CN115513410A - 一种具有涂层的负极极片及其制备方法以及锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有涂层的负极极片，包括依次复合而成的集流体、负极活性材料层以及多孔涂层，所述多孔涂层包括高分子聚合物与无机陶瓷颗粒的复合材料。本发明提供的负极极片构筑的涂层具有多孔结构，一方面对负极材料的膨胀和收缩起到一定的束缚性，防止材料因膨胀收缩从极片脱落导致的容量不可逆衰减；另一方面使得负极表面更具保液能力，改善因增加涂层而导致的直流内阻增大的现象，有效改善电池的循环性能。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种具有涂层的负极极片及其制备方法以及锂离子电池。
背景技术
近年来，国家政策大力鼓励新能源行业发展，资本市场对新能源行业的投资热情空前巨大，加之传统汽车行业纷纷转型，导致行业竞争加剧。能占据技术制高点就能占领市场。
电动汽车因追求高能量密度、长寿命而带来的电池安全问题日益频繁发生，提高电池安全性是目前亟待解决的问题。并且在追求高能量密度的同时，大量的开发和使用硅碳负极材料，但Si材料在循环期间有非常大的体积变化(300％)，机械降解(粉碎)和化学老化等缺陷，导致电池可实现的充/放电循环次数不足，直到现在依然是使用Si/C材料的障碍。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种具有涂层的负极极片及其制备方法以及锂离子电池，本发明提供的具有涂层的负极极片可以对负极材料的膨胀和收缩起到一定的束缚性，防止材料因膨胀收缩从极片脱落导致的容量不可逆衰减。
本发明提供了一种具有涂层的负极极片，包括依次复合而成的集流体、负极活性材料层以及多孔涂层，所述多孔涂层包括高分子聚合物与无机陶瓷颗粒的复合材料。
优选的，所述高分子聚合物选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚吡咯、聚噻吩、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、乙烯-丙烯-二烯共聚树脂、苯乙烯丁二烯橡胶、聚丁二烯、氟橡胶、聚环氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚乙烯醇、羧丙基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、丁苯乳胶以及其他高分子材料中的一种或多种。
优选的，所述无机陶瓷颗粒选自三氧化二铝、二氧化硅、勃姆石、二氧化钛、二氧化硅、氧化锆、钛酸钡、铌酸锂、钇掺杂氧化锆、钆掺杂氧化铈、蒙脱土、铝硅酸盐、锂镧锆氧、锂镧锆钽氧、锂镧锆铌氧、磷酸钛铝锂、磷酸钛锗锂、钛酸镧锂中的一种或多种；
所述无机陶瓷颗粒的粒径为100nm～20μm，优选为200nm～2.5μm。
优选的，所述多孔涂层高分子聚合物与无机陶瓷颗粒的质量比为1:(0～50)。
优选的，所述多孔涂层的孔隙率为20％～70％；
所述以所述负极片的总体积为基准，所述多孔涂层的总体积不大于负极片的总体积80％；
所述负极活性材料层的厚度大于或等于所述多孔涂层的厚度；
所述多孔涂层的厚度为2～50μm，进一步优选涂层的厚度为8～12μm；
所述负极极片的厚度为20μm～300μm。
本发明还提供了一种上述负极极片的制备方法，包括以下步骤：
A)在集流体表面涂覆负极浆料，得到负极活性材料层；
B)将高分子聚合物与无机陶瓷颗粒分散于孔隙控制溶液中，得到涂层浆料；所述孔隙率控制溶液由两种或两种以上沸点不同的溶剂组成的混合溶液；
C)将所述涂层浆料涂覆于所述负极活性材料层表面，得到负极极片。
优选的，所述孔隙率控制溶液选自去离子水与丙酮的混合溶液、丙酮与二甲基碳酸酯的混合溶液、N,N-二甲基甲酰胺与二甲基碳酸酯的混合溶液、或N,N-二甲基乙酰胺与二甲基碳酸酯的混合溶液，体积比例为：(1～10)：1。
