(4)中，辊压调控过程中，
其中Q为辊压线载荷，F为辊压压力，W为极片长度，S为极片面密度，m1、m2、mc分别为第一负极活性物质层、第二负极活性物质层、集流体层单位面积重量。
在本发明的一个实施方式中，所述辊压线载荷不宜过大，否则第一负极活性物质层嵌入量过多，破坏第二负极活性物质层结构分布，反而恶化负极极片快充特性；
所述辊压线载荷不宜过小，否则第一负极活性物质层嵌入量不足，中间层厚度不足以支持粘接第二负极活性物质层，恶化负极极片整体稳定性；
在本发明的一个实施方式中，当时，第一负极活性物质层以及第二负极活性物质层所重合的中间层厚度适宜，所制备的负极极片可以达到兼顾高容量与快充且不发生锂沉积现象。
本发明的第三个目的是提供一种上述负极极片在制备锂离子电池中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明相比于传统集流体层，表面涂覆有石墨烯材料的集流体层性能更优异；石墨烯涂层具有更多的接触位点，可供第一负极活性物质层附着，增强负极极片的内聚力；
(2)本发明中由于集流体层中的底涂型铜箔表面涂覆有石墨烯材料，第一负极活性物质层与集流体层之间的相容性更好，实际生产中第一负极活性物质层与集流体层表面张力更匹配，生产优率得到提升，可显著降低企业成本；
(3)在本发明的辊压调控下，第一负极活性物质层与集流体层、第二负极活性物质层结合更紧密，集流体层中的石墨烯能够有效缓解第一负极活性物质层中硅基负极材料的循环膨胀，增强负极极片的稳定性，同时提高电子在界面处的迁移效率，减小极化，增强第一负极活性物质层的快充性能，而第二负极活性物质层由于颗粒粒径的适配，第一负极活性物质层部分嵌入第二负极活性物质层中，层与层之间的内聚力进一步加强，可提高锂离子电池的稳定性；
(4)本发明中第一负极活性物质层与第二负极活性物质层采用不同的粘结剂，分别适配硅基负极与碳基负极，根据表面官能团所需，能够充分发挥两者的电性能。
附图说明
图1为本发明一种负极极片的结构示意图；
图2为本发明中实施例2与对比例2制备得到的软包电池在不同放电率下的容量保持率曲线图；
图3为本发明中实施例2与对比例2制备得到的软包电池在不同循环圈数下的容量保持率曲线图；
图中标号：1、集流体层；2、第一负极活性物质层；3、中间层；4、第二负极活性物质层。
具体实施方式
本发明提供一种负极极片，包括集流体层、第一负极活性物质层、中间层、第二负极活性物质层；
所述第一负极活性物质层、中间层、第二负极活性物质层依次层叠设置于集流体层上；
所述集流体层为表面涂覆有碳材料的底涂型铜箔；所述第一负极活性物质层由硅基负极活性材料、第一粘结剂和导电剂组成；所述第二负极活性物质层由作为负极活性材料的石墨类材料和第二粘结剂组成；所述中间层为第一负极活性物质层与第二负极活性物质层经辊压处理得到的重合层。
在本发明的一个实施方式中，通过使用表面涂覆有碳材料的底涂型铜箔，可以显著提高第一负极活性材料层和集流体层之间的粘接附着力，加强负极极片的使用稳定性。
在本发明的一个实施方式中，所述中间层可以进一步提高负极极片的稳定性，提高负极极片剥离力。
在本发明的一个实施方式中，所述集流体层的粗糙度≥0.1μm；所述碳材料为纳米导电石墨、石墨烯中的一种或几种。
在本发明的一个实施方式中，相比于传统集流体层，表面涂覆有石墨烯材料的集流体层性能更优异；石墨烯涂层具有更多的接触位点，可供第一负极活性物质层附着，增强负极极片的内聚力；此外，石墨烯材料可以极大提高第一负极活性物质层与集流体层之间的相容性，促进电子在界面处的迁移效率，减小极化，改善负极极片的快充特性。
在本发明的一个实施方式中，所述硅基负极活性材料选自纳米硅碳材料、硅氧材料或补锂型硅氧材料中的一种或几种；所述硅基负极活性材料颗粒粒径D50为4-12μm；优选地，所述硅基负极活性材料颗粒粒径D50为4-10μm；所述硅基负极活性材料的D90/D50的值为1.7-3.5；
