CN114583412A - 一种负极极片及包括该负极极片的锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种负极极片及包括该负极极片的锂离子电池。所述负极极片包括负极集流体、热敏涂层、复合融合层和负极活性物质层；所述热敏涂层包括第一导电剂、第一粘结剂、热敏聚合物微球、任选地偶联剂和任选地分散剂，所述热敏涂层在常温下具有导电性能，同时具有增大活性物质与集流体间的接触面积、提高电导率、有效降低电池极化等优点；当所述负极极片的使用温度达到热敏温度及其以上温度时，热敏聚合物微球会熔融形成多个连续电子阻隔层，涂层形成电流阻断，在电池内部形成内部阻断，防止锂离子电池进一步热失控的发生。
Description
技术领域
本发明涉及高安全性锂离子电池技术领域，尤其涉及一种含有高安全性涂层的负极极片及包括该负极极片的锂离子电池。
背景技术
锂离子电池具有循环寿命长、绿色环保等优点，目前已经广泛应用于储能领域、动力领域和数码产品等领域。随着锂离子电池应用的普及，如何提高电池能量密度、改善锂离子电池安全性能显得尤为重要。
为了改善锂离子电池的安全性能，目前主要采用的手段有使用PTC极耳、热敏高安全性隔膜和PTC涂层等技术，但是目前这些技术尚未成熟。
为了提高锂离子电池的能量密度，主要是从正极和负极方向进行改善。正极主要是开发高克容量正极材料和高电压正极材料，其中，富锂锰基正极材料虽然克容量较高，但是结构不稳定。负极材料目前主要有石墨、硅负极材料和锂金属负极材料，石墨体系比较成熟，但是克容量较低；锂金属负极材料不够稳定且存在安全性等问题，目前负极主要发展方向为硅负极材料。
以硅负极材料为负极活性活性物质的高能量密度电池体系中，锂离子的工作机理是锂离子与硅负极材料发生合金化，尤其是经过多次循环后，硅负极表面存在死锂，极片中死锂为粉末状态，极易引起起火爆炸等安全问题。如何改善高能量密度电池尤其是硅负极体系的安全性能，显得尤为重要。
发明内容
本发明提供一种负极极片及包括该负极极片的锂离子电池；所述负极极片中涂布热敏涂层，所述热敏涂层涂布在负极集流体表面，所述热敏涂层具有高安全性和热敏阻断性，尤其是在温度达到热敏温度时，热敏涂层中的热敏聚合物微球能够形成连续阻隔层，避免锂离子电池由于热量过高造成大量的副反应而引发热失控，改善高能量密度电池硅负极极片的安全性能。本发明的负极极片组成的锂离子电池的电学性能与未加入热敏涂层组成的锂离子电池的电学性能相当，说明热敏涂层的引入对锂离子电池的电学性能没有影响。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种负极极片，所述负极极片包括负极集流体、热敏涂层、复合融合层和负极活性物质层，其中，所述负极集流体表面依次设置热敏涂层、复合融合层和负极活性物质层；
所述热敏涂层包括热敏聚合物微球、第一负极活性物质、第一导电剂和第一粘结剂；
所述负极活性物质层包括第二负极活性物质、第二导电剂和第二粘结剂；
所述复合融合层包括热敏聚合物微球、第一负极活性物质、第一导电剂、第一粘结剂、第二负极活性物质、第二导电剂和第二粘结剂。
根据本发明，所述热敏涂层还包括偶联剂，所述热敏涂层中通过添加偶联剂可以进一步将热敏聚合物微球与负极活性物质进行结合，进一步提升锂离子电池的安全性能。
根据本发明，所述热敏涂层还包括分散剂，所述热敏涂层中通过添加分散剂可以提高体系分散性。
根据本发明，所述热敏涂层包括如下重量百分含量的各组分：5-90wt％的热敏聚合物微球、5-80wt％的第一负极活性物质、2-40wt％的第一导电剂、0.1-10wt％的第一粘结剂、0-15wt％的偶联剂以及0-10wt％的分散剂。
优选地，所述热敏涂层包括如下重量百分含量的各组分：10-90wt％的热敏聚合物微球、5-75wt％的第一负极活性物质、5-30wt％的第一导电剂、2-9wt％的第一粘结剂、0.1-10wt％的偶联剂以及0.1-8wt％的分散剂。
还优选地，所述热敏涂层包括如下重量百分含量的各组分：15-70wt％的热敏聚合物微球、15-60wt％的第一负极活性物质、5-20wt％的第一导电剂、2-10wt％的第一粘结剂、1-8wt％的偶联剂以及0.5-5wt％的分散剂。
其中，所述热敏聚合物微球的重量百分含量为5wt％、8wt％、10wt％、12wt％、15wt％、18wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％或90wt％。
