CN207705303U - 一种负极结构及锂电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种负极结构及锂电池，该负极结构包括：负极集流体(1)、导电碳层(2)和石墨层(3)；其中，所述导电碳层(2)，设置于所述负极集流体(1)的表面；所述石墨层(3)，设置于所述导电碳层(2)的表面，并与所述导电碳层(2)形成复合涂层。本实用新型的方案，可以克服现有技术中易发生极化现象、影响电池性能和安全性等缺陷，实现不易发生极化现象、且能提升电池性能和安全性的有益效果。
Description
技术领域
本实用新型属于电池技术领域，具体涉及一种负极结构及锂电池，尤其涉及一种锂电池负极及其制备方法、以及具有该锂电池负极的锂离子电池及其制备方法。
背景技术
锂离子电池的各项电化学性能与负极材料的成分和结构有很大的关系。从锂电池的机理来说，充电的过程即为锂离子从正极材料脱出，经过电解液、隔膜嵌入负极材料的过程。而锂离子嵌入到负极内部分为两个阶段，首先穿过负极表面的固体电解质膜即SEI(solid electrolyte interface)膜，再通过负极内部结构的孔道嵌入到石墨层的层间。
其中，负极内部的通道的多少及均匀性极大地影响着锂离子迁移的数量及质量。如果负极内部的通道很少且不均匀，意味着锂离子在嵌入负极片时会发生“极化”现象，即锂离子大量的停留在负极片表面，而嵌入到内部的速度很慢。“极化”现象严重会造成电池容量发挥困难、增大电池内阻、产生大量热等问题，严重影响电池的电性能以及安全性能。
而传统的负极以单纯的层状石墨作为活性物质，孔道较少，方向单一固定，锂离子嵌入速率及嵌入量受限，从而影响电池的倍率及容量发挥。
现有技术中，存在易发生极化现象、影响电池性能和安全性等缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，针对上述缺陷，提供一种负极结构及锂电池，以解决现有技术中以单一层状石墨作为负极活性物质导致锂离子在嵌入负极片时易发生极化现象的问题，达到不易发生极化现象的效果。
本实用新型提供一种负极结构，包括：负极集流体、导电碳层和石墨层；其中，所述导电碳层，设置于所述负极集流体的表面；所述石墨层，设置于所述导电碳层的表面，并与所述导电碳层形成复合涂层。
可选地，其中，所述负极集流体，包括：铝网、铜箔、铜网中的至少之一；和/或，所述导电碳层，包括：第一固形物质和第一溶剂；其中，所述第一固形物质中各组分的质量份数，包括：第一活性物质：90～96份；第一导电剂：0～3份；第一粘结剂：2～4份；和/或，所述石墨层，包括：第二固形物质和第二溶剂；其中，所述第二固形物质中各组分的质量份数，包括：第二活性物质：90～96份；第二导电剂：0～3份；第二粘结剂中第一部分：1～2份；第二粘结剂中第二部分：1.5～2.5份；其中，所述第一部分与所述第二部分，是不同的粘结剂。
可选地，其中，所述第一固形物质在所述导电碳层中的质量百分比含量为40～60％；和/或，所述第二固形物质在所述石墨层中的质量百分比含量为40～60％；和/或，所述第一活性物质，包括：软碳、硬碳中的至少之一；和/或，所述第二活性物质，包括：人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、钛酸锂中的至少之一；和/或，所述第一导电剂、所述第二导电剂中的至少之一，包括：导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管、金属粉、纤维中至少之一；和/或，所述第一粘结剂、所述第二粘结剂中的至少之一，包括：聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯胶乳、聚四氟乙烯、聚氧化乙烯中至少之一；和/或，所述第一溶剂、所述第二溶剂中的至少之一，包括：去离子水。
可选地，其中，设置有所述导电碳层的所述负极集流体，形成第一负极片；所述第一负极片的面密度为150～170g/m2；和/或，设置有所述石墨层的所述第一负极片，形成第二负极片；所述第二负极片的面密度为80～100g/m2；和/或，所述导电碳层的厚度为10～50μm。
可选地，其中，设置有所述导电碳层的所述负极集流体的表面，包括：所述负极集流体的上表面和/或下表面；和/或，设置有所述石墨层的所述导电碳层的表面，包括：位于所述负极集流体上方的所述导电碳层的表面、和/或位于所述负极集流体下方的所述导电碳层的表面。
可选地，所述导电碳层与所述负极集流体之间的设置方式、和/或所述石墨层与所述导电碳层之间的设置方式，包括：涂覆、贴附中的至少之一。
与上述负极结构相匹配，本实用新型再一方面提供一种锂电池，包括：正极结构；还包括：以上所述的负极结构。
本实用新型的方案，通过在负极集流体上先涂覆一层硬碳(软碳)层，在其基础上再直接涂覆石墨层，有利于大量锂离子的快速嵌入，可以减小电池极化，提升电池的倍率性能和容量发挥。
进一步，本实用新型的方案，通过使硬碳(或软碳)层位于活性物质(例如：石墨层)和集流体(例如：负极集流体1，如铜箔等)之间，增加了锂离子嵌入及电子传输的动力和通道。