优选的，所述涂层浆料中，固形物含量为7wt％～50wt％。
本发明还提供了一种锂离子电池，包括上述负极极片。
与现有技术相比，本发明提供了一种具有涂层的负极极片，包括依次复合而成的集流体、负极活性材料层以及多孔涂层，所述多孔涂层包括高分子聚合物与无机陶瓷颗粒的复合材料。本发明提供的负极极片构筑的涂层具有多孔结构，一方面对负极材料的膨胀和收缩起到一定的束缚性，防止材料因膨胀收缩从极片脱落导致的容量不可逆衰减；另一方面使得负极表面更具保液能力，改善因增加涂层而导致的直流内阻增大的现象，有效改善电池的循环性能。
附图说明
图1为本发明提供的具有涂层的负极极片的截面结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种具有涂层的负极极片，包括依次复合而成的集流体、负极活性材料层以及多孔涂层，所述多孔涂层包括高分子聚合物与无机陶瓷颗粒的复合材料。
参见图1，图1为本发明提供的具有涂层的负极极片的截面结构示意图。图1中，1为集流体、2为负极活性材料层、3为多孔涂层。其中，负极活性材料层与多孔涂层在集流体的两侧均有设置，并且对称设置。所述多孔涂层设置在负极活性材料层上远离集流体一侧。
具体的，本发明提供的具有涂层的负极极片包括集流体，本发明对所述集流体的具体种类并没有特殊限制，本领域技术人员公知的集流体种类即可。在本发明中，所述集流体选自铜箔或复合铜箔。
本发明提供的具有涂层的负极极片还包括负极活性材料层，其中，所述负极活性材料层中的负极活性材料选自硅碳负极、石墨负极、金属氧化物负极和硬碳中的一种或多种。
本发明提供的具有涂层的负极极片还包括多孔涂层，所述多孔涂层包括高分子聚合物与无机陶瓷颗粒的复合材料。
所述高分子聚合物选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚吡咯、聚噻吩、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、乙烯-丙烯-二烯共聚树脂、苯乙烯丁二烯橡胶、聚丁二烯、氟橡胶、聚环氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚乙烯醇、羧丙基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、丁苯乳胶以及其他高分子材料中的一种或多种。
所述无机陶瓷颗粒选自三氧化二铝、二氧化硅、勃姆石、二氧化钛、二氧化硅、氧化锆、钛酸钡、铌酸锂、钇掺杂氧化锆、钆掺杂氧化铈、蒙脱土、铝硅酸盐、锂镧锆氧、锂镧锆钽氧、锂镧锆铌氧、磷酸钛铝锂、磷酸钛锗锂、钛酸镧锂中的一种或多种；
所述无机陶瓷颗粒的粒径为100nm～20μm，优选为100nm、500nm、1μm、5μm、10μm、15μm、20μm，或100nm～20μm之间的任意值，进一步优选为200nm～2.5μm之间的任意值。
在本发明中，所述多孔涂层高分子聚合物与无机陶瓷颗粒的质量比为1：(0～50)，优选为1:5、1:10、1:15、1:20、1:25、1:30、1:35、1:40、1:45、1:50，或1：(0～50)之间的任意值。
所述多孔涂层的孔隙率为20％～70％，优选为20％、30％、40％、50％、60％、70％，或20％～70％之间的任意值；
所述以所述负极片的总体积为基准，所述多孔涂层的总体积不大于负极片的总体积80％；
所述负极活性材料层的厚度大于或等于所述多孔涂层的厚度；
所述多孔涂层的厚度为2～50μm，优选为2、5、10、20、30、40、50，或2～50μm之间的任意值，进一步优选涂层的厚度为8～12μm之间的任意值；
所述负极极片的厚度为20μm～300μm，优选为20、50、100、150、200、250、300，或20μm～300μm之间的任意值。