其中，所述第一负极活性物质的重量百分含量为5wt％、9wt％、16wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％或80wt％。
其中，所述第一导电剂的重量百分含量为2wt％、4wt％、5wt％、8wt％、10wt％、12wt％、15wt％、18wt％、20wt％、22wt％、25wt％、28wt％、30wt％、32wt％、35wt％、38wt％或40wt％。
其中，所述第一粘结剂的重量百分含量为0.1wt％、0.5wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％。
其中，所述偶联剂的重量百分含量为0.1wt％、0.5wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％或15wt％。
其中，所述分散剂的重量百分含量为0.1wt％、0.5wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％。
根据本发明，热敏涂层中，所述热敏聚合物微球占热敏涂层总体积的5-90vol％，例如为5vol％、8vol％、10vol％、12vol％、15vol％、18vol％、20vol％、25vol％、30vol％、35vol％、40vol％、45vol％、50vol％、55vol％、60vol％、65vol％、70vol％、75vol％、80vol％、85vol％、90vol％。
根据本发明，所述负极活性物质层包括如下重量百分含量的各组分：80-99wt％的第二负极活性物质、0.5-10wt％的第二导电剂和0.5-10wt％的第二粘结剂。
优选地，所述负极活性物质层包括如下重量百分含量的各组分：84-99wt％的第二负极活性物质、0.5-8wt％的第二导电剂和0.5-8wt％的第二粘结剂。
还优选地，所述负极活性物质层包括如下重量百分含量的各组分：90-98wt％的第二负极活性物质、1-5wt％的第二导电剂和1-5wt％的第二粘结剂。
根据本发明，所述复合融合层是所述热敏涂层和所述负极活性物质层在制备过程中互相渗透形成的。其中，所述复合融合层中热敏聚合物微球、第一负极活性物质、第一导电剂、第一粘结剂、任选地偶联剂以及任选地分散剂之间的质量关系为：5-90wt％的热敏聚合物微球、5-80wt％的第一负极活性物质、2-40wt％的第一导电剂、0.1-10wt％的第一粘结剂、0-15wt％的偶联剂以及0-10wt％的分散剂；所述复合融合层中第二负极活性物质、第二导电剂和第二粘结剂之间的质量关系为：80-99wt％的负极活性物质、0.5-10wt％的第二导电剂和0.5-10wt％的第二粘结剂。进一步地，所述第一负极活性物质和第二负极活性物质的质量比没有特别的定义，同时含有即可。
根据本发明，所述负极集流体的厚度为0.1μm-15μm，优选4μm-10μm，如0.5μm、1μm、3μm、4μm、5μm、8μm、10μm、12μm或15μm。
根据本发明，所述热敏涂层的厚度为0.1μm-6μm，优选0.2μm-5μm，如0.3μm、0.5μm、0.8μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、5μm、5.5μm或6μm。
根据本发明，所述复合融合层的厚度为0.001μm-0.4μm，如0.001μm、0.005μm、0.01μm、0.02μm、0.05μm、0.08μm、0.1μm、0.2μm、0.3μm或0.4μm。
根据本发明，所述负极活性物质层的厚度为5μm-60μm，优选5μm-50μm，如5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm或50μm。
根据本发明，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、科琴黑、导电纤维、导电聚合物、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯、鳞片石墨、导电氧化物、金属颗粒中的一种或几种。
根据本发明，所述热敏聚合物微球为热敏聚合物形成的微球。
根据本发明，所述热敏聚合物选自可以与电解液形成相对稳定的体系，且具有相变性能的热塑性聚合物。
根据本发明，所述热敏聚合物的热敏温度区间例如为110℃-130℃，例如为115-130℃，如115℃、120℃、125℃或130℃。
根据本发明，所述热敏聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物中的至少一种。