进一步，本实用新型的方案，通过在负极活性物质与集流体之间增加一层同时具有良好导电性和三维网状锂离子通道的导电碳层，降低了活性物质与集流体之间的阻抗，且形成锂离子在电解液、石墨、导电碳三层之间的浓度差，有利于锂离子的嵌入，从而增加其容量的发挥及提升倍率性能。
进一步，本实用新型的方案，通过采用双涂层的极片方式，在锂电池电极材料涂层与集流体之间增加一层有导电性和多通道的导电碳层，为电子导电和锂离子脱嵌提供了更便捷的通道和浓度差化，同时减小了活性物质与集流体的界面阻抗，改善锂离子电池的大倍率性能。
由此，本实用新型的方案，通过采用导电碳层和石墨层在负极集流体上形成复合涂层，解决现有技术中以单一层状石墨作为负极活性物质导致锂离子在嵌入负极片时易发生极化现象的问题，从而，克服现有技术中易发生极化现象、影响电池性能和安全性的缺陷，实现不易发生极化现象、且能提升电池性能和安全性的有益效果。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的负极结构(即双涂层负极结构)的一实施例的结构示意图。
结合附图，本实用新型实施例中附图标记如下：
1-负极集流体(例如：铜箔)；2-导电碳层(例如：硬碳和/或软碳层)；3-石墨层。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
传统的锂电池极片结构是石墨与集流体直接接触，石墨层由于取向统一性导致锂离子嵌入的单一方向选择性，且石墨与集流体形成较大阻抗，增加电池的内阻，限制其容量的发挥及倍率性能。
根据本实用新型的实施例，提供了一种负极结构，如图1所示本实用新型的负极结构的一实施例的结构示意图。该负极结构可以包括：负极集流体1、导电碳层2和石墨层3。
其中，所述导电碳层2，设置于所述负极集流体1的表面。所述石墨层3，设置于所述导电碳层2的表面，并与所述导电碳层2形成复合涂层，可以用于使所述负极结构所属锂电池的锂离子以高于设定嵌入速率进行嵌入，和/或使所述锂电池的电子以高于设定传输动力进行传输。
例如：所述导电碳层2和所述石墨层3形成复合涂层。所述复合涂层，设置于所述负极集流体1的表面，可以用于以至少两种导电层，为所述负极结构所属锂电池的锂离子提供设定数量以上的嵌入通道，和/或为所述锂电池的电子提供设定传输动力以上的传输动力。
例如：硬碳(或软碳)由于具有优良的锂离子传输及电子导电性，位于活性物质(例如：石墨层3)和集流体(例如：负极集流体1，如铜箔等)之间，增加了锂离子嵌入及电子传输的动力和通道；由此方法制备的负极可以减小电池极化，提升电池的倍率性能和容量发挥。
例如：在传统的负极活性物质与集流体之间增加一层同时具有良好导电性和三维网状锂离子通道的导电碳层，降低了活性物质(例如：石墨层)与集流体(例如：负极集流体1，如铜箔等)之间的阻抗，且形成锂离子在电解液、石墨、导电碳三层之间的浓度差，有利于锂离子的嵌入，从而增加其容量的发挥及提升倍率性能。
由此，通过在负极集流体与石墨层之间设置导电碳层，可以利用导电碳层和石墨层形成复合涂层，增加锂离子嵌入及电子传输的动力和通道，减小电池极化，提升电池的倍率性能和容量发挥。
可选地，设置有所述导电碳层2的所述负极集流体1，形成第一负极片。所述第一负极片的面密度为150～170g/m2。
例如：所述涂覆有第一浆料涂层的负极片的面密度为150～170g/m2。
由此，通过在负极集流体的表面设置导电碳层，可以获得较大范围的面密度，更有利于锂离子嵌入和电子传输，从而增加电池容量的发挥，并提升电池的倍率性能。
可选地，设置有所述石墨层3的所述第一负极片，即设置有所述导电碳层2和所述石墨层3的所述负极集流体1，形成第二负极片。所述第二负极片的面密度为80～100g/m2。
例如：涂覆有第一浆料涂层和第二浆料涂层的负极片，其面密度为80～100g/m2。
由此，通过在负极集流体表面依次设置导电碳层和石墨层，可以获得能够加快锂离子嵌入和电子嵌入、又能保证负极活性的面密度，且结构简单，制备方式简便，可靠性高。
可选地，所述导电碳层2的厚度为10～50μm。
例如：在负极集流体1上先涂覆一层10～50μm的硬碳(软碳)层作为导电碳层2，在其基础上再直接涂覆传统的石墨层3，形成复合涂层。
由此，通过在负极集流体表面设置10～50μm的导电碳层，可以充分保证锂离子的嵌入和电子的传输，有利于增加电池容量的发挥和电池倍率性能的提升；还可以保证负极结构体积的合理性，有利于提升用户使用的便捷性。
可选地，设置有所述导电碳层2的所述负极集流体1的表面，可以包括：所述负极集流体1的上表面和/或下表面。例如：所述导电碳层2，设置于所述负极集流体1的上表面和/或下表面。
由此，通过将导电碳层设置在负极集流体的上表面、下表面中的至少一个表面，形成第一负极片，可以提升导电碳层在负极集流体表面设置的灵活性和多样性，从而使负极结构适用于不同需求的锂电池，通用性强。
可选地，设置有所述石墨层3的所述导电碳层2的表面，可以包括：位于所述负极集流体1上方的所述导电碳层2的表面、和/或位于所述负极集流体1下方的所述导电碳层2的表面。
由此，通过将石墨层设置于负极集流体与导弹碳层形成的第一负极片的上表面、下表面中的至少一个表面，形成第二负极片，可以提升石墨层在第一负极片表面设置的灵活性和多样性，从而进一步使负极结构适用于不同需求的锂电池，通用性得以进一步提升。