本发明还提供了一种上述负极极片的制备方法，包括以下步骤：
A)在集流体表面涂覆负极浆料，得到负极活性材料层；
B)将高分子聚合物与无机陶瓷颗粒分散于孔隙控制溶液中，得到涂层浆料；所述孔隙率控制溶液由两种或两种以上沸点不同的溶剂组成的混合溶液；
C)将所述涂层浆料涂覆于所述负极活性材料层表面，得到负极极片。
本发明首先制备负极浆料，具体的，所述负极浆料由负极活性材料、粘结剂和导电剂制备而成。
其中，所述负极活性材料优选为硅碳材料；
所述粘结剂优选为CMC和SBR；
所述导电剂优选为SP；
所述负极活性材料、粘结剂和导电剂的质量比为96.5：2.5：1。
本发明对所述负极活性材料层的具体制备方法并没有特殊限制，本领域技术人员公知的方法即可。
具体的，将负极活性材料、粘结剂和导电剂分散于溶剂中，得到负极浆料，然后将所述负极浆料涂覆于集流体表面，干燥后，得到负极活性材料层。其中，所述溶剂选自水。
然后，将高分子聚合物与无机陶瓷颗粒分散于孔隙控制溶液中，得到涂层浆料。
其中，所述孔隙率控制溶液选自去离子水与丙酮的混合溶液、丙酮与二甲基碳酸酯的混合溶液、N,N-二甲基甲酰胺与二甲基碳酸酯的混合溶液、或N,N-二甲基乙酰胺与二甲基碳酸酯的混合溶液。
在本发明的一些具体实施方式中，所述孔隙率控制溶液为N,N-二甲基甲酰胺和丙酮的混合溶液，其中，所述N,N-二甲基甲酰胺和丙酮的体积比为2～5:5～8，优选为2:8、5:5，或2～5:5～8之间的任意值。
将高分子聚合物与无机陶瓷颗粒分散于孔隙控制溶液中，待高分子聚合物充分溶解且混合均匀制成涂层浆料，其中，涂层浆料中，固形物含量为22wt％。
接着，将涂层浆料涂布于负极活性材料层表面，干燥，得到多孔涂层。
最后，切边、裁片、分条，分条后，得到具有涂层的负极极片。
所述多孔涂层是通过孔隙控制溶液来调控涂层的孔隙率或调整高分子聚合物和无机陶瓷颗粒的比例或调整无机陶瓷颗粒的粒径来构造多孔涂层。本发明通过选取不同沸点的溶剂，利用两种溶剂在干燥过程中挥发温度和挥发速率不同，在涂层内部留下气孔通道从而进行造孔。并且，无机陶瓷颗粒的大小决定了其在堆积过程中内部孔的大小，大的颗粒堆积则孔隙大，小颗粒堆积孔隙小。
本发明还提供了一种锂离子电池，包括上述多孔负极极片。具体的，本发明提供的锂离子电池包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液。本发明对正极极片、隔膜以及电解液的具体种类的选择以及制备方法并没有特殊限制，本领域技术人员公知的种类和方法即可。
本发明提供的负极极片构筑的涂层具有多孔结构，一方面对负极材料的膨胀和收缩起到一定的束缚性，防止材料因膨胀收缩从极片脱落导致的容量不可逆衰减；另一方面使得负极表面更具保液能力，改善因增加涂层而导致的直流内阻增大的现象，有效改善电池的循环性能。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的具有涂层的负极极片及其制备方法以及锂离子电池进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
所述硅碳负极材料为质量比为3:7的纳米硅与石墨碳材料物理混合得到。
实施例1：
一种锂离子电池，包括正极片、负极片、间隔于所述正极片和负极片之间的隔膜以及电解液；其中，多孔涂层涂覆于负极片。
(1)正极片的制备
将NCM811正极活性物质、导电剂超导碳和碳管、粘结剂聚偏氟乙烯按质量比96:2:0.5:1.5混合均匀制成正极浆料，将正极浆料涂布在集流体铝箔的一表面上，在120℃下烘干收卷后，再在铝箔另一面按上述方法进行正极浆料涂布和干燥，然后将制备出的铝箔双面涂有正极活性物质层的极片进行冷压处理；进行切边、裁片、分条，分条后，制成锂离子电池正极片。
(2)负极片的制备