根据本发明，所述热敏聚合物微球可以是其中的一种，或者是两种以上的混合物。
根据本发明，所述热敏聚合物微球可以是相同粒径的一种或两种以上的组合，也可以是不同粒径的同类聚合物微球的混合物、或者是不同粒径的不同类聚合物微球的混合物。
根据本发明，所述热敏聚合物微球的颗粒大小为100nm-5μm，优选为200nm-3μm。
根据本发明，所述热敏聚合物微球在温度达到热敏区间时，热敏聚合物熔化，形成熔断阻隔层，减缓锂离子电池热失控程度。
根据本发明，所述第一粘结剂和第二粘结剂相同或不同，彼此独立地选自丙烯酸酯、聚(甲基)丙烯酸、丁苯橡胶(SBR)、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、羧甲基纤维素(CMC)、羧甲基纤维素钠(CMC-Li)、羧乙基纤维素、水性聚氨酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、多元丙烯酸类共聚物、聚苯乙烯磺酸锂、水性有机硅树脂、丁腈-聚氯乙烯共混物、苯丙乳胶、纯苯乳胶等及由前述聚合物改性衍生的共混、共聚聚合物中的一种或多种组合。
根据本发明，所述分散剂选自支链醇、磷酸三乙酯、聚乙二醇、氟化聚氧化乙烯、聚氧化乙烯、硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基磺酸钠、脂肪酸甘油酯、山梨坦脂肪酸酯和聚山梨酯中的至少一种。
根据本发明，所述第一负极活性物质包括硅基材料。
根据本发明，所述第一负极活性物质还包括其他负极材料，所述其他负极材料选自石墨、硬碳、软碳、中间相微球、金属铋、锂金属、镁基合金、铟基合金、硼基材料、锡基材料、锑基合金、镓基合金、锗基合金、铝基合金、铅基合金、锌基合金、钛的氧化物、过渡金属氧化物MO、铁的氧化物、铬的氧化物、钼的氧化物中的一种或多种的组合，其中M为Co、Ni、Cu或Fe中的一种或几种的组合。
根据本发明，所述第一负极活性物质中硅基材料的质量占第一负极活性物质总质量的百分含量为50-100wt％。
根据本发明，所述第二负极活性物质选自硅基材料、石墨、硬碳、软碳、中间相微球、金属铋、锂金属、镁基合金、铟基合金、硼基材料、锡基材料、锑基合金、镓基合金、锗基合金、铝基合金、铅基合金、锌基合金、钛的氧化物、过渡金属氧化物MO、铁的氧化物、铬的氧化物、钼的氧化物中的一种或多种的组合，其中M为Co、Ni、Cu或Fe中的一种或几种的组合。
优选地，所述第二负极活性物质选自石墨、硬碳、软碳、中间相微球、硅基材料的一种或几种的组合。
根据本发明，所述硅基材料选自纳米硅、硅合金(锂硅合金、镁硅合金、铝硅合金等)、硅氧化物(氧化亚硅)中的至少一种。
根据本发明，所述偶联剂选自络合物偶联剂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂、铝酸锆偶联剂、镁类偶联剂或锡类偶联剂等。
其中，络合物偶联剂为甲基丙烯酰络合物；
其中，硅烷偶联剂通式为Y-R-Si-X3，R代表烷基、芳基，Y代表氨基、乙烯基、环氧基、氰基、甲基丙烯酰氧基、甲基丙烯酸酯、巯基、氯等基团，X代表甲氧烷基、乙氧烷基、丙氧烷基，例如硅烷偶联剂为乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、苯基氨丙基三甲氧基硅烷、异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、丙烯酸基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、三乙氧基甲基硅烷等；
其中，钛酸酯偶联剂为钛酸四丁酯、三异硬脂酰基钛酸异丙酯、三钛酸异丙酯、二异硬酯酰基酞酸乙酯等。
本发明还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括上述的负极极片。
根据本发明，所述锂离子电池热失控开始时的温度为175℃以上，例如为178-200℃，如178-190℃。
根据本发明，所述锂离子电池还包括正极极片。