所述第一粘结剂选自羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸、海藻酸钠、羧甲基壳聚糖、聚丙烯腈或聚乙烯醇中的一种或几种；
所述导电剂选自导电石墨、导电炭黑、碳纳米管、VGCF或石墨烯中的一种或几种。
在本发明的一个实施方式中，硅基负极活性材料、第一粘结剂和导电剂的质量比为95％-98％：1％-3％：1％-2％。
在本发明的一个实施方式中，所述作为负极活性材料的石墨类材料选自天然石墨、人造石墨、中间相石墨或软碳中的一种或几种，其颗粒粒径D50为16-24μm；优选地，所述作为负极活性材料的石墨类材料颗粒粒径D50为16-20μm。
所述第二粘结剂选自丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠或羟丙基甲基纤维素中的一种或几种。
在本发明的一个实施方式中，作为负极活性材料的石墨类材料与第二粘结剂的质量比为95％-98％：2％-5％。
在本发明的一个实施方式中，作为负极活性材料的石墨类材料的颗粒粒径D50是硅基负极活性材料的颗粒粒径D50的2-6倍；所述第一负极活性物质层与第二负极活性物质层的质量比为5％-30％：70％-95％。
本发明提供一种上述负极极片的制备方法，包括以下步骤：
(1)将底涂型铜箔表面涂覆一层分散好的碳材料，得到集流体层；
(2)将硅基负极活性材料、第一粘结剂和导电剂混匀后涂覆在步骤(1)得到的集流体层表面，在集流体层上方得到第一负极活性物质层；
(3)将作为负极活性材料的石墨类材料和第二粘结剂混匀后涂覆在步骤(2)得到的第一负极活性物质层表面，在第一负极活性物质层上方得到第二负极活性物质层；
(4)通过辊压调控第一负极活性物质层与第二负极活性物质层，使其接触层进行重合，在第一负极活性物质层与第二负极活性物质层中间形成中间层；即得到负极极片。
在本发明的一个实施方式中，步骤(4)中，辊压调控过程中，
其中Q为辊压线载荷，F为辊压压力，W为极片长度，S为极片面密度，m1、m2、mc分别为第一负极活性物质层、第二负极活性物质层、集流体层单位面积重量。
在本发明的一个实施方式中，所述辊压线载荷不宜过大，否则第一负极活性物质层嵌入量过多，破坏第二负极活性物质层结构分布，反而恶化负极极片快充特性；
所述辊压线载荷不宜过小，否则第一负极活性物质层嵌入量不足，中间层厚度不足以支持粘接第二负极活性物质层，恶化负极极片整体稳定性；
在本发明的一个实施方式中，当时，第一负极活性物质层以及第二负极活性物质层所重合的中间层厚度适宜，所制备的负极极片可以达到兼顾高容量与快充且不发生锂沉积现象。
本发明提供一种上述负极极片在制备锂离子电池中的应用。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
下述各实施例中，所用材料如无特殊说明，均为市售；制备得到的软包电池的电池循环寿命和大倍率下的电池容量保持率测试均为本领域常规检测手段。
实施例1
本实施例提供一种负极极片。
(1)在铜箔表面涂覆一层分散好的石墨烯材料，得到粗糙度0.3μm的底涂型集流体层；
(2)将硅氧材料、聚丙烯酸、导电炭黑(硅氧材料、聚丙烯酸、导电炭黑的质量比为96％：2％：2％)混匀后涂覆在步骤(1)得到的集流体层表面，在集流体层上方得到第一负极活性物质层，硅氧材料的颗粒粒径D50为7μm，D90/D50的值为2；
(3)将人造石墨、丁苯橡胶(人造石墨、丁苯橡胶的质量比为98％：2％)混匀后涂覆在步骤(2)得到的第一负极活性物质层表面，在第一负极活性物质层上方得到第二负极活性物质层；
人造石墨的颗粒粒径为D50为18μm；
(4)通过辊压调控第一负极活性物质层与第二负极活性物质层，使其接触层进行重合，在第一负极活性物质层与第二负极活性物质层中间形成中间层；即得到负极极片(如图1所示，其中1为集流体层、2为第一负极活性物质层；3为中间层；4为第二负极活性物质层)；
其中，辊压调控过程中，