负极活性材料层的制备：将硅碳负极活性物质与导电剂超导碳、增稠剂羧甲基纤维素钠、粘结剂丁苯橡胶按质量比96:1.5:1.0:1.5制成负极浆料，涂布在集流体铜箔上并在105℃下烘干收卷后，再在铜箔另一面按上述方法进行负极浆料涂布和干燥，然后将制备出的铜箔双面涂有负极活性物质层的极片进行冷压处理；
多孔涂层的制备：
将聚偏氟乙烯、D50为200nm的锂镧锆氧以2:3的质量比加入有机溶剂体积比例为2：8的N,N-二甲基甲酰胺和丙酮中，待聚偏氟乙烯充分溶解且混合均匀制成涂层浆料，浆料固含量为25％，将该涂层浆料涂布在上述制备好的负极片表面上，以100℃鼓风干燥得到厚度为12μm的功能涂层；
进行切边、裁片、分条，分条后制成锂离子总厚度为124μm电池负极片。
(3)隔膜：选取厚度为9μm的聚乙烯多孔薄膜作为隔膜。
(4)电解液的制备：
将六氟磷酸锂溶解于碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯混合溶剂中(三者的质量比为3:5:2)，得到电解液。
(5)电池的制备：
将上述正极片、隔膜和负极片卷绕成电芯，电芯容量约为5Ah。隔膜位于相邻的正极片和负极片之间，正极以铝极耳点焊引出，负极以镍极耳点焊引出；然后将电芯置于铝塑包装袋中，烘烤后注入上述电解液，经封装、化成、分容等工序，最后制成聚合物锂离子电池。
实施例2
与实施例1不同的是负极片的制备。
负极片的制备：
负极活性材料层的制备：将硅碳负极活性物质与导电剂超导碳、增稠剂羧甲基纤维素钠、粘结剂丁苯橡胶按质量比96:1.5:1.0:1.5制成负极浆料，涂布在集流体铜箔上并在105℃下烘干收卷后，再在铜箔另一面按上述方法进行负极浆料涂布和干燥，然后将制备出的铜箔双面涂有负极活性物质层的极片进行冷压处理；
多孔涂层的制备：
将聚偏氟乙烯、D50为200nm的锂镧锆氧以2:3的质量比溶解于有机溶剂体积比例为5：5的N,N-二甲基甲酰胺和丙酮中，混合均匀制成涂层浆料，固含量为25％，将该涂层浆料涂布在负极片表面上，以100℃鼓风干燥得到厚度为12μm的功能涂层；
进行切边、裁片、分条，分条后制成总厚度为124μm锂离子电池负极片。
实施例3
与实施例1不同的是负极片的制备。
负极片的制备：
负极活性材料层的制备：将硅碳负极活性物质与导电剂超导碳、增稠剂羧甲基纤维素钠、粘结剂丁苯橡胶按质量比96:1.5:1.0:1.5制成负极浆料，涂布在集流体铜箔上并在105℃下烘干收卷后，再在铜箔另一面按上述方法进行负极浆料涂布和干燥，然后将制备出的铜箔双面涂有负极活性物质层的极片进行冷压处理；
多孔涂层的制备：
将聚偏氟乙烯、D50为200nm的锂镧锆氧以2:8的质量比溶解于有机溶剂体积比例为5：5的N,N-二甲基甲酰胺和丙酮中，混合均匀制成涂层浆料，固含量为25％，将该涂层浆料涂布在负极片表面上，以100℃鼓风干燥得到厚度为12μm的功能涂层；
进行切边、裁片、分条，分条后制成总厚度为124μm锂离子电池负极片。
实施例4
与实施例1不同的是负极片的制备。
负极片的制备：
负极活性材料层的制备：将硅碳负极活性物质与导电剂超导碳、增稠剂羧甲基纤维素钠、粘结剂丁苯橡胶按质量比96:1.5:1.0:1.5制成负极浆料，涂布在集流体铜箔上并在105℃下烘干收卷后，再在铜箔另一面按上述方法进行负极浆料涂布和干燥，然后将制备出的铜箔双面涂有负极活性物质层的极片进行冷压处理；
多孔涂层的制备：
将聚偏氟乙烯、D50为2.5μm的锂镧锆氧以2:8的质量比溶解于有机溶剂体积比例为5：5的N,N-二甲基甲酰胺和丙酮中，混合均匀制成涂层浆料，固含量为25％，将该涂层浆料涂布在负极片表面上，以100℃鼓风干燥得到厚度为12μm的功能涂层；
进行切边、裁片、分条，分条后制成总厚度为124μm锂离子电池负极片。
实施例5
与实施例1不同的是负极片的制备。
负极片的制备：
