CN117855387A - 一种负极片及电池 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电池技术领域，具体涉及一种负极片及电池，负极片包括集流体、负极活性层和底涂层，底涂层设置在集流体和负极活性层之间，负极活性层包括第一活性层和设置在第一活性层上的第二活性层，底涂层包括高分子聚合物，所述高分子聚合物的玻璃化转化温度为‑30℃～50℃。本发明底涂层应用，增加了负极活性层与集流体间之间的粘接力，增大了二者的剥离强度，同时负极活性层的能量密度有一定提高，且有效改善负极片的柔韧性，负极片以及包括该负极片的电池整体性能得到较大改善。
Description
技术领域
本发明属于电池技术领域，具体涉及一种负极片及电池。
背景技术
锂离子电池因其使用寿命长、平均输出电压高、环境污染低等优势已被广泛应用于消费电子、新能源汽车、储能等领域。随着锂电行业的不断发展，对锂离子电池的性能需求越来越高，即兼顾充电能力和能量密度，而负极片是直接且关键决定因素，通过设计双层结构的负极片来满足快充和能量密度的双重需求。
而负极片的双层结构设计存在如下技术问题：通常下层多采用较大粒径的石墨以提高能量密度，然而大粒径的石墨其比表面积小，大大减少了与集流体的接触面积，具体表现在与集流体间的剥离强度差，导致电芯循环过程中掉粉严重或者膨胀高等问题，甚至出现短路风险。
综上所述，亟需提供一种能够有效提高活性层与集流体的剥离强度，并能有效改善其电学性能的负极片及电池。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够有效提高活性层与集流体的剥离强度，并能有效改善其电学性能的负极片及电池。
上述目的是通过如下技术方案实现：一种负极片，包括集流体、负极活性层和底涂层，所述底涂层设置在所述集流体和负极活性层之间，所述负极活性层包括第一活性层和设置在所述第一活性层上的第二活性层，所述底涂层包括高分子聚合物，所述高分子聚合物的玻璃化转化温度为-30℃～50℃。
具体应用过程中，高分子聚合物与溶剂混合制成高分子胶液涂覆在集流体上后固化底涂层，形成的本发明的底涂层与集流体间形成的氢键等强作用力，从而使得涂层与集流体成为一个整体，构建出一个表面粗糙且具有粘接性的集流体，高分子胶液兼具低玻璃化转变温度和高粘接，玻璃化转变温度位于-30℃～50℃之间时，形成的高分子粘接层具有优异的柔韧性，负极活性层借助高分子粘接层作为缓冲层而间接涂覆在集流体表面，可有效改善极片的柔韧性，同时高分子材料胶液的黏度范围为500～1500mPa·s时，在集流体表面的成膜性好，其覆盖率可达90％以上。
本发明的电池负极片采用设计双层结构来满足快充和能量密度的需求，同时采用高粘结底涂层增加第一活性层与集流体的结合力，保证负极活性层与集流体间的粘接力，用以支撑厚极片的电性能，改善了负极活性层掉粉甚至脱离等问题。
进一步的技术方案是，所述高分子胶液的玻璃化转化温度为-30℃～30℃。经试验验证，该条件下制备的电池负极片性能较佳。
进一步的技术方案是，所述高分子材料包括丁苯橡胶类、聚丙烯酸类、羧甲基纤维素类、氨基类硅烷偶联剂、环氧树脂、聚四氟乙烯和聚氨酯中的一种或多种。
采用丁苯橡胶类(SBR)，羧甲基纤维素类(CMC-Li)或改性聚丙烯酸类(PAA-Li)的两种及以上的方案时，其中SBR发挥主要粘接效用，SBR乳液本身是一个亲水性和疏水性平衡的产物，一方面通过疏水性和石墨有机结合，另一方面通过亲水性基团和铜箔表面基团发生缩合反应，而CMC-Li或PAA-Li可作为一种稳定剂、悬浮分散剂，辅助SBR的粘结作用，让SBR分散的更加均匀。本发明的底涂层能与包括铜箔在内的集流体表面形成氢键等强相互作用力而成为一个新的整体。
进一步的技术方案是，所述高分子材料粘结剂包括丁苯橡胶、聚乙烯醇、聚丙烯酸、羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素锂中的一种或多种。