Q为辊压线载荷，F为辊压压力，W为极片长度，S为极片面密度，m1、m2、mc分别为第一负极活性物质层、第二负极活性物质层、集流体层单位面积重量。
其中第一负极活性物质层与第二负极活性物质层总质量比例为20％：80％，整体负极活性材料负载质量比例为96％。
实施例2
本实施例提供一种锂离子电池。
(1)正极极片制备：将正极活性物质三元材料NCM811与导电碳、粘结剂PVDF混合均匀，采用涂布法在常规铝箔集流体上均匀涂抹，烘干得到附着于正极集流体上的正极膜，辊压，裁切制成正极极片；
NCM811、导电碳粉、PVDF的质量比为97％：1％：2％；
(2)电池组装：将步骤(1)制成的正极极片与实施例1制备得到的负极极片堆叠成叠片电芯，然后进行焊接极耳、顶封、侧封操作、注液和预封口，最后静置陈化、热冷压、化成和二次封口操作，得到一种快充型高容量的锂离子电池。
对比例1
本实施例提供一种负极极片。
活性物质由20％硅氧材料和80％人造石墨组成，
(1)将底涂型铜箔表面涂覆一层分散好的石墨烯材料，得到粗糙度为0.3μm的集流体层；
(2)将人造石墨、硅氧材料(人造石墨、硅氧材料的质量比为80％：20％)混匀后涂覆在步骤(1)得到的集流体层表面，在集流体层上方得到负极活性物质层；
人造石墨的颗粒粒径为D50为18μm；
(3)通过辊压调控处理，得到负极极片；
其中，辊压调控过程中，
Q为辊压线载荷，F为辊压压力，W为极片长度，S为极片面密度，m1、m2、mc分别为第一负极活性物质层、第二负极活性物质层、集流体层单位面积重量。
其中第一负极活性物质层与第二负极活性物质层质量比例为20％：80％，整体负极活性材料负载质量比例为96％。
对比例2
本对比例提供一种锂离子电池。
(1)正极极片制备：将正极活性物质三元材料NCM811与导电碳粉、PAA混合均匀，采用涂布法在常规铝箔集流体上均匀涂抹，烘干得到附着于正极集流体上的正极膜，辊压，裁切制成正极极片；
NCM811、导电碳、粘结剂PVDF质量比为97％：1％：2％；
(2)电池组装：将步骤(1)制成的正极极片与对比例1制备得到的负极极片堆叠成叠片电芯，然后进行焊接极耳、顶封、侧封操作、注液和预封口，最后静置陈化、热冷压、化成和二次封口操作，得到一种快充型高容量的锂离子电池。
检测实施例2及对比例2制备得到的软包电池的电性能(电池循环寿命和大倍率下的电池容量保持率)，实验结果如图2、图3所示；
通过图2可以发现，电芯在大倍率电流下容量保持率差距明显；3C电流下，对比例2制备的电池容量保持率仅为65％，而采取本申请方案电池容量保持率提高15％；当电池采取4C大电流条件工作，对比例2中电池容量保持率为40.92％，实施例2中电池容量保持率显著提高116％，倍率性能的提高可以归因于多层极片结构设计，两种不同的活性材料独立分布，电池充放电过程中电子与离子的迁移浓度不易被材料影响，使得每层活性物质中电流分布均匀，极化影响小。
通过图3可以发现，根据电池循环寿命曲线不难发现，当电池寿命衰减至90％时，实施例2与对比例2中循环圈数分别约800圈、600圈，在实施例设计辊压线载荷条件下，第一负极活性物质层与集流体层、第二负极活性物质层结合更紧密，集流体层中的石墨烯能够有效缓解第一负极活性物质层的循环膨胀，增强负极极片的稳定性，同时提高电子在界面处的迁移效率，减小极化，增强第一负极活性物质层的快充性能，第二负极活性物质层由于粒径的适配，第一负极活性物质层有部分嵌入第二负极活性物质层中，层与层之间的内聚力进一步加强，可提高电池的稳定性。
实施例3
(1)在铜箔表面涂覆一层分散好的石墨烯材料，得到粗糙度0.3μm的底涂型集流体层；
(2)将硅氧材料、聚丙烯酸、导电炭黑(硅氧材料、聚丙烯酸、导电炭黑的质量比为96％：2％：2％)混匀后涂覆在步骤(1)得到的集流体层表面，在集流体层上方得到第一负极活性物质层，硅氧材料的颗粒粒径D50为7μm，D90/D50的值为2；
