CN117558872A - 一种负极片及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种负极片及其制备方法与应用。本发明所述负极片包括集流体和设置于所述集流体表面的活性物质层；所述负极片包括overhang区域和非overhang区域，所述overhang区域是指负极片与正极片非重叠的区域，所述非overhang区域是指负极片与正极片重叠的区域；通过激光加工系统对所述overhang区域的表面进行造孔，促进了Overhang区域电解液的渗透并增大了锂离子的传输通道，提高了锂离子在Overhang区域的传输速度，避免出现不完全放电造成的可逆容量损失。

Description

一种负极片及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其是指一种负极片及其制备方法与应用。
背景技术
锂离子电池具有高能量和功率密度、低记忆效应和环境友好等特性，被广泛用作便携式应用的储能设备，如手机、笔记本电脑和数字电子产品。随着技术的快速发展，锂离子电池的应用已扩展到大规模储能和电动汽车中，以取代化石燃料等传统能源。
锂离子电池在工作过程中，如果负极没有接受锂离子的位置，则会在负极表面出现析锂。因此，在初期设计阶段，负极片在长度和宽度方向上均会超出正极片一定的长度(Overhang)，相对于正极的面积更大。这种设计具有实际的好处，因为它可以最大限度地降低充电过程中负极片边缘析锂的风险。
锂离子电池保持在高SOC时，锂离子会从正负极重叠区域(非Overhang区域)流向Overhang区域。在随后的放电过程中，尤其电流密度较大时，负极会优先在非Overhang区域脱锂，导致负极内的SOC不同，即非Overhang区域较低，Overhang区域较高。Overhang区域中的锂离子因受到动力学阻碍，致使其从Overhang区域迁移到非Overhang区域需要较长时间，最终在达到放电截止条件时导致不完全放电，造成可逆容量损失。在多次充放电循环后，进一步造成与正极边缘相对应的负极区域及其附近出现析锂现象。因此，在快速充放电过程中如何实现锂离子在Overhang区域中的快速传输以消除上述不利影响引起了广大研究人员的关注。
发明内容
为解决现有技术中锂离子在负极Overhang区域传输速度较慢的问题，本发明通过在Overhang区域进行激光刻蚀造孔，促进了Overhang区域电解液的渗透并增大了锂离子的传输通道，提高了锂离子在Overhang区域的传输速度，避免出现不完全放电造成的可逆容量损失。因此，本发明提供了一种负极片及其制备方法与应用。
本发明的第一个目的在于提供一种负极片，所述负极片包括集流体和设置于所述集流体表面的活性物质层；所述负极片包括overhang区域和非overhang区域，所述overhang区域是指负极片与正极片非重叠的区域，所述非overhang区域是指负极片与正极片重叠的区域；所述overhang区域的表面含有微孔结构。
在本发明的一个实施例中，所述Overhang区域的宽度为0.2～5mm。
在本发明的一个实施例中，至少满足以下条件中的一种或多种：
所述微孔结构为圆孔和/或多边形孔；
所述微孔的间距为0.05～0.3mm；
孔径为30～80μm；
孔深为单面涂层厚度的20％～95％；
所述集流体选自多孔铜箔、泡沫铜箔、镀锌铜箔、镀镍铜箔、涂炭铜箔、镍箔、钛箔、含碳多孔铜箔中的一种或几种。
在本发明的一个实施例中，所述活性物质层包括活性材料、粘结剂、导电剂。
在本发明的一个实施例中，所述活性材料为石墨、硬碳、软碳、硅碳、硅氧中的至少一种；
所述导电剂为导电石墨、导电炭黑、CNT、石墨烯、VGCF中的至少一种；所述粘结剂为羧甲基纤维素钠/丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚偏氟乙烯中的至少一种；
所述活性材料、粘结剂和导电剂的质量比为(90～96)：(2～5)：(2～5)。
本发明的第二个目的在于提供所述的负极片的制备方法，包括以下步骤：
将活性材料、粘结剂、导电剂和溶剂进行均匀混合，得到浆料；
将所得浆料均匀涂覆在集流体表面，干燥、辊压、分切得到包含Overhang区域和非Overhang区域的负极片；