优选，所述高粘结底涂层为聚丙烯酸(PAA-Li)、羧甲基纤维素钠(CMC-Li)和去离子水以质量比1:1:5～1:1:8混合；或者丁苯橡胶(SBR)和羧甲基纤维素(CMC-Li)以质量比2:1～5:1混合；或者丁苯橡胶(SBR)和聚丙烯酸类(PAA-Li)以质量比6:1～13:1混合。
进一步的技术方案是，所述底涂层延伸至所述第一活性层。如此，高分子粘接层中的部分高分子物质会迁移到第一负极活性层的表面，本发明第一活性层的成分中粘接剂的添加量少甚至不再需要粘接剂就能维持其在集流体表面，如此，大大提高了第一活性层的能量密度。
进一步的技术方案是，所述第一活性层包括按质量百分比计的石墨97.5％～99.4％、分散剂0.6％～1.0％、导电剂0％～0.5％和粘接剂0％～1.0％，和/或所述第二活性层包括按质量百分比计的石墨96.5％～97.9％、导电剂0.5％～1.0％、分散剂0.6％～1.0％和粘接剂1.0％～1.5％。
进一步的技术方案是，所述粘接层与铜箔的剥离强度为80～90N/m，所述第一活性层与集流体的剥离强度为5～15N/m，优选为8～10N/m。
进一步的技术方案是，所述集流体可以为铜箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍或泡沫铜。
进一步的技术方案是，所述导电剂包括导电炭黑、乙炔黑、碳纳米管、科琴黑、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管和石墨烯中的至少一种。
进一步的技术方案是，所述分散剂包括羧甲基纤维素(CMC)、羧甲基纤维素钠(CMC-Na)和羧甲基纤维素锂(CMC-Li)中的一种或多种。
进一步的技术方案是，所述粘接剂包括聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇缩甲醛或丁苯橡胶中的至少一种。
进一步的技术方案是，所述第一活性层中石墨在负极活性层含量的占比大于所述第二活性层中石墨的在负极活性层含量的占比，和/或所述第一活性层中石墨的克容量大于所述第二活性层中石墨的克容量，和/或所述第一活性层中的石墨粒径大于所述第二活性层的石墨粒径。第一活性层石墨的克容量范围优选为355～360mAh/g；第二活性层的石墨的克容量优选为340～355mAh/g；所述第一活性层中的石墨的粒径大于所述第二活性层的石墨的粒径。第一活性层石墨的中值粒径Dv50为10～20μm，优选11～15μm；第二活性层石墨的中值粒径Dv50为5～10μm，优选6～9μm。
进一步的技术方案是，所述第一活性层在底涂层上的覆盖率为90％～95％。
进一步的技术方案是，所述底涂层固化后的厚度为0.5～1.5μm。
为实现上述目的，本发明还提供一种电池，所述电池包括上述任一所述的负极片。
本发明还提供上述任一所述的电池负极片的制备方法，包括如下步骤：
S1，底涂层的制备：将高分子材料与溶剂混合均匀制备高分子胶液，将制备的高分子胶液涂覆在集流体至少一侧表面，预定条件下干燥预定时间，底涂层达到半固化状态；
S2，第一活性层的制备：将第一活性层的原材料按预定的配比制备负极活性浆料，将制备的负极活性浆料涂覆在步骤S1中的高粘结底涂层上，预定条件下干燥预定时间，半固化状态的底涂层达到固化状态的同时迁移的第一活性层；
S3，第二活性层的制备：将第二活性层的原材料按预定的配比制备负极活性浆料，将制备的负极活性浆料涂覆在步骤S2中的第一活性层上，预定条件下干燥预定时间；
S4，电池负极片的制备：辊压分切得到双层结构的负极片。