将硅碳负极活性物质与导电剂超导碳、增稠剂羧甲基纤维素钠、粘结剂丁苯橡胶按质量比96:1.5:1.0:1.5制成负极浆料，涂布在集流体铜箔上并在105℃下烘干收卷后，再在铜箔另一面按上述方法进行负极浆料涂布和干燥，然后将制备出的铜箔双面涂有负极活性物质层的极片进行冷压处理；
多孔涂层的制备：
将聚偏氟乙烯、D50为200nm的锂镧锆氧以2:3的质量比溶解于有机溶剂体积比例为2：8的N,N-二甲基甲酰胺和丙酮中，混合均匀制成涂层浆料，固含量为25％，将该涂层浆料涂布在负极片表面上，以100℃鼓风干燥得到厚度为8μm的功能涂层；
实施例6
与实施例1不同的是负极片的制备。
负极片的制备：
将硅碳负极活性物质与导电剂超导碳、增稠剂羧甲基纤维素钠、粘结剂丁苯橡胶按质量比96:1.5:1.0:1.5制成负极浆料，涂布在集流体铜箔上并在105℃下烘干收卷后，再在铜箔另一面按上述方法进行负极浆料涂布和干燥，然后将制备出的铜箔双面涂有负极活性物质层的极片进行冷压处理；
多孔涂层的制备：
将聚偏氟乙烯、D50为200nm的锂镧锆氧以2:3的质量比溶解于有机溶剂体积比例为5：5的N,N-二甲基甲酰胺和丙酮中，混合均匀制成涂层浆料，固含量为25％，将该涂层浆料涂布在负极片表面上，以100℃鼓风干燥得到厚度为8μm的功能涂层；
进行切边、裁片、分条，分条后制成总厚度为116μm锂离子电池负极片。
实施例7
与实施例1不同的是负极片的制备。
负极片的制备：
将硅碳负极活性物质与导电剂超导碳、增稠剂羧甲基纤维素钠、粘结剂丁苯橡胶按质量比96:1.5:1.0:1.5制成负极浆料，涂布在集流体铜箔上并在105℃下烘干收卷后，再在铜箔另一面按上述方法进行负极浆料涂布和干燥，然后将制备出的铜箔双面涂有负极活性物质层的极片进行冷压处理；
多孔涂层的制备：
将聚偏氟乙烯、D50为200nm的锂镧锆氧以2:8的质量比溶解于有机溶剂体积比例为5：5的N,N-二甲基甲酰胺和丙酮中，混合均匀制成涂层浆料，固含量为25％，将该涂层浆料涂布在负极片表面上，以100℃鼓风干燥得到厚度为8μm的功能涂层；
进行切边、裁片、分条，分条后制成总厚度为116μm锂离子电池负极片。
实施例8
与实施例1不同的是负极片的制备。
负极片的制备：
将硅碳负极活性物质与导电剂超导碳、增稠剂羧甲基纤维素钠、粘结剂丁苯橡胶按质量比96:1.5:1.0:1.5制成负极浆料，涂布在集流体铜箔上并在105℃下烘干收卷后，再在铜箔另一面按上述方法进行负极浆料涂布和干燥，然后将制备出的铜箔双面涂有负极活性物质层的极片进行冷压处理；
多孔涂层的制备：
将聚偏氟乙烯、D50为2.5μm的锂镧锆氧以2:8的质量比溶解于有机溶剂体积比例为5：5的N,N-二甲基甲酰胺和丙酮中，混合均匀制成涂层浆料，固含量为25％，将该涂层浆料涂布在负极片表面上，以100℃鼓风干燥得到厚度为8μm的功能涂层；进行切边、裁片、分条，分条后制成锂离子电池负极片。
实施例9
与实施例1不同的是负极片的制备。
负极片的制备：
负极活性材料层的制备：将硅碳负极活性物质与导电剂超导碳、增稠剂羧甲基纤维素钠、粘结剂丁苯橡胶按质量比96:1.5:1.0:1.5制成负极浆料，涂布在集流体铜箔上并在105℃下烘干收卷后，再在铜箔另一面按上述方法进行负极浆料涂布和干燥，然后将制备出的铜箔双面涂有负极活性物质层的极片进行冷压处理；
多孔涂层的制备：
将聚偏氟乙烯、D50为200nm的锂镧锆氧以2:8的质量比溶解于有机溶剂体积比例为5：5的二甲基甲酰胺和丙酮中，混合均匀制成涂层浆料，固含量为25％，将该涂层浆料涂布在负极片表面上，以100℃鼓风干燥得到厚度为12μm的功能涂层；
进行切边、裁片、分条，分条后制成总厚度为124μm锂离子电池负极片。
对比例1
一种锂离子电池，包括正极片、负极片、间隔于所述正极片和负极片之间的隔膜以及电解液；其中，多孔涂层涂覆于负极片。
(1)正极片的制备