采用激光加工系统对所得负极片的Overhang区域进行刻蚀造孔。
在本发明的一个实施例中，至少满足以下条件中的一种或多种：
所述浆料的固含量为40～60％，粘度为2800～4000mPa.s；
所述集流体的浆料涂覆面密度为7～16mg/cm2；
所述干燥的温度为90～120℃。
在本发明的一个实施例中，所述激光加工系统为纳秒脉冲激光加工系统。纳秒脉冲激光加工系统包括纳秒脉冲激光器、光路传输系统、高速扫描振镜系统、平场扫描透镜及惰性气体吹扫系统。
在本发明的一个实施例中，激光加工过程的工艺参数包括：激光脉冲频率50～500kHz，激光作用时间0.01～3ms，激光打孔次数1～5。
本发明的第三个目的在于提供一种锂离子电池，包括上述所得负极片、正极片、隔膜；
其中，所述锂离子电池的电芯结构由隔膜-负极-隔膜-正极单元依次堆叠或卷绕而成；所述电芯结构的最外层为隔膜。
所述隔膜的长度大于负极片的长度，
所述隔膜的宽度大于负极片的宽度；
所述负极片的长度大于正极片的长度，
所述负极片的宽度大于正极片的宽度。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
1、本发明提供的锂电池的负极片，通过在Overhang区域进行激光刻蚀造孔，促进了Overhang区域电解液的渗透并增大了锂离子的传输通道，提高了锂离子在Overhang区域的传输速度，避免出现不完全放电造成的可逆容量损失。
2、本发明提供的锂电池的负极片，可以减缓多次循环后，与正极片边缘相对应的负极区域析锂的问题。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，
图1是本发明负极片示意图。
图2是本发明中Overhang区域的局部放大示意图。
图3是本发明中沿图2红色虚线切割后的刨面示意图。
图4是本发明实施例3的边缘未析锂照片。
图5是本发明对比例1的边缘析锂照片。
说明书附图标记说明：1、集流体；2、overhang区域；3、微孔。
具体实施方式
为了解决背景技术中指出的技术问题，本发明提出了一种负极片及其制备方法与应用。本发明通过在负极片上Overhang区域进行造孔，以此增加负极Overhang区域的电解液渗透性，缩短锂离子传输距离，提高锂离子在该区域的传输速度，避免出现可逆容量损失和析锂现象。
本发明提供了一种负极片，所述负极片包括集流体和设置于所述集流体表面的活性物质层；所述负极片包括overhang区域和非overhang区域，所述overhang区域是指负极片与正极片非重叠的区域，所述非overhang区域是指负极片与正极片重叠的区域；所述overhang区域的表面含有微孔结构。
在本发明的具体实施例中，所述Overhang区域的宽度为0.2～5mm；
所述集流体选自多孔铜箔、泡沫铜箔、镀锌铜箔、镀镍铜箔、涂炭铜箔、镍箔、钛箔、含碳多孔铜箔中的一种或几种。
在本发明的具体实施例中，至少满足以下条件中的一种或多种：
所述微孔结构为圆孔和/或多边形孔；
所述微孔的间距为0.05～0.3mm；
孔径为30～80μm；
孔深为单面涂层厚度的20％～95％。
在具体实施例中，当孔径小于30μm和孔深小于20％，对锂离子的传输效率改善效果不理想；当孔径大于80μm和孔深小于95％时，进一步提升孔径对提高锂离子传输效率的作用微乎其微，且会造成孔深的进一步增加，会露出集流体，导致集流体被氧化的风险。
在具体实施例中，当微孔的间距小于0.05mm，孔密度较大，容易造成活性材料的脱落；当微孔的间距大于0.3mm，孔密度较小，对锂离子传输效率改善效果不理想。
在本发明的具体实施例中，所述活性物质层包括活性材料、粘结剂、导电剂。
在本发明的具体实施例中，所述活性材料为石墨、硬碳、软碳、硅碳、硅氧中的至少一种；
所述导电剂为导电石墨、导电炭黑、CNT、石墨烯、VGCF中的至少一种；所述粘结剂为羧甲基纤维素钠/丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚偏氟乙烯中的至少一种；
所述活性材料、粘结剂和导电剂的质量比为(90～96)：(2～5)：(2～5)。
本发明提供了所述负极片的制备方法，包括以下步骤：
将活性材料、粘结剂、导电剂和溶剂进行均匀混合，得到浆料；