根据本发明，所述正极极片包括正极活性物质，所述正极活性物质选自磷酸铁锂(LiFePO4)、钴酸锂(LiCoO2)、镍钴锰酸锂(LizNixCoyMn1-x-yO2，其中0.95≤z≤1.05，x>0，y>0，0<x+y<1)、锰酸锂(LiMnO2)、镍钴铝酸锂(LizNixCoyAl1-x-yO2，其中0.95≤z≤1.05，x>0，y>0，0.8≤x+y<1)、镍钴锰铝酸锂(LizNixCoyMnwAl1-x-y-wO2，其中0.95≤z≤1.05，x>0，y>0，w>0，0.8≤x+y+w<1)、镍钴铝钨材料、富锂锰基固溶体负极材料(xLi2MnO3·(1-x)LiMO2，其中M＝Ni/Co/Mn)、镍钴酸锂(LiNixCoyO2，其中x>0，y>0，x+y＝1)、镍钛镁酸锂(LiNixTiyMgzO2，其中，x>0，y>0，z>0，x+y+z＝1)、镍酸锂(Li2NiO2)、尖晶石锰酸锂(LiMn2O4)、镍钴钨材料中的一种或几种的组合。
本发明还提供一种上述负极极片的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1)将200-1000质量份水、5-90质量份的热敏聚合物微球、5-80质量份的第一负极活性物质、2-40质量份的第一导电剂、0.1-10质量份的第一粘结剂、0-15质量份的偶联剂以及0-10质量份的分散剂均匀混合后，涂布在负极集流体表面，经过80-110℃干燥12-72小时后，得到表面含有热敏涂层的负极集流体；
2)将200-1000质量份水、80-99质量份的第二负极活性物质、0.5-10质量份的第二导电剂和0.5-10质量份的第二粘结剂均匀混合后，涂布在步骤1)的含有热敏涂层的负极集流体表面，经过80-110℃干燥12-72小时后，得到所述负极极片。
根据本发明，步骤1)中，优选采用如下方法进行：
将200-1000质量份水、2-40质量份的第一导电剂、0.1-10质量份的第一粘结剂，均匀混合且过滤100目筛网后，加入5-90质量份的热敏聚合物微球、5-80质量份的第一负极活性物质、0-15质量份的偶联剂以及0-10质量份的分散剂，均匀混合后且再次过滤100目筛网后，涂布在负极集流体表面，经过80-110℃干燥12-72小时后，得到表面含有热敏涂层的负极集流体。
有益效果
本发明提供一种负极极片及含该负极极片的锂离子电池。所述热敏涂层包括第一负极活性物质、第一导电剂、第一粘结剂、热敏聚合物微球；所述热敏聚合物微球可以进行无序堆积且热敏聚合物微球具有导电性，使得所述热敏涂层在常温下具有导电性能，能够有效减少电池内阻，同时具有增大负极活性物质与负极集流体间的接触面积、提高电导率、有效降低电池极化等优点；当所述负极极片的使用温度达到热敏温度及其以上温度时，热敏聚合物微球的形貌结构会发生变化，熔融形成多个连续电子阻隔层，即热敏涂层形成电流阻断，在电池内部形成内部阻断，防止锂离子电池进一步热失控的发生，提高锂离子电池在穿刺实验、热失控实验、跌落实验、高温实验的通过率，提高锂离子电池安全性能。所述热敏涂层中引入了第一负极活性物质，既保持了负极极片的高安全性，又提高了负极极片中的整体活性物质的含量，提升电池整体能量密度。
附图说明
图1为本发明的负极极片的结构示意图；
附图标记：1是热敏聚合物微球；2是导电剂；3是粘结剂；4是负极集流体；5是热敏涂层；6是复合融合层；7是负极活性物质层；8是偶联剂。
图2为实施例12、对比例1、实施例17、对比例2、对比例3、实施例16的负极极片的电阻变化曲线。
图3为实施例12和对比例1、实施例17、对比例2、对比例3、实施例16制备的电池ARC测试结果。
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。
实施例1
S1：配制热敏涂层浆料：
将800g去离子水、25g碳纳米管、1g聚丁苯橡胶和0.5克羧甲基纤维素钠，均匀混合且过滤100目筛网后，加入70g粒径为2.5μm的聚乙烯热敏聚合物微球、2g纳米硅、1g石墨、0.3g乙烯基三甲氧基硅烷以及0.2g磷酸三乙酯，均匀混合后且再次过滤100目筛网后，得到热敏涂层浆料；
S2：配制负极浆料：
将500g去离子水、5g氧化亚硅、89g石墨、1.5g导电炭黑、2g碳纳米管、1.5g聚丁苯橡胶和1g羧甲基纤维素钠均匀混合后，得到负极涂层浆料；
S3：制备负极极片：
将S1中热敏涂层浆料涂布在铜箔集流体表面，经过110℃干燥24小时后，得到表面含有热敏涂层的集流体；将S2中负极涂层浆料涂覆在表面含有热敏涂层的集流体表面，经过烘干、压片、剪裁处理后得到负极极片，其中，热敏涂层和负极活性物质层在烘干、压片过程中互相渗透形成了复合融合层，通过扫描电镜可以观察到复合融合层的厚度；
S4：制备正极极片：
将500gNMP、96g钴酸锂、2.5g导电炭黑、1.5g聚偏氟乙烯，均匀混合后，涂布在正极集流体上，并经过干燥得到正极极片；
S5：制备锂离子电池：