具体应用过程中，步骤S1中使用涂布机将上述制备的高分子胶液均匀涂覆在的集流体表面，置于35～45℃下干燥20min～30min至半固化状态，半固化过程中后能与铜箔表面形成氢键等强相互作用力，该底涂层与箔材成为一个新的整体；步骤S2中使用将制备的负极活性浆料涂覆在的底涂层表面，置于80℃下干燥24h，高粘结底涂层在高温下由半固化状态转变为完全固化状态，该过程中会有部分高分子胶液向上迁移到邻近的第一活性层，使得该活性层与箔材的粘接更紧密；步骤S3干燥条件下80℃～100℃下烘干24h。
进一步的技术方案是，所述步骤S1中的溶剂为水或有机溶剂，所述有机溶剂优选为二甲基甲酰胺和/或丙酮。
进一步的技术方案是，所述步骤S2和S3中的负极活性浆料的黏度为2000～7000mPa·s，固含量为40wt％～50wt％。
进一步的技术方案是，所述高分子胶液的黏度范围为500～2000mPa·s。
相比于现有技术，本发明在集流体和负极活性层间构建高粘结底涂层，涂层具有成膜性好，粘接力强和低玻璃化转变温度，保证负极活性层与集流体间的粘接力的同时有效改善极片的柔韧性，用1.2mm卷针测试，负极片弯折处没有出现开裂。同时经实验验证，高分子粘结层与集流体的剥离强度可达到80～90N/m，负极活性层与集流体的剥离强度可达到9-10N/m，较现有技术中的技术方案，剥离强度提高了30％～60％，在循环测试中，有效抑制了充放电阶段石墨的膨胀，膨胀率降低了约1.0％～2.0％；其次，本发明在在显著改善负极活性层掉粉甚至脱膜等问题的同时，第一活性层所需粘接剂的添加量更少甚至不再需要，提高了第一活性层的能量密度；再次，在干燥固化过程中，高分子粘接层中的部分高分子物质会迁移到第一负极活性层的表面，从而提高负极活性层颗粒间的粘接力，粘接力提高的具体表现为改善负极片表面活性物质脱落等问题。另一方面，由于高粘结底涂层的组分为高分子材料，导电性稍差，能够减小短路电流，从而提高电池的安全性。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明一种实施方式所涉及的高分子胶液涂覆后在集流体表面时的结构示意图；
图2(1)为本发明一种实施方式所涉及的在半固化状态的高粘结底涂层的截面SEM图；图2(2)为本发明一种实施方式所涉及的半固化状态的高粘结底涂层表面的SEM图；
图3(1)为本发明一种实施方式所涉及的第一活性层在涂覆在底涂层表面后未烘干状态时的结构示意图；图3(2)本发明一种实施方式所涉及的第一活性层在涂覆在底涂层表面并烘干状态时的结构示意图；
图4(1)和图4(2)分别为对比例中不含高粘结底涂层的负极片截面SEM图以及涂覆高分子胶液后第二阶段高粘结底涂层完全固化状态时负极片的截面SEM图。
图中：
1集流体2高粘结底涂层3第一活性层
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。
实施例1
1)制备高粘结底涂层1
将聚丙烯酸(PAA-Li)(固含量为6～10wt％，Tg为50℃～90℃)、羧甲基纤维素锂(CMC-Li)(固含量为5～10wt％，Tg为100℃～200℃)和去离子水按照质量比1:1:1、1:1:2、1:1:3、1:1:4、1:1:5、1:1:6、1:1:7和1:1:8混合后用分散机搅拌至分散均匀后配制成不同粘度的备用胶液，分散机的转速控制在200rad/min～300rad/min；其中优选胶液的黏度范围500～2000mPa·s。
使用涂布机将上述制备的高分子胶液均匀涂覆在厚度为8μm的铜箔表面，高分子胶液涂覆厚度为5μm，置于30～40℃下干燥20min至半固化状态，半固化过程中后能与铜箔表面形成氢键等强相互作用力，该底涂层与箔材成为一个新的整体，类似一个表面粗糙且具有粘接性的集流体。
2)制备第一活性层