将所得浆料均匀涂覆在集流体表面，干燥、辊压、分切得到包含Overhang区域和非Overhang区域的负极片；
采用激光加工系统进行对所得负极片的Overhang区域进行刻蚀造孔。
在本发明的具体实施例中，至少满足以下条件中的一种或多种：
所述浆料的固含量为40～60％，粘度为2800～4000mPa.s；
所述集流体的浆料涂覆面密度为7～16mg/cm2；
所述干燥的温度为90～120℃。
在本发明的具体实施例中，所述激光加工系统为纳秒脉冲激光加工系统。纳秒脉冲激光加工系统包括纳秒脉冲激光器、光路传输系统、高速扫描振镜系统、平场扫描透镜及惰性气体吹扫系统。
在本发明的具体实施例中，激光加工过程的工艺参数包括：激光脉冲频率50～500kHz，激光作用时间0.01～3ms，激光打孔次数1～5。
在具体实施例中，激光打孔次数对微孔直径影响较小，但对微孔的深度有较大影响。当激光打孔次数大于5时，微孔深度较大，存在露箔和集流体被氧化风险。
在具体实施例中，激光作用时间能够直接影响材料热输入，用于对微孔的直径和深度进行调节。当激光作用时间低于0.01ms时，所形成的孔的直径和深度均较小，对Overhang区域锂离子传输的改善效果不明显；当其高于3ms时，所形成的孔的直径和深度较大，可能存在露出集流体，导致集流体被氧化的风险。
在具体实施例中，脉冲激光频率是指单位时间内激光所能发出的脉冲个数。通过调节脉冲频率的大小，能够对孔深和孔径大小进行调节。当其低于50KHz时，所形成的孔的直径和深度均较小，对Overhang区域锂离子传输的改善效果不明显；当其高于500KHz时，所形成的孔的直径和深度较大，存在露箔和集流体被氧化的风险。
本发明提供一种锂离子电池，包括上述所得负极片、正极片、隔膜；
其中，所述锂离子电池的电芯结构由隔膜-负极-隔膜-正极单元依次堆叠或卷绕而成；
所述隔膜的长度大于负极片的长度，
所述隔膜的宽度大于负极片的宽度；
所述负极片的长度大于正极片的长度，
所述负极片的宽度大于正极片的宽度。
进一步的，所述电芯结构的最外层为隔膜。
在具体实施例中，所述正极片的活性物质为本领域常用的正极活性材料，不做特别限定，具体的可以选用磷酸铁锂(LFP)、磷酸锰铁锂(LFMP)、锂锰氧化物(LMO)、镍锰酸锂(LNMO)、钴酸锂(LCO)、镍酸锂(LNO)、镍钴铝酸锂(NCA)、镍钴锰酸锂(NCM)、富锂锰基层状氧化物(LLOs)中的一种或几种组合。
在具体实施例中，所述隔膜为本领域常规的隔膜，不做特别限定，可以选用本领域常用隔膜中的一层或多层复合膜，也可以在所述隔膜的基膜表面涂覆有机涂层或无机涂层，所述隔离膜的基膜为聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚芳醚砜、聚偏氟乙烯的至少一种的聚合物隔膜。
在具体实施例中，所述负极片的活性物质为本领域常用的负极活性材料，不做特别限定，具体可以为金属锂、金属锂合金、碳硅复合材料、石墨、锂金属氮化物、氧化锑、碳锗复合材料中的一种或几种。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1：
本实施例提供了一种锂电池的负极的制备方法，具体如下：
S1、将石墨、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶和导电炭黑按照质量比95：1.5：1.5：2分散在溶剂去离子水中，混合均匀并调节固含量至48％，粘度为3100mPa.s，得到浆料。
S2、将步骤S1中制备的浆料均匀涂覆在铜箔上，涂覆面密度为8.5mg/cm2，并在90℃下进行烘干，并进行辊压和分切，得到包含Overhang区域和非Overhang区域的负极片。
S3、利用激光加工系统对S2中负极片的Overhang区域(宽度4mm，长度与负极片相同)进行刻蚀造孔，其中激光脉冲频率为110kHz，激光作用时间为1.5ms，激光打孔次数为2，所得负极片Overhang区域的微孔间距为0.1mm，孔径为48μm，孔深为55％。