可选地，所述导电碳层2与所述负极集流体1之间的设置方式、和/或所述石墨层3与所述导电碳层2之间的设置方式，可以包括：涂覆、贴附中的至少之一。
由此，通过多种设置方式，有利于提升导电碳层与负极集流体之间、以及石墨层与导电碳层之间设置方式的灵活性和多样性。
在一个可选例子中，所述负极集流体1，可以包括：铝网、铜箔、铜网中的至少之一。
例如：集流体可以包含铝网、铜箔、铜网等中的任意一种或几种的组合。
由此，通过多种形式的负极集流体，可以提升负极集流体的设置灵活性和使用便捷性。
在一个可选例子中，所述导电碳层2，可以包括：第一固形物质和第一溶剂。其中，所述第一固形物质中各组分的质量份数，可以包括：
第一活性物质：90～96份；
第一导电剂：0～3份；
第一粘结剂：2～4份。
在一个可选具体例子中，制备负极导电碳层浆料。其中，制备负极导电碳层浆料的具体操作步骤如下：
步骤11：以第一活性物质：第一导电剂：第一粘结剂＝90～96份：0～3份：2～4份的比例混合搅拌，得到第一混合料。
例如：导电碳层1中各组分的质量份数如下：
第一活性物质：90～96份；
第一导电剂：0～3份；
第一粘结剂：2～4份。
步骤12：在第一混合料中，加入一定量的第一溶剂，并搅拌形成固含量为40～60％的第一浆料涂层(例如：导电碳层2)，涂覆在集流体(例如：负极集流体1)上制成涂覆有第一浆料涂层的负极片。
由此，通过90～96份的第一活性物质、0～3份的第一导电剂、2～4份的第一粘结剂和第一溶剂，制备得到导电碳层，可以增加锂离子嵌入通道和电子传输动力，且可靠性高。
可选地，所述第一固形物质在所述导电碳层2中的质量百分比含量为40～60％。
由此，通过使导电碳层中第一固形物的质量百分比含量达到40～60％，可以保证导电碳层的性能，有利于提升负极结构甚至锂电池的性能。
可选地，所述第一活性物质，可以包括：软碳、硬碳中的至少之一。
例如：硬碳(或软碳)区别于层状石墨，其碳层互相交叉成三维网状结构，通道取向多样，有利于大量锂离子的快速嵌入。
例如：第一层涂覆层(例如：导电碳层2)为硬碳(或软碳)。
例如：第一活性物质包含软碳、硬碳等中的任意一种或几种的组合。
由此，通过多种形式的第一活性物质制备导电碳层，可以提升导电碳层的设置灵活性和使用多样性。
在一个可选例子中，所述石墨层3，可以包括：第二固形物质和第二溶剂。其中，所述第二固形物质中各组分的质量份数，可以包括：
第二活性物质：90～96份；
第二导电剂：0～3份；
第二粘结剂中第一部分：1～2份；
第二粘结剂中第二部分：1.5～2.5份；其中，所述第一部分与所述第二部分，是不同的粘结剂。
在一个可选具体例子中，制备负极石墨层浆料。其中，制备负极石墨层浆料的具体操作步骤如下：
步骤21：以第二活性物质：第二导电剂：第二粘结剂＝以90～96份：0～3份：1～2份的比例混合搅拌，得到第二混合料。
例如：石墨层3中各组分的质量份数如下：
第二活性物质：90～96份；
第二导电剂：0～3份；
第二粘结剂中第一部分：1～2份；
第二粘结剂中第二部分：1.5～2.5份；其中，所述第一部分与所述第二部分，是不同的粘结剂。
步骤22：在第二混合料中，加入一定量的第二溶剂，并搅拌形成固含量为40～60％的第二浆料涂层(例如：石墨层3)，涂覆在第一涂覆层(例如：导电碳层2)上制成涂覆有第一浆料涂层和第二浆料涂层的负极片，得到双涂层的负极极片。
由此，通过90～96份的第二活性物质、0～3份的第二导电剂、1～2份的第一部分和1.5～2.5份的第二部分组成的第二粘结剂、以及第二溶剂，制备得到石墨层，可以保证负极结构的活性，可靠性高。
可选地，所述第二固形物质在所述石墨层3中的质量百分比含量为40～60％。
由此，通过使石墨层中第二固形物的质量百分比含量达到40～60％，可以保证石墨层的活性，进而保证负极结构甚至锂电池的活性。
可选地，所述第二活性物质，包括：人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、钛酸锂中的至少之一。
例如：第二涂覆层(例如：石墨层3)为人造(或天然)石墨。
例如：第二活性物质包含人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、钛酸锂等中的任意一种或几种的组合。
由此，通过多种形式的第二活性物质，有利于提升石墨层配方的多样性和灵活性，进而提升石墨层结构的多样性和灵活性，设置方式灵活，且可以适用于多种需求的负极结构或锂电池，应用范围广，通用性强。
可选地，所述第一导电剂、所述第二导电剂中的至少之一，可以包括：导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管、金属粉、纤维中至少之一。
例如：第一导电剂、第二导电剂中的至少之一，可以包含：导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管、金属粉或纤维等中的任意一种或几种的组合。
例如：第二导电剂可以是与第一导电剂相同的导电剂，第二导电剂也可以是与第一导电剂不相同的导电剂。