将NCM811正极活性物质、导电剂超导碳和碳管、粘结剂聚偏氟乙烯按质量比96:2:0.5:1.5混合均匀制成正极浆料，将正极浆料涂布在集流体铝箔的一表面上，在120℃下烘干收卷后，再在铝箔另一面按上述方法进行正极浆料涂布和干燥，然后将制备出的铝箔双面涂有正极活性物质层的极片进行冷压处理；进行切边、裁片、分条，分条后，制成锂离子电池正极片。
(2)负极片的制备
负极活性材料层的制备：将硅碳负极活性物质与导电剂超导碳、增稠剂羧甲基纤维素钠、粘结剂丁苯橡胶按质量比96:1.5:1.0:1.5制成负极浆料，涂布在集流体铜箔上并在105℃下烘干收卷后，再在铜箔另一面按上述方法进行负极浆料涂布和干燥，然后将制备出的铜箔双面涂有负极活性物质层的极片进行冷压处理；
进行切边、裁片、分条，分条后制成锂离子总厚度为100μm电池负极片。
(3)隔膜：选取厚度为9μm的聚乙烯多孔薄膜作为隔膜。
(4)电解液的制备：
将六氟磷酸锂溶解于碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯混合溶剂中(三者的质量比为3:5:2)，得到电解液。
(5)电池的制备：
将上述正极片、隔膜和负极片卷绕成电芯，电芯容量约为5Ah。隔膜位于相邻的正极片和负极片之间，正极以铝极耳点焊引出，负极以镍极耳点焊引出；然后将电芯置于铝塑包装袋中，烘烤后注入上述电解液，经封装、化成、分容等工序，最后制成聚合物锂离子电池。
对比例2
与对比例1不同的是负极片的制备。
负极片的制备：
负极活性材料层的制备：将硅碳负极活性物质与导电剂超导碳、增稠剂羧甲基纤维素钠、粘结剂丁苯橡胶按质量比96:1.5:1.0:1.5制成负极浆料，涂布在集流体铜箔上并在105℃下烘干收卷后，再在铜箔另一面按上述方法进行负极浆料涂布和干燥，然后将制备出的铜箔双面涂有负极活性物质层的极片进行冷压处理；
多孔涂层的制备：
将聚偏氟乙烯、溶解于有机溶剂体积比例为5：5的N,N-二甲基甲酰胺和丙酮中，混合均匀制成涂层浆料，固含量为15％，将该涂层浆料涂布在负极片表面上，以100℃鼓风干燥得到厚度为12μm的功能涂层；
进行切边、裁片、分条，分条后制成总厚度为124μm锂离子电池负极片。
对比例3
与对比例1不同的是负极片的制备。
负极片的制备：
负极活性材料层的制备：将硅碳负极活性物质与导电剂超导碳、增稠剂羧甲基纤维素钠、粘结剂丁苯橡胶按质量比96:1.5:1.0:1.5制成负极浆料，涂布在集流体铜箔上并在105℃下烘干收卷后，再在铜箔另一面按上述方法进行负极浆料涂布和干燥，然后将制备出的铜箔双面涂有负极活性物质层的极片进行冷压处理；
多孔涂层的制备：
将聚偏氟乙烯、D50为200nm的锂镧锆氧以2:8的质量比溶解于有机溶剂N,N-二甲基甲酰胺，混合均匀制成涂层浆料，固含量为15％，将该涂层浆料涂布在负极片表面上，以100℃鼓风干燥得到厚度为12μm的功能涂层；
进行切边、裁片、分条，分条后制成总厚度为124μm锂离子电池负极片。
对上述实施例和对比例制备得到的负极片以及电池进行测定。结果见表1。
表1
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种具有涂层的负极极片，其特征在于，包括依次复合而成的集流体、负极活性材料层以及多孔涂层，所述多孔涂层包括高分子聚合物与无机陶瓷颗粒的复合材料。