(3)将人造石墨、丁苯橡胶(人造石墨、丁苯橡胶的质量比为98％：2％)混匀后涂覆在步骤(2)得到的第一负极活性物质层表面，在第一负极活性物质层上方得到第二负极活性物质层；
人造石墨的颗粒粒径为D50为18μm；
(4)通过辊压调控第一负极活性物质层与第二负极活性物质层，使其接触层进行重合，在第一负极活性物质层与第二负极活性物质层中间形成中间层；即得到负极极片；
其中，辊压调控过程中，
Q为辊压线载荷，F为辊压压力，W为极片长度，S为极片面密度，m1、m2、mc分别为第一负极活性物质层、第二负极活性物质层、集流体层单位面积重量。
其中第一负极活性物质层与第二负极活性物质层质量比例为20％：80％，整体负极活性材料负载质量比例为96％。
实施例4
(1)正极极片制备：将正极活性物质三元材料NCM811与导电碳、粘结剂PVDF混合均匀，采用涂布法在常规铝箔集流体上均匀涂抹，烘干得到附着于正极集流体上的正极膜，辊压，裁切制成正极极片；
NCM811、导电碳、PVDF的质量比为97％：1％：2％；
(2)电池组装：将步骤(1)制成的正极极片与实施例3制备得到的负极极片堆叠成叠片电芯，然后进行焊接极耳、顶封、侧封操作、注液和预封口，最后静置陈化、热冷压、化成和二次封口操作，得到一种快充型高容量的锂离子电池。
实施例5
(1)在铜箔表面涂覆一层分散好的石墨烯材料，得到粗糙度0.3μm的底涂型集流体层；
(2)将硅氧材料、聚丙烯酸、导电炭黑(硅氧材料、聚丙烯酸、导电炭黑的质量比为96％：2％：2％)混匀后涂覆在步骤(1)得到的集流体层表面，在集流体层上方得到第一负极活性物质层，硅氧材料的颗粒粒径D50为7μm，D90/D50的值为2；
(3)将人造石墨、丁苯橡胶(人造石墨、丁苯橡胶的质量比为98％：2％)混匀后涂覆在步骤(2)得到的第一负极活性物质层表面，在第一负极活性物质层上方得到第二负极活性物质层；
人造石墨的颗粒粒径为D50为18μm；
(4)通过辊压调控第一负极活性物质层与第二负极活性物质层，使其接触层进行重合，在第一负极活性物质层与第二负极活性物质层中间形成中间层；即得到负极极片；
其中，辊压调控过程中，
Q为辊压线载荷，F为辊压压力，W为极片长度，S为极片面密度，m1、m2、mc分别为第一负极活性物质层、第二负极活性物质层、集流体层单位面积重量。
其中第一负极活性物质层与第二负极活性物质层质量比例为20％：80％，整体负极活性材料负载质量比例为96％。
实施例6
(1)正极极片制备：将正极活性物质三元材料NCM811与导电碳粉、粘结剂混合均匀，采用涂布法在常规铝箔集流体上均匀涂抹，烘干得到附着于正极集流体上的正极膜，辊压，裁切制成正极极片；
NCM811、导电碳粉、PVDF的质量比为97％：1％：2％；
(2)电池组装：将步骤(1)制成的正极极片与实施例5制备得到的负极极片堆叠成叠片电芯，然后进行焊接极耳、顶封、侧封操作、注液和预封口，最后静置陈化、热冷压、化成和二次封口操作，得到一种快充型高容量的锂离子电池。
实施例7
(1)在铜箔表面涂覆一层分散好的石墨烯材料，得到粗糙度0.1μm的底涂型集流体层；
(2)将硅氧材料、聚丙烯酸、导电炭黑(硅氧材料、聚丙烯酸、导电炭黑的质量比为95％：3％：2％)混匀后涂覆在步骤(1)得到的集流体层表面，在集流体层上方得到第一负极活性物质层，硅氧材料的颗粒粒径D50为4μm，D90/D50的值为1.7；
(3)将人造石墨、丁苯橡胶(人造石墨、丁苯橡胶的质量比为95％：5％)混匀后涂覆在步骤(2)得到的第一负极活性物质层表面，在第一负极活性物质层上方得到第二负极活性物质层；
人造石墨的颗粒粒径为D50为16μm；
(4)通过辊压调控第一负极活性物质层与第二负极活性物质层，使其接触层进行重合，在第一负极活性物质层与第二负极活性物质层中间形成中间层；即得到负极极片；
其中，辊压调控过程中，
Q为辊压线载荷，F为辊压压力，W为极片长度，S为极片面密度，m1、m2、mc分别为第一负极活性物质层、第二负极活性物质层、集流体层单位面积重量。