由此，通过多种形式的导电剂，可以提升导电剂使用的灵活性和多样性，有利于提升复合涂层制备的灵活性和便捷性。
可选地，所述第一粘结剂、所述第二粘结剂中的至少之一，可以包括：聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯胶乳、聚四氟乙烯、聚氧化乙烯中至少之一。
例如：第一粘结剂、第二粘结剂中的至少之一，可以为：聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纤维素钠(CMC)、丁苯胶乳(SBR)、聚四氟乙烯(PFTE)、聚氧化乙烯(PEO)等中的任意一种或几种的组合。
例如：第二粘结剂可以是与第一粘结剂相同的粘结剂，第二粘结剂也可以是与第一粘结剂不相同的粘结剂。
由此，通过多种形式的粘结剂，可以提升粘结剂使用的灵活性和多样性，有利于提升复合涂层制备的灵活性和便捷性。
可选地，所述第一溶剂、所述第二溶剂中的至少之一，可以包括：去离子水。
例如：第一溶剂、第二溶剂中的至少之一，可以为去离子水。
例如：第二溶剂可以是与第一溶剂相同的溶剂，第二溶剂也可以是与第一溶剂不相同的溶剂。
由此，通过使用去离子水作为溶剂，可以保证负极结构甚至锂电池免受其它溶剂中离子的影响，进而保证负极结构甚至锂电池的容量发挥及倍率性能。
下面通过各实施例对本实用新型的负极结构的配方进行具体说明。
实施例一
本实施例的负极结构中，导电碳层2的第一固形物质中各组分的质量份数，可以包括：
第一活性物质：90份；
第一导电剂：3份；
第一粘结剂：2份。
可选地，所述第一固形物质在所述导电碳层2中的质量百分比含量为40％。
可选地，设置有所述导电碳层2的所述负极集流体1，形成第一负极片。所述第一负极片的面密度为150g/m2。
可选地，所述导电碳层2的厚度为50μm。
进一步地，本实施例的负极结构中，石墨层3的第二固形物中各组分的质量份数，可以包括：
第二活性物质：96份；
第二导电剂：0份；
第二粘结剂中第一部分：2份；
第二粘结剂中第二部分：1.5份；其中，所述第一部分与所述第二部分，是不同的粘结剂。
可选地，所述第二固形物质在所述石墨层3中的质量百分比含量为60％。
可选地，设置有所述石墨层3的所述第一负极片，形成第二负极片；所述第二负极片的面密度为80g/m2。
实施例二
本实施例的负极结构中，导电碳层2的第一固形物质中各组分的质量份数，可以包括：
第一活性物质：96份；
第一导电剂：0份；
第一粘结剂：4份。
可选地，所述第一固形物质在所述导电碳层2中的质量百分比含量为60％。
可选地，设置有所述导电碳层2的所述负极集流体1，形成第一负极片。所述第一负极片的面密度为170g/m2。
可选地，所述导电碳层2的厚度为10μm。
进一步地，本实施例的负极结构中，石墨层3的第二固形物中各组分的质量份数，可以包括：
第二活性物质：90份；
第二导电剂：3份；
第二粘结剂中第一部分：1份；
第二粘结剂中第二部分：2.5份；其中，所述第一部分与所述第二部分，是不同的粘结剂。
可选地，所述第二固形物质在所述石墨层3中的质量百分比含量为40％。
可选地，设置有所述石墨层3的所述第一负极片，形成第二负极片；所述第二负极片的面密度为100g/m2。
实施例三
本实施例的负极结构中，导电碳层2的第一固形物质中各组分的质量份数，可以包括：
第一活性物质：93份；
第一导电剂：1.5份；
第一粘结剂：3份。
可选地，所述第一固形物质在所述导电碳层2中的质量百分比含量为45％。
可选地，设置有所述导电碳层2的所述负极集流体1，形成第一负极片。所述第一负极片的面密度为160g/m2。
可选地，所述导电碳层2的厚度为30μm。
进一步地，本实施例的负极结构中，石墨层3的第二固形物中各组分的质量份数，可以包括：
第二活性物质：93份；
第二导电剂：1.5份；
第二粘结剂中第一部分：1.5份；
第二粘结剂中第二部分：2份；其中，所述第一部分与所述第二部分，是不同的粘结剂。
可选地，所述第二固形物质在所述石墨层3中的质量百分比含量为45％。
可选地，设置有所述石墨层3的所述第一负极片，形成第二负极片；所述第二负极片的面密度为90g/m2。
进一步地，下面通过各具体实施例对本实用新型的负极结构的配方进行具体说
明。
实施例1
本实施例的负极结构中，导电碳层2的第一固形物质中各组分的质量份数，可以包括：
硬碳：95份；
SP：2份；
CMC：1份；
SBR＝2份。
可选地，所述第一固形物质在所述导电碳层2中的质量百分比含量为45％。
可选地，设置有所述导电碳层2的所述负极集流体1，形成第一负极片。所述第一负极片的面密度为160g/m2。
可选地，所述导电碳层2的厚度为35μm。
进一步地，本实施例的负极结构中，石墨层3的第二固形物中各组分的质量份数，可以包括：
人造石墨：94.5份；
SP：2.5份；
CMC：1份；
SBR＝2份。
可选地，设置有所述石墨层3的所述第一负极片，形成第二负极片；所述第二负极片的面密度为90g/m2。
可选地，所述第二固形物质在所述石墨层3中的质量百分比含量为45％。
实施例2
本实施例的负极结构中，导电碳层2的第一固形物质中各组分的质量份数，可以包括：
硬碳：95份；
SP：2份；
CMC：1份；
SBR＝2份。