将正极、负极、隔膜采用叠片或卷绕等方法，制备锂离子电池电芯，经烘烤、注液、化成、封装后得到高安全锂离子电池。
实施例2-17和对比例1-4
制备过程参考实施例1，区别特征如表2-表4所示，对比例1中无热敏聚合物微球，对比例2中无热敏聚合物微球和偶联剂，对比例3中不涂覆安全涂层，也就无法得到复合融合层，对比例4中无第一负极活性物质。
表2实施例1-17和对比例1-4中热敏涂层浆料的加入量及烘干条件
表3实施例1-17和对比例1-4中热敏涂层浆料的组成
表4实施例1-17和对比例1-4中负极极片的结构
二、实验数据
(1)极片电阻测试：
采用ACCFILM膜片电阻测试仪器，该仪器采用可控压双探头电阻直接测试极片的整体电阻，输出的测量值为极片电阻。测试过程为：通过对探头进行合适的表面平整度，加压10N，进行测试。将该测试装置置于烘箱中，烘箱初始温度20℃，以2℃/min的升温速率，升温至150℃，并实时记录数据。
图2为实施例12、对比例1、实施例17、对比例2、对比例3、实施例16的负极极片的电阻随着温度升高，电阻数值的变化曲线；从图2中可以看出，实施例12、实施例17、对比例2、对比例3的负极极片在20℃-115℃内，负极极片电阻随温度的变化较小，在115℃-140℃内，实施例12和实施例17中的热敏聚合物微球熔融形成多个连续电子阻隔层，导致电池内阻增加，涂层形成电流阻断，阻断离子和电子通过，改善电池安全性能；
实施例12与实施例17、实施例16相比，实施例12具有更好的热敏阻隔效果，主要原因是实施例12中加入了偶联剂和分散剂，偶联剂使安全涂层中各物料相容性更好，尤其是热敏聚合物微球与负极活性材料相容性，能有效改善电池安全性能；分散剂可有效改善浆料均一性，减少颗粒聚集，各组分物料均匀分布，提升电池安全性能。
实施例1-11和实施例13-15组成的锂离子电池取得了与实施例12相似的效果，能有效改善电池安全性能。
(2)电池热测试方法：
采用英国HEL品牌-PhiTEC I(ARC)型号绝热加速量热仪对实施例12、对比例1、实施例17、对比例2、对比例3、实施例16中制备的电池在不同温度中的状态进行检测。仪器内部以0.15℃/min速率进升温，并对电池的温度进行测试，测试结果如图3所示。
图3为实施例12和对比例1、实施例17、对比例2、对比例3、实施例16制备的电池ARC测试结果，从图3中可以发现对比例1、对比例2、对比例3的电池在160℃左右发生热失控，电池发生剧烈燃烧；实施例17的电池在178℃左右发生热失控；实施例12的电池在191℃左右发生热失控；实施例16的电池在175℃左右发生热失控。主要原因：电池从100℃升温至180℃期间，存在SEI膜破解、负极和电解液剧烈反应，尤其是在160℃-180℃区间内，对比例1、对比例2、对比例3电池会发生剧烈的热失控、起火等现象；实施例12和实施例17热失控温度有所提高，主要原因是实施例12和实施例17中含有热敏聚合物微球，热敏聚合物微球在100℃升温至180℃期间，在达到热敏温度时，电池内部形成阻隔层，该阻隔层有效提升电池失效温度，延长电池安全时间，提高电池热失控温度；实施例12与实施例17、实施例16相比，热失控温度更高，主要原因是实施例12中加入偶联剂和分散剂，其中偶联剂有效改善热敏聚合物微球和负极材料的相容性、分散剂可有效改善各物料分散，改善安全涂层热敏性能，提升电池安全性能。
实施例1-11和实施例13-15组成的锂离子电池取得了与实施例12相似的效果，能有效提升电池安全性能。
表6实施例1-17和对比例1-4的锂离子电池热失控开始时的温度
| 热失控开始的温度℃ | 热失控开始的温度℃ | ||
| 实施例1 | 184 | 实施例12 | 191 |
| 实施例2 | 182 | 实施例13 | 191 |
| 实施例3 | 191 | 实施例14 | 192 |
| 实施例4 | 183 | 实施例15 | 190 |
| 实施例5 | 193 | 实施例16 | 175 |
| 实施例6 | 191 | 实施例17 | 178 |
| 实施例7 | 190 | 对比例1 | 160 |
| 实施例8 | 188 | 对比例2 | 162 |
| 实施例9 | 194 | 对比例3 | 161 |
| 实施例10 | 192 | 对比例4 | 190 |
| 实施例11 | 189 |
(3)电池容量测试方法：
将实施例12、对比例4、实施例13、实施例14、实施例15制备的负极极片，组装成负极极片/隔膜/锂片扣式电池，对扣式电池的进行充放电，测试其极片容量。