按照高压实石墨(97.5％:克容量为355mAh/g，Dv50为11.971μm)、导电炭黑(SP)(0.5％)、羧甲基纤维素钠(CMC)(1.0％)和粘接剂(SBR)(1.0％)的配比制备负极活性浆料。第一步将石墨和SP充分混合，自转设置1000rpm～1500rpm，搅拌20min；第二步依次加入CMC和去离子水，自转设置800rpm～1000rpm，搅拌时间为4h；保证浆料分散均匀。最后加入SBR，自转设置500rpm～800rpm，搅拌90min。整个配料工序温度保持在15～35℃，调粘至负极活性浆料粘度范围在3000～6000mPa·s，配料完成，制备负极活性浆料。
将上述制备的负极活性浆料涂覆在步骤1)中得到的高粘结底涂层1的表面，并于80℃下烘干24h，高粘结底涂层1在高温下由半固化状态转变为完全固化状态，该过程中会有部分高分子胶液向上迁移到邻近的第一活性层，使得该活性层与箔材的粘接更紧密。其中，完全固化后的高粘结底涂层的厚度约为1.32μm。
3)制备第二活性层和电池负极片
按照快充石墨(96.5％～97.9％:克容量为345mAh/g，Dv50为6.58μm)、导电炭黑(SP)(0.5％～1.0％)、羧甲基纤维素钠(CMC)(0.6％～1.0％)及丁苯橡胶(SBR)(1.0％～1.5％)的配比制备负极活性浆料。第一步将石墨和SP充分混合，自转设置1000rpm～1500rpm，搅拌20min；第二步依次加入CMC和去离子水，自转设置800rpm～1000rpm，搅拌时间为4h，保证浆料分散均匀。最后加入SBR，自转设置500rpm～800rpm，搅拌90min。整个配料工序温度保持在15～35℃，调粘至负极活性浆料粘度范围在3000～6000mPa·s，配料完成，制备负极活性浆料。
将上述制备的负极活性浆料涂覆在步骤2)中得到的第一活性层的表面，并于80℃下烘干24h。经辊压分切后得到双层结构的电池负极片。
4)制备正极极片
按照三元材料(钴酸锂)、导电炭黑(SP)、聚偏二氟乙烯(PVDF)的质量比分别为96:2.5:1.5的比例，按照以下配料工艺制备正极浆料，第一步将聚PVDF充分分散在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，自转设置800rpm～1000rpm，搅拌20～30min；第二步加入SP，自转设置1000rpm～2000rpm，搅拌时间2h；第三步加入三元材料(或钴酸锂)，自转设置2000rpm～3000rpm，搅拌时间为2h，保证浆料分散均匀。整个配料工序温度保持在15～35℃，控制浆料粘度在2000～7000mPa·s。将上述浆料过筛网后涂覆到正极集流体上，110～120℃下烘干，经辊压分切得到正极片。
将以上得到的正、负极片分切后卷绕组装成电芯。
实施例2
1)制备高粘结底涂层2
将丁苯橡胶(SBR)(固含量为20.0wt％，Tg为-30℃～10℃)和羧甲基纤维素锂(CMC-Li)(固含量为1.0～10.0wt％，Tg为100℃～200℃)按照质量比1:1、2:1、3:1、4:1和5:1混合后用，分散机搅拌至分散均匀后配制成备用高分子胶液，分散机的转速控制在200rad/min～300rad/min；其中优选高分子胶液的黏度范围500～2000mPa·s。
使用涂布机将上述制备的高分子胶液均匀涂覆在厚度为8μm的铜箔表面，高分子胶液涂覆厚度为5μm，置于30～40℃下干燥20min至半固化状态，半固化过程中后能与铜箔表面形成氢键等强相互作用力，该底涂层与箔材成为一个新的整体，类似一个表面粗糙且具有粘接性的集流体。
2)制备第一活性层的方法与实施例1相同；
3)制备第二活性层和电池负极片的方法与实施例1相同；
4)制备正极片的方法与实施例1相同；
将以上得到的正、负极片分切后卷绕组装成电芯。
实施例3
1)制备高粘结底涂层3
将丁苯橡胶(SBR)(固含为20.0wt％，Tg为-30℃～10℃)和聚丙烯酸类(PAA-Li)(固含为6.0～10.0wt％，Tg为50℃～90℃)按照质量比1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1和13:1混合后用分散机搅拌至分散均匀后配制成备用胶液，分散机的转速控制在200rad/min～300rad/min；其中优选胶液的黏度范围500～2000mPa·s。