S4、将经过步骤S3处理的负极片与正极片(其中，正极片的原料组分为NCM111：SuperP：PVDF，其质量比为93：5：2)、隔膜(聚乙烯为基膜，双面涂覆陶瓷涂层)、电解液(1MLiPF6溶液，其中溶剂组分为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯，其质量比为1：2，添加剂为2wt％的碳酸甲乙酯和2wt％的氟代碳酸乙烯酯)等组装成锂离子电池，并进行相关测试。
实施例2：
本实施例提供了一种负极片的制备方法，具体如下：
S1、将石墨、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶和导电石墨按照质量比93：2.5：1.5：3分散在溶剂去离子水中，混合均匀并调节固含量至45％，粘度为3000mPa.s，得到浆料；
S2、将S1中制备的浆料均匀涂覆在铜箔上，涂覆面密度为9.5mg/cm2，并在90℃下进行烘干，并进行辊压和分切，得到包含Overhang区域和非Overhang区域的负极片。
S3、利用激光加工系统对S2中负极片的Overhang区域(宽度4mm，长度与负极片相同)进行刻蚀造孔，其中激光脉冲频率为90kHz，激光作用时间为2ms，激光打孔次数为4，所得负极片Overhang区域的微孔间距为0.1mm，孔径为44μm，孔深为65％。
S4、将步骤S3所得负极片与正极片(其中，正极片的原料组分为NCM111：Super P：PVDF，其质量比为93：5：2)、隔膜(聚乙烯为基膜，双面涂覆陶瓷涂层)、电解液(1M LiPF6溶液，其中溶剂组分为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯，其质量比为1：2，添加剂为2wt％的碳酸甲乙酯和2wt％的氟代碳酸乙烯酯)等组装成锂离子电池，并进行相关测试。
实施例3：
本实施例提供了一种负极片的制备方法，具体如下：
S1、将石墨、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶和导电石墨按照质量比94：2.5：1.5：2分散在溶剂去离子水中，混合均匀并调节固含量至50％，粘度为3650mPa.s。
S2、将S1中制备的浆料均匀涂覆在铜箔上，涂覆面密度为10mg/cm2，并在100℃下进行烘干，并进行辊压和分切，得到包含Overhang区域和非Overhang区域的负极片。
S3、利用激光加工系统对S2中极片的Overhang区域(宽度4mm，长度与负极片相同)进行刻蚀造孔，其中激光脉冲频率为200kHz，激光作用时间为2ms，激光打孔次数为2，所得负极片Overhang区域的微孔间距为0.1mm，孔径为65μm，孔深为72％。
S4、将步骤S3所得负极片与正极片(其中，正极片的原料组分为NCM111：Super P：PVDF，其质量比为93：5：2)、隔膜(聚乙烯为基膜，双面涂覆陶瓷涂层)、电解液(1M LiPF6溶液，其中溶剂组分为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯，其质量比为1：2，添加剂为2wt％的碳酸甲乙酯和2wt％的氟代碳酸乙烯酯)等组装成锂离子电池，并进行相关测试。
实施例4：
本实施例提供了一种负极片的制备方法，具体如下：
S1、将硬碳、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶和导电炭黑按照质量比96：1：1：2分散在溶剂去离子水中，混合均匀并调节固含量至45％，粘度为3000mPa.s，得到浆料。
S2、将S1中制备的浆料均匀涂覆在铜箔上，涂覆面密度为9.5mg/cm2，并在110℃下进行烘干，并进行辊压和分切，得到包含Overhang区域和非Overhang区域的负极片。
S3、利用激光加工系统对S2中极片的Overhang区域(宽度4mm，长度与负极片相同)进行刻蚀造孔，其中激光脉冲频率为150kHz，激光作用时间为1ms，激光打孔次数为2，所得负极片Overhang区域的微孔间距为0.2mm，孔径为53μm，孔深为63％。
S4、将步骤S4所得负极片与正极片(其中，正极片的原料组分为NCM111：Super P：PVDF，其质量比为93：5：2)、隔膜(聚乙烯为基膜，双面涂覆陶瓷涂层)、电解液(1M LiPF6溶液，其中溶剂组分为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯，其质量比为1：2，添加剂为2wt％的碳酸甲乙酯和2wt％的氟代碳酸乙烯酯)等组装成锂离子电池，并进行相关测试。