可选地，所述第一固形物质在所述导电碳层2中的质量百分比含量为50％。
可选地，设置有所述导电碳层2的所述负极集流体1，形成第一负极片。所述第一负极片的面密度为160g/m2。
可选地，所述导电碳层2的厚度为20μm。
进一步地，本实施例的负极结构中，石墨层3的第二固形物中各组分的质量份数，可以包括：
人造石墨：94.5份；
SP：2.5份；
CMC：1份；
SBR＝2份。
可选地，设置有所述石墨层3的所述第一负极片，形成第二负极片；所述第二负极片的面密度为98g/m2。
可选地，所述第二固形物质在所述石墨层3中的质量百分比含量为45％。
实施例3
本实施例的负极结构中，导电碳层2的第一固形物质中各组分的质量份数，可以包括：
硬碳：96份；
VGCF：2份；
CMC：1份；
SBR＝2份。
可选地，所述第一固形物质在所述导电碳层2中的质量百分比含量为45％。
可选地，设置有所述导电碳层2的所述负极集流体1，形成第一负极片。所述第一负极片的面密度为160g/m2。
可选地，所述导电碳层2的厚度为40μm。
进一步地，本实施例的负极结构中，石墨层3的第二固形物中各组分的质量份数，可以包括：
中间相碳微球：95份；
VGCF：2份；
CMC：1份；
SBR＝2份。
可选地，设置有所述石墨层3的所述第一负极片，形成第二负极片；所述第二负极片的面密度为98g/m2。
可选地，所述第二固形物质在所述石墨层3中的质量百分比含量为48％。
可见，上述各实施例，通过在传统的锂电池电极材料涂层与集流体之间增加一层有导电性和多通道的导电碳层，为电子导电和锂离子脱嵌提供了更便捷的通道和浓度差化，同时减小了活性物质与集流体的界面阻抗，改善锂离子电池的大倍率性能。
经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过在负极集流体上先涂覆一层硬碳(软碳)层，在其基础上再直接涂覆石墨层，有利于大量锂离子的快速嵌入，可以减小电池极化，提升电池的倍率性能和容量发挥。
根据本实用新型的实施例，还提供了对应于负极结构的一种负极结构的制备方法。该负极结构的制备方法可以包括：
在步骤S110处，制备所述导电碳层2，将制备得到的所述导电碳层2涂覆于所述负极集流体1的表面，形成第一负极片。
可选地，所述负极集流体1，可以包括：铝网、铜箔、铜网中的至少之一。
例如：集流体可以包含铝网、铜箔、铜网等中的任意一种或几种的组合。
由此，通过多种形式的负极集流体，可以提升负极集流体的设置灵活性和使用便捷性。
在一个可选例子中，在步骤S110中，所述制备所述导电碳层2，可以包括：当所述导电碳层2可以包括第一固形物和第一溶剂时，制备所述第一固形物，并将制备得到的所述第一固形物加入所述第一溶剂中，搅拌形成所述第一固形物的质量百分比含量为40～60％的所需导电碳层。
由此，通过使导电碳层中第一固形物的质量百分比含量达到40～60％，可以保证导电碳层的性能，有利于提升负极结构甚至锂电池的性能。
可选地，所述制备所述第一固形物，可以包括：
将以下各组分按比例混合，并搅拌均匀：
第一活性物质：90～96份；
第一导电剂：0～3份；
第一粘结剂：2～4份。
在一个可选具体例子中，制备负极导电碳层浆料。其中，制备负极导电碳层浆料的具体操作步骤如下：
步骤11：以第一活性物质：第一导电剂：第一粘结剂＝90～96份：0～3份：2～4份的比例混合搅拌，得到第一混合料。
例如：导电碳层1中各组分的质量份数如下：
第一活性物质：90～96份；
第一导电剂：0～3份；
第一粘结剂：2～4份。
步骤12：在第一混合料中，加入一定量的第一溶剂，并搅拌形成固含量为40～60％的第一浆料涂层(例如：导电碳层2)，涂覆在集流体(例如：负极集流体1)上制成涂覆有第一浆料涂层的负极片。
由此，通过90～96份的第一活性物质、0～3份的第一导电剂、2～4份的第一粘结剂和第一溶剂，制备得到导电碳层，可以增加锂离子嵌入通道和电子传输动力，且可靠性高。
更可选地，所述第一活性物质，可以包括：软碳、硬碳中的至少之一。
例如：硬碳(或软碳)区别于层状石墨，其碳层互相交叉成三维网状结构，通道取向多样，有利于大量锂离子的快速嵌入。
例如：第一层涂覆层(例如：导电碳层2)为硬碳(或软碳)。
例如：第一活性物质包含软碳、硬碳等中的任意一种或几种的组合。
由此，通过多种形式的第一活性物质制备导电碳层，可以提升导电碳层的设置灵活性和使用多样性。
在一个可选例子中，所述导电碳层2在所述负极集流体1表面的涂覆厚度为10～50μm。
例如：在负极集流体1上先涂覆一层10～50μm的硬碳(软碳)层作为导电碳层2，在其基础上再直接涂覆传统的石墨层3，形成复合涂层。
由此，通过在负极集流体表面设置10～50μm的导电碳层，可以充分保证锂离子的嵌入和电子的传输，有利于增加电池容量的发挥和电池倍率性能的提升；还可以保证负极结构体积的合理性，有利于提升用户使用的便捷性。
在一个可选例子中，所述第一负极片的面密度为150～170g/m2。
例如：所述涂覆有第一浆料涂层的负极片的面密度为150～170g/m2。
由此，通过在负极集流体的表面设置导电碳层，可以获得较大范围的面密度，更有利于锂离子嵌入和电子传输，从而增加电池容量的发挥，并提升电池的倍率性能。