其中第一负极活性物质层与第二负极活性物质层质量比例为30％：70％，整体负极活性材料负载质量比例为96％。
实施例8
(1)正极极片制备：将正极活性物质三元材料NCM811与导电碳粉、粘结剂混合均匀，采用涂布法在常规铝箔集流体上均匀涂抹，烘干得到附着于正极集流体上的正极膜，辊压，裁切制成正极极片；
NCM811、导电碳粉、PVDF的质量比为97％：1％：2％；
(2)电池组装：将步骤(1)制成的正极极片与实施例7制备得到的负极极片堆叠成叠片电芯，然后进行焊接极耳、顶封、侧封操作、注液和预封口，最后静置陈化、热冷压、化成和二次封口操作，得到一种快充型高容量的锂离子电池。
实施例9
(1)在铜箔表面涂覆一层分散好的石墨烯材料，得到粗糙度0.3μm的底涂型集流体层；
(2)将硅氧材料、聚丙烯酸、导电炭黑(硅氧材料、聚丙烯酸、导电炭黑的质量比为98％：1％：1％)混匀后涂覆在步骤(1)得到的集流体层表面，在集流体层上方得到第一负极活性物质层，硅氧材料的颗粒粒径D50为12μm，D90/D50的值为3.5；
(3)将人造石墨、丁苯橡胶(人造石墨、丁苯橡胶的质量比为97％：3％)混匀后涂覆在步骤(2)得到的第一负极活性物质层表面，在第一负极活性物质层上方得到第二负极活性物质层；
人造石墨的颗粒粒径为D50为24μm；
(4)通过辊压调控第一负极活性物质层与第二负极活性物质层，使其接触层进行重合，在第一负极活性物质层与第二负极活性物质层中间形成中间层；即得到负极极片；
其中，辊压调控过程中，
Q为辊压线载荷，F为辊压压力，W为极片长度，S为极片面密度，m1、m2、mc分别为第一负极活性物质层、第二负极活性物质层、集流体层单位面积重量。
其中第一负极活性物质层与第二负极活性物质层质量比例为5％：95％，整体负极活性材料负载质量比例为96％。
实施例10
(1)正极极片制备：将正极活性物质三元材料NCM811与导电碳粉、粘结剂混合均匀，采用涂布法在常规铝箔集流体上均匀涂抹，烘干得到附着于正极集流体上的正极膜，辊压，裁切制成正极极片；
NCM811、导电碳粉、PVDF的质量比为97％：1％：2％；
(2)电池组装：将步骤(1)制成的正极极片与实施例9制备得到的负极极片堆叠成叠片电芯，然后进行焊接极耳、顶封、侧封操作、注液和预封口，最后静置陈化、热冷压、化成和二次封口操作，得到一种快充型高容量的锂离子电池。
实施例11
(1)在铜箔表面涂覆一层分散好的石墨烯材料，得到粗糙度0.3μm的底涂型集流体层；
(2)将硅氧材料、聚丙烯酸、导电炭黑(硅氧材料、聚丙烯酸、导电炭黑的质量比为98％：1％：1％)混匀后涂覆在步骤(1)得到的集流体层表面，在集流体层上方得到第一负极活性物质层，硅氧材料的颗粒粒径D50为4μm，D90/D50的值为1.7；
(3)将人造石墨、丁苯橡胶(人造石墨、丁苯橡胶的质量比为97％：3％)混匀后涂覆在步骤(2)得到的第一负极活性物质层表面，在第一负极活性物质层上方得到第二负极活性物质层；
人造石墨的颗粒粒径为D50为24μm；
(4)通过辊压调控第一负极活性物质层与第二负极活性物质层，使其接触层进行重合，在第一负极活性物质层与第二负极活性物质层中间形成中间层；即得到负极极片；
其中，辊压调控过程中，
Q为辊压线载荷，F为辊压压力，W为极片长度，S为极片面密度，m1、m2、mc分别为第一负极活性物质层、第二负极活性物质层、集流体层单位面积重量。
其中第一负极活性物质层与第二负极活性物质层质量比例为5％：95％，整体负极活性材料负载质量比例为96％。
实施例12
(1)正极极片制备：将正极活性物质三元材料NCM811与导电碳粉、粘结剂混合均匀，采用涂布法在常规铝箔集流体上均匀涂抹，烘干得到附着于正极集流体上的正极膜，辊压，裁切制成正极极片；
NCM811、导电碳粉、PVDF的质量比为97％：1％：2％；