使用涂布机将上述制备的高分子胶液均匀涂覆在厚度为8μm的铜箔表面，高分子胶液涂覆厚度为5μm，置于30～40℃下干燥20min至半固化状态，半固化过程中后能与铜箔表面形成氢键等强相互作用力，该底涂层与箔材成为一个新的整体，类似一个表面粗糙且具有粘接性的集流体。
2)制备第一活性层
按照高压实石墨(97.5％:克容量为355mAh/g，Dv50为11.971μm)、导电炭黑(SP)(0.5％)、羧甲基纤维素钠(CMC)(1.0％)粘接剂(SBR)(1.0％)的配比制备负极活性浆料。第一步将石墨和SP充分混合，自转设置1000rpm～1500rpm，搅拌20min；第二步依次加入CMC和去离子水，自转设置800rpm～1000rpm，搅拌时间为4h；保证浆料分散均匀。最后加入SBR，自转设置500rpm～800rpm，搅拌90min。整个配料工序温度保持在15～35℃，调粘至负极活性浆料粘度范围在3000～6000mPa·s，配料完成，制备负极活性浆料。
将上述制备的负极活性浆料涂覆在步骤1)中得到的高粘结底涂层3上，并于80℃下烘干24h，高粘结底涂层在高温下由半固化状态转变为完全固化状态，该过程中会有部分高分子胶液向上迁移到邻近的第一活性层，使得该活性层与箔材的粘接更紧密。其中，完全固化后的高粘结底涂层的厚度约为1.24μm。
3)制备第二活性层和电池负极片的方法与实施例1相同；
4)制备正极片的方法与实施例1相同；
将以上得到的正、负极片分切后卷绕组装成电芯。
实施例4
1)制备高粘结底涂层4
将丁苯橡胶(SBR)(固含为20.0wt％，Tg为-30℃～10℃)和聚丙烯酸类(PAA-Li)(固含为6.0～10.0wt％，Tg为50℃～90℃)按照质量比1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1和13:1混合后用分散机搅拌至分散均匀后配制成备用胶液，分散机的转速控制在200rad/min～300rad/min；其中优选胶液的黏度范围500～2000mPa·s。
使用涂布机将上述制备的高分子胶液均匀涂覆在厚度为8μm的铜箔表面，高分子胶液涂覆厚度为5μm，置于30～40℃下干燥20min至半固化状态，半固化过程中后能与铜箔表面形成氢键等强相互作用力，该底涂层与箔材成为一个新的整体，类似一个表面粗糙且具有粘接性的集流体。
2)制备第一活性层
按照高压实石墨(98.0％:克容量为355mAh/g，Dv50为11.971μm)、导电炭黑(SP)(0.5％)、羧甲基纤维素钠(CMC)(1.0％)粘接剂(SBR)(0.5％)的配比制备负极活性浆料。第一步将石墨和SP充分混合，自转设置1000rpm～1500rpm，搅拌20min；第二步依次加入CMC和去离子水，自转设置800rpm～1000rpm，搅拌时间为4h；保证浆料分散均匀。最后加入SBR，自转设置500rpm～800rpm，搅拌90min。整个配料工序温度保持在15～35℃，调粘至负极活性浆料粘度范围在3000～6000mPa·s，配料完成，制备负极活性浆料。
将上述制备的负极活性浆料涂覆在步骤1)中得到的高粘结底涂层4上，并于80℃下烘干24h，高粘结底涂层在高温下由半固化状态转变为完全固化状态，该过程中会有部分高分子胶液向上迁移到邻近的第一活性层，使得该活性层与箔材的粘接更紧密。其中，完全固化后的高粘结底涂层的厚度约为1.26μm。
3)制备第二活性层的方法与实施例1相同；
4)制备正极片的方法与实施例1相同；
将以上得到的正、负极片分切后卷绕组装成电芯。
实施例5
1)制备高粘结底涂层5