在步骤S120处，制备所述石墨层3，将制备得到的所述石墨层3涂覆于所述第一负极片中所述导电碳层2的表面，形成第二负极片。
例如：硬碳(或软碳)由于具有优良的锂离子传输及电子导电性，位于活性物质(例如：石墨层3)和集流体(例如：负极集流体1，如铜箔等)之间，增加了锂离子嵌入及电子传输的动力和通道；由此方法制备的负极可以减小电池极化，提升电池的倍率性能和容量发挥。
例如：在传统的负极活性物质与集流体之间增加一层同时具有良好导电性和三维网状锂离子通道的导电碳层，降低了活性物质(例如：石墨层)与集流体(例如：负极集流体1，如铜箔等)之间的阻抗，且形成锂离子在电解液、石墨、导电碳三层之间的浓度差，有利于锂离子的嵌入，从而增加其容量的发挥及提升倍率性能。
由此，通过在负极集流体与石墨层之间设置导电碳层，可以利用导电碳层和石墨层形成复合涂层，增加锂离子嵌入及电子传输的动力和通道，减小电池极化，提升电池的倍率性能和容量发挥。
在一个可选例子中，在步骤S120中，制备所述石墨层3，可以包括：当所述石墨层3可以包括第二固形物和第二溶剂时，制备所述第二固形物，并将制备得到的所述第二固形物加入所述第二溶剂中，搅拌形成所述第二固形物的质量百分比含量为40～60％的所需石墨层。
由此，通过使石墨层中第二固形物的质量百分比含量达到40～60％，可以保证石墨层的活性，进而保证负极结构甚至锂电池的活性。
可选地，所述制备所述第二固形物，可以包括：
将以下各组分按比例混合，并搅拌均匀：
第二活性物质：90～96份；
第二导电剂：0～3份；
第二粘结剂中第一部分：1～2份；
第二粘结剂中第二部分：1.5～2.5份；其中，所述第一部分与所述第二部分，是不同的粘结剂。
在一个可选具体例子中，制备负极石墨层浆料。其中，制备负极石墨层浆料的具体操作步骤如下：
步骤21：以第二活性物质：第二导电剂：第二粘结剂＝以90～96份：0～3份：1～2份的比例混合搅拌，得到第二混合料。
例如：石墨层3中各组分的质量份数如下：
第二活性物质：90～96份；
第二导电剂：0～3份；
第二粘结剂中第一部分：1～2份；
第二粘结剂中第二部分：1.5～2.5份；其中，所述第一部分与所述第二部分，是不同的粘结剂。
步骤22：在第二混合料中，加入一定量的第二溶剂，并搅拌形成固含量为40～60％的第二浆料涂层(例如：石墨层3)，涂覆在第一涂覆层(例如：导电碳层2)上制成涂覆有第一浆料涂层和第二浆料涂层的负极片，得到双涂层的负极极片。
由此，通过90～96份的第二活性物质、0～3份的第二导电剂、1～2份的第一部分和1.5～2.5份的第二部分组成的第二粘结剂、以及第二溶剂，制备得到石墨层，可以保证负极结构的活性，可靠性高。
更可选地，所述第二活性物质，可以包括：人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、钛酸锂中的至少之一。
例如：第二涂覆层(例如：石墨层3)为人造(或天然)石墨。
例如：第二活性物质包含人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、钛酸锂等中的任意一种或几种的组合。
由此，通过多种形式的第二活性物质，有利于提升石墨层配方的多样性和灵活性，进而提升石墨层结构的多样性和灵活性，设置方式灵活，且可以适用于多种需求的负极结构或锂电池，应用范围广，通用性强。
更可选地，所述第一导电剂、所述第二导电剂中的至少之一，包含：导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管、金属粉、纤维中至少之一。
例如：第一导电剂、第二导电剂中的至少之一，可以包含：导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管、金属粉或纤维等中的任意一种或几种的组合。
例如：第二导电剂可以是与第一导电剂相同的导电剂，第二导电剂也可以是与第一导电剂不相同的导电剂。
由此，通过多种形式的导电剂，可以提升导电剂使用的灵活性和多样性，有利于提升复合涂层制备的灵活性和便捷性。
更可选地，所述第一粘结剂、所述第二粘结剂中的至少之一，可以包括：聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯胶乳、聚四氟乙烯、聚氧化乙烯中至少之一。
例如：第一粘结剂、第二粘结剂中的至少之一，可以为：聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纤维素钠(CMC)、丁苯胶乳(SBR)、聚四氟乙烯(PFTE)、聚氧化乙烯(PEO)等中的任意一种或几种的组合。
例如：第二粘结剂可以是与第一粘结剂相同的粘结剂，第二粘结剂也可以是与第一粘结剂不相同的粘结剂。
由此，通过多种形式的粘结剂，可以提升粘结剂使用的灵活性和多样性，有利于提升复合涂层制备的灵活性和便捷性。
更可选地，所述第一溶剂、所述第二溶剂中的至少之一，可以包括：去离子水。
例如：第一溶剂、第二溶剂中的至少之一，可以为去离子水。
例如：第二溶剂可以是与第一溶剂相同的溶剂，第二溶剂也可以是与第一溶剂不相同的溶剂。
由此，通过使用去离子水作为溶剂，可以保证负极结构甚至锂电池免受其它溶剂中离子的影响，进而保证负极结构甚至锂电池的容量发挥及倍率性能。