表7实施例12-15和对比例4的负极极片的容量
| 扣式电池中负极极片的容量(mAh) | |
| 实施例12 | 17.83 |
| 对比例4 | 17.06 |
| 实施例13 | 18.01 |
| 实施例14 | 19.41 |
| 实施例15 | 18.67 |
实施例12、对比例4、实施例13、实施例14、实施例15制备的负极极片的容量为表7所示，其中实施例12-15中含有硅基材料，表现出较高的容量。主要原因是硅材料具有较高的克容量，其中石墨理论克容量为372mAh/g，纳米硅理论克容量为4200mAh/g，氧化亚硅克容量为1200-1600mAh/g之间。在热敏涂层中引入硅基材料能有效提升电池的容量，提高电池的能量密度。
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)
1.一种负极极片，所述负极极片包括负极集流体、热敏涂层、复合融合层和负极活性物质层，其中，所述负极集流体表面依次设置热敏涂层、复合融合层和负极活性物质层；
所述热敏涂层包括热敏聚合物微球、第一负极活性物质、第一导电剂、第一粘结剂；
所述负极活性物质层包括第二负极活性物质、第二导电剂和第二粘结剂；
所述复合融合层包括热敏聚合物微球、第一负极活性物质、第一导电剂、第一粘结剂、第二负极活性物质、第二导电剂和第二粘结剂。
2.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述热敏涂层还包括偶联剂；和/或，所述热敏涂层还包括分散剂。
3.根据权利要求2所述的负极极片，其中，所述热敏涂层包括如下重量百分含量的各组分：5-90wt％的热敏聚合物微球、5-80wt％的第一负极活性物质、2-40wt％的第一导电剂、0.1-10wt％的第一粘结剂、0-15wt％的偶联剂以及0-10wt％的分散剂；和/或，
所述负极活性物质层包括如下重量百分含量的各组分：80-99wt％的第二负极活性物质、0.5-10wt％的第二导电剂和0.5-10wt％的第二粘结剂。
4.根据权利要求1-3任一项所述的负极极片，其中，所述热敏涂层的厚度为0.1μm-6μm；和/或，
所述复合融合层的厚度为0.001μm-0.4μm；和/或，
所述负极活性物质层的厚度为5μm-60μm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的负极极片，其中，所述热敏聚合物的热敏温度区间例如为110℃-130℃；和/或，
所述热敏聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物中的至少一种；和/或，
所述热敏聚合物微球的颗粒大小为100nm-5μm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的负极极片，其中，所述第一负极活性物质包括硅基材料；或，
所述第一负极活性物质包括硅基材料和其他负极材料，所述其他负极材料选自石墨、硬碳、软碳、中间相微球、金属铋、锂金属、镁基合金、铟基合金、硼基材料、锡基材料、锑基合金、镓基合金、锗基合金、铝基合金、铅基合金、锌基合金、钛的氧化物、过渡金属氧化物MO、铁的氧化物、铬的氧化物、钼的氧化物中的一种或多种的组合，其中M为Co、Ni、Cu或Fe中的一种或几种的组合，所述第一负极活性物质中硅基材料的质量占第一负极活性物质总质量的百分含量为50-100wt％。
7.根据权利要求2-6任一项所述的负极极片，其中，所述分散剂选自支链醇、磷酸三乙酯、聚乙二醇、氟化聚氧化乙烯、聚氧化乙烯、硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基磺酸钠、脂肪酸甘油酯、山梨坦脂肪酸酯和聚山梨酯中的至少一种；和/或，
所述偶联剂选自络合物偶联剂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂、铝酸锆偶联剂、镁类偶联剂或锡类偶联剂。
8.根据权利要求1-7任一项所述的负极极片，其中，所述第二负极活性物质选自石墨、硬碳、软碳、中间相微球、硅基材料的一种或几种的组合。
9.一种锂离子电池，所述锂离子电池包括权利要求1-8任一项所述的负极极片。
10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其中，所述锂离子电池热失控开始时的温度为175℃以上。
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