实施例5：
本实施例提供了一种负极片的制备方法，具体如下：
S1、将石墨、聚丙烯腈和导电炭黑按照质量比94：4：2分散在溶剂去离子水中，混合均匀并调节固含量至46％，粘度为3200mPa.s，得到浆料。
S2、将步骤S1中所得浆料均匀涂覆在铜箔上，涂覆面密度为11mg/cm2，并在100℃下进行烘干；并进行辊压和分切，得到包含Overhang区域和非Overhang区域的负极片。
S3、利用激光加工系统对S2中所得负极片的Overhang区域(宽度4mm，长度与负极片相同)进行刻蚀造孔，其中激光脉冲频率为350kHz，激光作用时间为0.5ms，激光打孔次数为2，所得负极片Overhang区域的微孔间距为0.2mm，孔径为70μm，孔深为82％。
S4、将步骤S3所得负极片与正极片(其中，正极片的原料组分为NCM111：Super P：PVDF，其质量比为93：5：2)、隔膜(聚乙烯为基膜，双面涂覆陶瓷涂层)、电解液(1M LiPF6溶液，其中溶剂组分为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯，其质量比为1：2，添加剂为2wt％的碳酸甲乙酯和2wt％的氟代碳酸乙烯酯)等组装成锂离子电池，并进行相关测试。
实施例6：
本实施例提供了一种负极片的制备方法，具体如下：
S1、将石墨、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶和导电石墨按照质量比92.5：2.5：2：3分散在溶剂去离子水中，混合均匀并调节固含量至54％，粘度为3800mPa.s。
S2、将S1中制备的浆料均匀涂覆在铜箔上，涂覆面密度为13mg/cm2，并在110℃下进行烘干，并进行辊压和分切，得到包含Overhang区域和非Overhang区域的负极片。
S3、利用激光加工系统对S2中所得负极片的Overhang区域(宽度4mm，长度与负极片相同)进行刻蚀造孔，其中激光脉冲频率为400kHz，激光作用时间为0.3ms，激光打孔次数为1，所得极片Overhang区域的微孔间距为0.3mm，孔径为75μm，孔深为86％。
S4、将步骤S3所得负极片与正极片(其中，正极片的原料组分为NCM111：Super P：PVDF，其质量比为93：5：2)、隔膜(聚乙烯为基膜，双面涂覆陶瓷涂层)、电解液(1M LiPF6溶液，其中溶剂组分为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯，其质量比为1：2，添加剂为2wt％的碳酸甲乙酯和2wt％的氟代碳酸乙烯酯)等组装成锂离子电池，并进行相关测试。
对比例1：
本对比例的制备方法与实施例3类似，区别的在于，未进行激光造孔处理，制备方法具体如下：
S1、将石墨、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶和导电石墨按照质量比94：2.5：1.5：2分散在溶剂去离子水中，混合均匀并调节固含量和粘度分别至50％和3650mPa.s。
S2、将S1中所得的浆料均匀涂覆在铜箔上，涂覆面密度为10mg/cm2，并在100℃下进行烘干，并进行辊压和分切，包含Overhang区域和非Overhang区域的负极片。
S3、将步骤S2所得负极片与正极片(其中，正极片的原料组分为NCM111：Super P：PVDF，其质量比为93：5：2)、隔膜(聚乙烯为基膜，双面涂覆陶瓷涂层)、电解液(1M LiPF6溶液，其中溶剂组分为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯，其质量比为1：2，添加剂为2wt％的碳酸甲乙酯和2wt％的氟代碳酸乙烯酯)等组装成锂离子电池，并进行相关测试。
对比例2(与实施例6进行对比)：
本对比例提供了一种负极片的制备方法，具体如下：
S1、将石墨、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶和导电石墨按照质量比92.5：2.5：2：3分散在溶剂去离子水中，混合均匀并调节固含量为54％，粘度至3800mPa.s，得到浆料。