在一个可选例子中，所述第二负极片的面密度为80～100g/m2。
例如：涂覆有第一浆料涂层和第二浆料涂层的负极片，其面密度为80～100g/m2。
由此，通过在负极集流体表面依次设置导电碳层和石墨层，可以获得能够加快锂离子嵌入和电子嵌入、又能保证负极活性的面密度，且结构简单，制备方式简便，可靠性高。
在一个可选例子中，所述步骤S110将制备得到的所述导电碳层2涂覆于所述负极集流体1的表面、和/或所述步骤S120中将制备得到的所述石墨层3涂覆于所述第一负极片中所述导电碳层2的表面的涂覆方式，可以包括：采用涂布机进行涂布。
例如：两层涂层均可以采用常规的涂布机进行常规涂布，控制其涂层厚度。
由此，通过采用涂布机对导电碳层、石墨层等进行涂布，有利于提升涂覆均匀性，还可以提升厚度控制的便捷性和可靠性。
下面通过各实施例对本实用新型的负极结构的制备方法进行具体说明。
实施例一
本实施例的负极结构中，将以下各组分按比例混合，并搅拌均匀，制得导电碳层2中的第一固形物质：
第一活性物质：90份；
第一导电剂：3份；
第一粘结剂：2份。
可选地，将制备得到的所述第一固形物加入所述第一溶剂中，搅拌形成所述第一固形物的质量百分比含量为40％的所需导电碳层。
可选地，设置有所述导电碳层2的所述负极集流体1，形成第一负极片。所述第一负极片的面密度为150g/m2。
可选地，所述导电碳层2的厚度为50μm。
进一步地，本实施例的负极结构中，将以下各组分按比例混合，并搅拌均匀，制得石墨层3中的第二固形物：
第二活性物质：96份；
第二导电剂：0份；
第二粘结剂中第一部分：2份；
第二粘结剂中第二部分：1.5份；其中，所述第一部分与所述第二部分，是不同的粘结剂。
可选地，将制备得到的所述第二固形物加入所述第二溶剂中，搅拌形成所述第二固形物的质量百分比含量为60％的所需石墨层。
可选地，设置有所述石墨层3的所述第一负极片，形成第二负极片；所述第二负极片的面密度为80g/m2。
实施例二
本实施例的负极结构中，将以下各组分按比例混合，并搅拌均匀，制得导电碳层2中的第一固形物质：
第一活性物质：96份；
第一导电剂：0份；
第一粘结剂：4份。
可选地，将制备得到的所述第一固形物加入所述第一溶剂中，搅拌形成所述第一固形物的质量百分比含量为60％的所需导电碳层。
可选地，设置有所述导电碳层2的所述负极集流体1，形成第一负极片。所述第一负极片的面密度为170g/m2。
可选地，所述导电碳层2的厚度为10μm。
进一步地，本实施例的负极结构中，将以下各组分按比例混合，并搅拌均匀，制得石墨层3中的第二固形物：
第二活性物质：90份；
第二导电剂：3份；
第二粘结剂中第一部分：1份；
第二粘结剂中第二部分：2.5份；其中，所述第一部分与所述第二部分，是不同的粘结剂。
可选地，将制备得到的所述第二固形物加入所述第二溶剂中，搅拌形成所述第二固形物的质量百分比含量为40％的所需石墨层。
可选地，设置有所述石墨层3的所述第一负极片，形成第二负极片；所述第二负极片的面密度为100g/m2。
实施例三
本实施例的负极结构中，将以下各组分按比例混合，并搅拌均匀，制得导电碳层2中的第一固形物质：
第一活性物质：93份；
第一导电剂：1.5份；
第一粘结剂：3份。
可选地，将制备得到的所述第一固形物加入所述第一溶剂中，搅拌形成所述第一固形物的质量百分比含量为45％的所需导电碳层。
可选地，设置有所述导电碳层2的所述负极集流体1，形成第一负极片。所述第一负极片的面密度为160g/m2。
可选地，所述导电碳层2的厚度为30μm。
进一步地，本实施例的负极结构中，将以下各组分按比例混合，并搅拌均匀，制得石墨层3中的第二固形物：
第二活性物质：93份；
第二导电剂：1.5份；
第二粘结剂中第一部分：1.5份；
第二粘结剂中第二部分：2份；其中，所述第一部分与所述第二部分，是不同的粘结剂。
可选地，将制备得到的所述第二固形物加入所述第二溶剂中，搅拌形成所述第二固形物的质量百分比含量为45％的所需石墨层。
可选地，设置有所述石墨层3的所述第一负极片，形成第二负极片；所述第二负极片的面密度为90g/m2。
进一步地，下面通过各具体实施例对本实用新型的负极结构的制备方法进行具体
说明。
实施例1
本实施例的负极结构中，将以下各组分按比例混合，并搅拌均匀，制得导电碳层2中的第一固形物质：
硬碳：95份；
SP：2份；
CMC：1份；
SBR＝2份。
可选地，将制备得到的所述第一固形物加入所述第一溶剂中，搅拌形成所述第一固形物的质量百分比含量为45％的所需导电碳层。
可选地，设置有所述导电碳层2的所述负极集流体1，形成第一负极片。所述第一负极片的面密度为160g/m2。
可选地，所述导电碳层2的厚度为35μm。
进一步地，本实施例的负极结构中，将以下各组分按比例混合，并搅拌均匀，制得石墨层3中的第二固形物：
人造石墨：94.5份；
SP：2.5份；
CMC：1份；
SBR＝2份。
可选地，设置有所述石墨层3的所述第一负极片，形成第二负极片；所述第二负极片的面密度为90g/m2。
可选地，将制备得到的所述第二固形物加入所述第二溶剂中，搅拌形成所述第二固形物的质量百分比含量为45％的所需石墨层。
实施例2