2.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述高分子聚合物选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚吡咯、聚噻吩、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、乙烯-丙烯-二烯共聚树脂、苯乙烯丁二烯橡胶、聚丁二烯、氟橡胶、聚环氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚乙烯醇、羧丙基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、丁苯乳胶以及其他高分子材料中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述无机陶瓷颗粒选自三氧化二铝、二氧化硅、勃姆石、二氧化钛、二氧化硅、氧化锆、钛酸钡、铌酸锂、钇掺杂氧化锆、钆掺杂氧化铈、蒙脱土、铝硅酸盐、锂镧锆氧、锂镧锆钽氧、锂镧锆铌氧、磷酸钛铝锂、磷酸钛锗锂、钛酸镧锂中的一种或多种；
所述无机陶瓷颗粒的粒径为100nm～20μm，优选为200nm～2.5μm。
4.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述多孔涂层高分子聚合物与无机陶瓷颗粒的质量比为1:(0～50)。
5.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述多孔涂层的孔隙率为20％～70％；
所述以所述负极片的总体积为基准，所述多孔涂层的总体积不大于负极片的总体积80％。
6.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述负极活性材料层的厚度大于或等于所述多孔涂层的厚度；
所述多孔涂层的厚度为2～50μm，进一步优选涂层的厚度为8～12μm；
所述负极极片的厚度为20μm～300μm。
7.一种如权利要求1～6任意一项所述的负极极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A)在集流体表面涂覆负极浆料，得到负极活性材料层；
B)将高分子聚合物与无机陶瓷颗粒分散于孔隙控制溶液中，得到涂层浆料；所述孔隙率控制溶液由两种或两种以上沸点不同的溶剂组成的混合溶液；
C)将所述涂层浆料涂覆于所述负极活性材料层表面，得到负极极片。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述孔隙率控制溶液选自去离子水与丙酮的混合溶液、丙酮与二甲基碳酸酯的混合溶液、N,N-二甲基甲酰胺与二甲基碳酸酯的混合溶液、或N,N-二甲基乙酰胺与二甲基碳酸酯的混合溶液，体积比例为：(1～10)：1。
9.根据权利要求7所述的负极极片，其特征在于，所述涂层浆料中，固形物含量为7wt％～50wt％。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求1～6任意一项所述的负极极片。
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| CN116525761A (zh) * | 2023-06-25 | 2023-08-01 | 深圳海辰储能控制技术有限公司 | 负极极片、储能装置和用电设备 |
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| CN103828102A (zh) * | 2011-09-22 | 2014-05-28 | 住友大阪水泥股份有限公司 | 电极材料和电极以及电极材料的制造方法 |
| CN104303340A (zh) * | 2012-05-30 | 2015-01-21 | 日本瑞翁株式会社 | 二次电池用负极及其制造方法 |
| CN105070882A (zh) * | 2015-09-15 | 2015-11-18 | 盐城工学院 | 一种锂离子电池负极片及其制备方法和应用 |
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2022
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