S2、将S1中所得的浆料均匀涂覆在铜箔上，涂覆面密度为13mg/cm2，并在110℃下进行烘干，并进行辊压和分切，得到包含Overhang区域和非Overhang区域的负极片。
S3、利用激光加工系统对S2中所得负极片的Overhang区域(宽度4mm，长度与负极片相同)进行刻蚀造孔，其中激光脉冲频率为550kHz，激光作用时间为0.01ms，激光打孔次数为1，所得极片Overhang区域的微孔间距为0.04mm，孔径为90μm，孔深约为98％。
S4、将步骤S3处所得负极片与正极片(其中，正极片的原料组分为NCM111：SuperP：PVDF，其质量比为93：5：2)、隔膜(聚乙烯为基膜，双面涂覆陶瓷涂层)、电解液(1M LiPF6溶液，其中溶剂组分为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯，其质量比为1：2，添加剂为2wt％的碳酸甲乙酯和2wt％的氟代碳酸乙烯酯)等组装成锂离子电池，并进行相关测试。
对比例3：
本对比例提供了一种负极片的制备方法，具体如下：
S1、将石墨、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶和导电石墨按照质量比93：2.5：1.5：3分散在溶剂去离子水中，混合均匀并调节固含量至45％，粘度为3000mPa.s，得到浆料。
S2、将S1所得浆料均匀涂覆在铜箔上，涂覆面密度为9.5mg/cm2，并在90℃下进行烘干；并进行辊压和分切，得到包含Overhang区域和非Overhang区域的负极片。
S3、利用激光加工系统对S2中极片的Overhang区域(宽度4mm，长度与负极片相同)进行刻蚀造孔，其中激光脉冲频率为45kHz，激光作用时间为0.5ms，激光打孔次数为1，所得极片Overhang区域的微孔间距为0.4mm，孔径为20μm，孔深为18％。
S4、将步骤S3所得负极片与正极片(其中，正极片的原料组分为NCM111：Super P：PVDF，其质量比为93：5：2)、隔膜(聚乙烯为基膜，双面涂覆陶瓷涂层)、电解液(1M LiPF6溶液，其中溶剂组分为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯，其质量比为1：2，添加剂为2wt％的碳酸甲乙酯和2wt％的氟代碳酸乙烯酯)等组装成锂离子电池，并进行相关测试。
相关性能测试方法：
1、测试实施例和对比例的所得电池的相关性能，具体测试方法如下：
可逆容量损失的测试方法a：1、在下限截止电压恒压放电100h(确保负极实现完全放电，Overhang中不存在活性锂离子)；2、以2C进行恒流充电至上限截止电压；3、以2C进行恒流放电至下限截止电压；4、在该下限截止电压恒压放电100h(目的在于恢复由极化造成的容量损失)。
放电过程中由极化造成的可逆容量损失的测试方法b：1、以2C进行恒流充电至上限截止电压；2、在该上限截止电压恒压充电至电流小于0.01C(确保负极Overhang和非Overhang区域的SOC相同)；3、以2C进行恒流放电至下限截止电压；4、在该下限截止电压恒压放电100h(确保负极Overhang区域中的活性锂离子全部脱出)。
其中，由测试方法b所得放电恒压段容量减去测试方法a中所得放电恒压段容量即为负极Overhang区域造成的可逆容量损失。
表1Overhang造成的可逆容量损失情况
注：表中Q总为CC-CV放电总容量，QCC为放电恒流段容量，QCV为放电恒压段容量，QOH为Overhang区域造成的可逆容量损失；QOH(Ah)＝QCV-测试方法b(Ah)-QCV-测试方法a(Ah)。
由表1的数据结果显示，实施例1～6中由Overhang造成的可逆容量损失占比在0.5％～1.6％范围内，明显小于对比例1中的3.79％。这说明Overhang区域经过激光刻蚀造孔后，加快了锂离子传输速率，能够使更多的锂离子在放电过程中脱出，大幅降低可逆容量的损失。
由实施例6和对比例2的对比可以看出，两者Overhang区域造成的可逆容量损失占比近乎相等，这说明进一步提高孔径、孔深和微孔间距对Overhang区域锂离子传输效率的增幅微乎其微，而且随着孔深的进一步增加，会造成露箔现象。