将丁苯橡胶(SBR)(固含为20.0wt％，Tg为-30℃～10℃)和聚丙烯酸类(PAA-Li)(固含为6.0～10.0wt％，Tg为50℃～90℃)按照质量比1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1和13:1混合后用分散机搅拌至分散均匀后配制成备用胶液，分散机的转速控制在200rad/min～300rad/min；其中优选胶液的黏度范围500～2000mPa·s。使用涂布机将上述制备的高分子胶液均匀涂覆在厚度为8μm的铜箔表面，高分子胶液涂覆厚度为5μm，置于30～40℃下干燥20min至半固化状态，半固化过程中后能与铜箔表面形成氢键等强相互作用力，该底涂层与箔材成为一个新的整体，类似一个表面粗糙且具有粘接性的集流体。
2)制备第一活性层
按照高压实石墨(98.5％:克容量为355mAh/g，Dv50为11.971μm)、导电炭黑(SP)(0.5％)、羧甲基纤维素钠(CMC)(1.0％)粘接剂(SBR)(0％)的配比制备负极活性浆料。第一步将石墨和SP充分混合，自转设置1000rpm～1500rpm，搅拌20min；第二步依次加入CMC和去离子水，自转设置800rpm～1000rpm，搅拌时间为4h；保证浆料分散均匀。最后加入SBR，自转设置500rpm～800rpm，搅拌90min。整个配料工序温度保持在15～35℃，调粘至负极活性浆料粘度范围在3000～6000mPa·s，配料完成。
将上述制备的负极活性浆料涂覆在步骤1)中得到的高粘结底涂层5上，并于80℃下烘干24h，高粘结底涂层在高温下由半固化状态转变为完全固化状态，该过程中会有部分高分子胶液向上迁移到邻近的第一活性层，使得该活性层与箔材的粘接更紧密。其中，完全固化后的高粘结底涂层的厚度约为1.24μm。
3)制备第二活性层的方法与实施例1相同；
4)制备正极片的方法与实施例1相同；
将以上得到的正、负极片分切后卷绕组装成电芯。
对比例1
与实施例1的步骤不同之处仅在于所用集流体表面没有涂覆高粘结底涂层，其他同实施例1；
对比例2
与实施例5的步骤不同之处仅在于所用集流体表面没有涂覆高粘结底涂层，其他同实施例5；
本发明中，高粘结底涂层作为连接集流体与负极活性层这一整体间的缓冲层，其在集流体表面的变化分两个阶段：
第一阶段(如图2所示，高粘结底涂层半固化状态)，高分子胶液均匀涂覆在集流体表面后，在低温下发生半固化，半固化过程中与集流体表面形成氢键等相互作用力。其中，半固化状态的高粘结底涂层的厚度范围为0.5～1.5μm。
第二阶段(如图3所示，高粘结底涂层完全固化状态)，负极活性浆料涂覆到高粘结底涂层表面，在高温烘干过程中，高粘结底涂层由半固化状态转变为完全固化状态，该过程中会有部分高分子胶液向上迁移到邻近的第一活性层，使得该邻近活性层与集流体的结合更紧密(如图4(2))。
本实施例中不同高分子胶液的质量比与粘度见如下表1。
表1不同高分子胶液的质量与粘度
将实施例1～5以及对比例1制备的负极片采用180°剥离实验方法或标准测定集流体与第一活性层间的剥离力。采用不同直径的卷针测试负极片弯折处的状态来评估柔韧性(卷针直径规格：1.2mm，1.5mm，2mm，3mm)。
将实施例1～5以及对比例1中制备的电芯以3C倍率充电，1C倍率放电进行循环500T的寿命测试。数据见表2。
表2实施例1～5以及对比例1、对比例2制备的电池负极片和电芯的测试结果
由表2可知，相比对比例1，对比例2和实施例5中的第一活性层均不包含粘接剂，而对比例2的剥离力差甚至出现脱膜现象；实施例5的剥离力提升近60％且循环不掉粉，其表明高粘接底涂层可大幅度提高与第一活性层的剥离力，同时可降低第一活性层中粘接剂的添加量。
相比对比例1，实施例1、实施例2、实施例3制备的测定电池负极片中集流体与第一活性层间的剥离力均有提升，剥离力提升30％～60％，电芯的循环膨胀率下降1.0％～2.0％。其中实施例3提升效果最优，即高分子胶液PAA+SBR的效果最佳，可以认为高粘接底涂层的玻璃化转变温度越低，对应的高分子粘接层的韧性更好，更有利于极片的弯折。