(2)电池组装：将步骤(1)制成的正极极片与实施例11制备得到的负极极片堆叠成叠片电芯，然后进行焊接极耳、顶封、侧封操作、注液和预封口，最后静置陈化、热冷压、化成和二次封口操作，得到一种快充型高容量的锂离子电池。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种负极极片，其特征在于，包括集流体层、第一负极活性物质层、中间层、第二负极活性物质层；
所述第一负极活性物质层、中间层、第二负极活性物质层依次层叠设置于集流体层上；
所述集流体层为表面涂覆有碳材料的底涂型铜箔，所述碳材料为石墨烯；所述第一负极活性物质层由硅基负极活性材料、第一粘结剂和导电剂组成；所述第二负极活性物质层由作为负极活性材料的石墨类材料和第二粘结剂组成；所述中间层为第一负极活性物质层与第二负极活性物质层经辊压调控处理得到的重合层；
其中，所述硅基负极活性材料颗粒粒径D50为4-12μm；所述硅基负极活性材料的D90/D50的值为1.7-3.5；
所述作为负极活性材料的石墨类材料的颗粒粒径D50为16-24μm；
作为负极活性材料的石墨类材料的颗粒粒径D50是硅基负极活性材料的颗粒粒径D50的2-6倍；
所述集流体层的粗糙度≥0.1μm；
辊压调控处理过程中，
其中Q为辊压线载荷，F为辊压压力，W为极片长度，S为极片面密度，m1、m2、mc分别为第一负极活性物质层、第二负极活性物质层、集流体层单位面积重量；
所述石墨烯用于增强第一负极活性物质层与集流体层的相容性；所述石墨烯涂层具有更多的接触位点，供第一负极活性物质层附着；在辊压调控处理下，所述石墨烯缓解第一负极活性物质层中硅基负极材料的循环膨胀。
2.根据权利要求1所述的一种负极极片，其特征在于，所述硅基负极活性材料选自纳米硅碳材料、硅氧材料或补锂型硅氧材料中的一种或几种；
所述第一粘结剂选自羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸、海藻酸钠、羧甲基壳聚糖、聚丙烯腈或聚乙烯醇中的一种或几种；
所述导电剂选自导电石墨、导电炭黑、碳纳米管、VGCF或石墨烯中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的一种负极极片，其特征在于，硅基负极活性材料、第一粘结剂和导电剂的质量比为95％-98％：1％-3％：1％-2％。
4.根据权利要求1所述的一种负极极片，其特征在于，所述作为负极活性材料的石墨类材料选自天然石墨、人造石墨、中间相石墨或软碳中的一种或几种；
所述第二粘结剂选自丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠或羟丙基甲基纤维素中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的一种负极极片，其特征在于，作为负极活性材料的石墨类材料与第二粘结剂的质量比为95％-98％：2％-5％。
6.根据权利要求4所述的一种负极极片，其特征在于，所述第一负极活性物质层与第二负极活性物质层的质量比为5％-30％：70％-95％。
7.一种如权利要求1所述的负极极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将底涂型铜箔表面涂覆一层分散好的碳材料，得到集流体层；
(2)将硅基负极活性材料、第一粘结剂和导电剂混匀后涂覆在步骤(1)得到的集流体层表面，在集流体层上方得到第一负极活性物质层；
(3)将作为负极活性材料的石墨类材料和第二粘结剂混匀后涂覆在步骤(2)得到的第一负极活性物质层表面，在第一负极活性物质层上方得到第二负极活性物质层；
(4)通过辊压调控处理第一负极活性物质层与第二负极活性物质层，使其接触层进行重合，在第一负极活性物质层与第二负极活性物质层中间形成中间层；即得到负极极片。
8.一种如权利要求1所述的负极极片在制备锂离子电池中的应用。
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