由对比例1和对比例3的对比可以看出，对比例3中Overhang区域造成的可逆容量损失占比为3.46％，对比例1中为3.79％，两者相差不大。这说明孔径、孔深和微孔间距较小时，虽然微孔的数量较多，但由于孔径和孔深较小，对锂离子传输效率的改善效果不显著。
2、负极界面析锂现象
观察实施例3和对比例1的负极界面析锂情况：锂离子电池经过400次恒流充放电循环后的电芯进行拆解，负极界面析锂情况结果见图4(实施例3)和图5(对比例1)。结果表明：a、实施例3中的Overhang区域经过激光刻蚀造孔的负极界面上未出现析锂现象；b、对比例1中的Overhang区域未经过激光刻蚀造孔的负极界面上，与正极边缘对应的负极区域附近出现析锂。进一步说明负极Overhang区域经过激光刻蚀造孔后，能够避免与正极边缘对应的负极区域附近出现析锂现象。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种负极片，其特征在于，所述负极片包括集流体和设置于所述集流体表面的活性物质层；所述负极片包括overhang区域和非overhang区域，所述overhang区域是指负极片与正极片非重叠的区域，所述非overhang区域是指负极片与正极片重叠的区域；所述overhang区域的表面含有微孔结构。
2.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述Overhang区域的宽度为0.2～5mm。
3.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，至少满足以下条件中的一种或多种：
所述微孔结构为圆孔和/或多边形孔；
所述微孔的间距为0.05～0.3mm；
孔径为30～80μm；
孔深为单面涂层厚度的20％～95％。
4.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述活性物质层包括活性材料、粘结剂、导电剂。
5.根据权利要求4所述的负极片，其特征在于，所述活性材料为石墨、硬碳、软碳、硅碳、硅氧中的至少一种；
所述导电剂为导电石墨、导电炭黑、CNT、石墨烯、VGCF中的至少一种；所述粘结剂为羧甲基纤维素钠/丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚偏氟乙烯中的至少一种；
所述活性材料、粘结剂和导电剂的质量比为(90～96)：(2～5)：(2～5)。
6.一种如权利要求1-5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：
将活性材料、粘结剂、导电剂和溶剂进行均匀混合，得到浆料；
将所得浆料均匀涂覆在集流体表面，干燥、辊压、分切得到包含Overhang区域和非Overhang区域的负极片；
采用激光加工系统进行对所得负极片的Overhang区域进行刻蚀造孔。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：至少满足以下条件中的一种或多种：
所述浆料的固含量为40～60％，粘度为2800～4000mPa.s；
所述集流体的浆料涂覆面密度为7～16mg/cm2；
所述干燥的温度为90～120℃。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述激光加工系统为纳秒脉冲激光加工系统。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，激光加工过程的工艺参数包括：激光脉冲频率50～500kHz，激光作用时间0.01～3ms，激光打孔次数1～5。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1-5中任一项所述负极片、正极片、隔膜；
其中，所述锂离子电池的电芯结构由隔膜-负极-隔膜-正极单元依次堆叠或卷绕而成；所述电芯结构的最外层为隔膜；
所述隔膜的长度大于负极片的长度，
所述隔膜的宽度大于负极片的宽度；
所述负极片的长度大于正极片的长度，
所述负极片的宽度大于正极片的宽度。
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