取实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5和对比例1中的只涂敷第一活性层的负极片制备单片电池，对比负极片第一活性层的放电容量。测试结果见如下表3(负极片单面面密度：6.2mg/cm2；单片电池尺寸：6.6cmx4.7cm)。
表3实施例1～5以及对比例1只涂敷第一活性层的负极片制备的电池的性能
由表3可知，较实施例3，在保证电芯正常循环性能的前提下，实施例4和实施例5中第一活性层所用粘接剂的占比依次降低为0.5％和0％，从而提高了主材石墨的占比，即由表可知实施例4和实施例5的能量密度明显提高。即表明高粘接底涂层的存在足以保证与第一活性层间的粘接力，第一活性层可不再添加粘接剂。
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)
1.一种负极片，其特征在于，包括集流体、负极活性层和底涂层，所述底涂层设置在所述集流体和负极活性层之间，所述负极活性层包括第一活性层和设置在所述第一活性层上的第二活性层，所述底涂层包括高分子聚合物，所述高分子聚合物的玻璃化转化温度为-30℃～50℃。
2.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述高分子聚合物的玻璃化转化温度为-30℃～30℃。
3.根据权利要求2所述的负极片，其特征在于，所述高分子材料包括丁苯橡胶类、聚丙烯酸类、羧甲基纤维素类、氨基类硅烷偶联剂、环氧树脂、聚四氟乙烯和聚氨酯中的一种或多种。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的负极片，其特征在于，所述底涂层延伸至所述第一活性层。
5.根据权利要求4所述的负极片，其特征在于，所述第一活性层包括按质量百分比计的石墨97.5％～99.4％、分散剂0.6％～1.0％、导电剂0％～0.5％和粘接剂0％～1.0％，和/或所述第二活性层包括按质量百分比计的石墨96.5％～97.9％、导电剂0.5％～1.0％、分散剂0.6％～1.0％和粘接剂1.0％～1.5％。
6.根据权利要求5所述的负极片，其特征在于，所述第一活性层中石墨在负极活性层含量的占比大于所述第二活性层中石墨的在负极配方活性层含量的占比，和/或所述第一活性层中石墨的克容量大于所述第二活性层中石墨的克容量，和/或所述第一活性层中的石墨粒径大于所述第二活性层的石墨粒径；优选，所述第一活性层石墨的克容量和第二优选活性层的石墨的克容量分别为355～360mAh/g和340～355mAh/g，所述第一活性层石墨的中值粒径和第二活性层石墨的中值粒径分别为10～20μm和5～10μm。
7.根据权利要求1～5任意一项所述的负极片，其特征在于，所述粘接层与铜箔的剥离强度为80～90N/m，所述第一活性层与集流体的剥离强度为5～15N/m。
8.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述第一活性层在底涂层上的覆盖率为90％～95％。
9.根据权利要求6所述的负极片，其特征在于，所述底涂层的厚度为0.5～1.5μm。
10.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求1～9任意一项所述的负极片。
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| CN202311813181.5A CN117855387A (zh) | 2023-12-26 | 2023-12-26 | 一种负极片及电池 |
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