本实施例的负极结构中，将以下各组分按比例混合，并搅拌均匀，制得导电碳层2中的第一固形物质：
硬碳：95份；
SP：2份；
CMC：1份；
SBR＝2份。
可选地，将制备得到的所述第一固形物加入所述第一溶剂中，搅拌形成所述第一固形物的质量百分比含量为50％的所需导电碳层。
可选地，设置有所述导电碳层2的所述负极集流体1，形成第一负极片。所述第一负极片的面密度为160g/m2。
可选地，所述导电碳层2的厚度为20μm。
进一步地，本实施例的负极结构中，将以下各组分按比例混合，并搅拌均匀，制得石墨层3中的第二固形物：
人造石墨：94.5份；
SP：2.5份；
CMC：1份；
SBR＝2份。
可选地，设置有所述石墨层3的所述第一负极片，形成第二负极片；所述第二负极片的面密度为98g/m2。
可选地，将制备得到的所述第二固形物加入所述第二溶剂中，搅拌形成所述第二固形物的质量百分比含量为45％的所需石墨层。
实施例3
本实施例的负极结构中，将以下各组分按比例混合，并搅拌均匀，制得导电碳层2中的第一固形物质：
硬碳：96份；
VGCF：2份；
CMC：1份；
SBR＝2份。
可选地，将制备得到的所述第一固形物加入所述第一溶剂中，搅拌形成所述第一固形物的质量百分比含量为45％的所需导电碳层。
可选地，设置有所述导电碳层2的所述负极集流体1，形成第一负极片。所述第一负极片的面密度为160g/m2。
可选地，所述导电碳层2的厚度为40μm。
进一步地，本实施例的负极结构中，将以下各组分按比例混合，并搅拌均匀，制得石墨层3中的第二固形物：
中间相碳微球：95份；
VGCF：2份；
CMC：1份；
SBR＝2份。
可选地，设置有所述石墨层3的所述第一负极片，形成第二负极片；所述第二负极片的面密度为98g/m2。
可选地，将制备得到的所述第二固形物加入所述第二溶剂中，搅拌形成所述第二固形物的质量百分比含量为48％的所需石墨层。
可见，上述各实施例，通过在传统的锂电池电极材料涂层与集流体之间增加一层有导电性和多通道的导电碳层，为电子导电和锂离子脱嵌提供了更便捷的通道和浓度差化，同时减小了活性物质与集流体的界面阻抗，改善锂离子电池的大倍率性能。
下面提供对比例，以与上述各具体实施例进行对比和验证，进一步说明本实用新
型中负极结构甚至锂电池的电池容量、倍率性能等特性。
对比例1
采用常规的只含有活性物质层的极片制作工艺制作正负极极片，经过后续装配注液活化过程装配成锂离子电池。
可选地，可以将上述各具体实施例(例如：实施例1-3)及对比例1制得的锂离子电池用1C充满电后，再分别在0.2C、0.5C、1C、2C、3C、5C的倍率下充电，记录其各个放电倍率下的容量保持率(例如：以0.2C放电的容量为100％，充放电的环境温度为25±5℃)。其中，实施例1-3以及对比例1制作的锂离子电池倍率性能测试结果见表1。
表1：锂离子电池倍率性能测试结果
| 0.2C | 0.5C | 1C | 2C | 3C | 5C | |
| 实施例1 | 100％ | 99.3％ | 98.2％ | 95.3％ | 91.4％ | 88％ |
| 实施例2 | 100％ | 98.6％ | 97.4 | 94.1％ | 90.8％ | 86.2％ |
| 实施例3 | 100％ | 98.4％ | 96.8％ | 93.2％ | 89.4％ | 84.6％ |
| 对比例1 | 100％ | 98.4％ | 95.3％ | 86.4％ | 78.4％ | 64.4％ |
可见，从表1的测试结果来看，在放电倍率较小的情况下(如0.2C/0.5C)，传统电池与双涂层极片电池放电保持率差别不大，但当放电倍率增大至1C/2C/3C/5C时，双涂层极片的放电保持率明显优于传统的电池，并且随着放电倍率进一步地增大，双涂层极片的优势体现得更加彻底。
由此，通过在传统的锂电池电极材料涂层与集流体之间增加一层有导电性和多通道的导电碳层，此碳层为电子导电和锂离子脱嵌提供了更便捷的通道和浓度差化，同时减小了活性物质与集流体的界面阻抗，改善锂离子电池的大倍率性能。
由于本实施例的负极结构的制备方法所实现的处理及功能基本相应于前述图1所示的负极结构的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本实用新型的技术方案，通过使硬碳(或软碳)层位于活性物质(例如：石墨层)和集流体(例如：负极集流体1，如铜箔等)之间，增加了锂离子嵌入及电子传输的动力和通道。
根据本实用新型的实施例，还提供了对应于负极结构的一种锂电池。该锂电池可以包括：正极结构。还可以包括：以上所述的负极结构。
在一个可选实施方式中，本实用新型提出一种双层涂覆负极活性物质的方法来制备负极，在负极集流体1上先涂覆一层10～50μm的硬碳(软碳)层作为导电碳层2，在其基础上再直接涂覆传统的石墨层3，形成复合涂层。
在一个可选例子中，两层涂层均可以采用常规的涂布机进行常规涂布，控制其涂层厚度。硬碳(或软碳)由于具有优良的锂离子传输及电子导电性，位于活性物质(例如：石墨层3)和集流体(例如：负极集流体1，如铜箔等)之间，增加了锂离子嵌入及电子传输的动力和通道；由此方法制备的负极可以减小电池极化，提升电池的倍率性能和容量发挥。
其中，硬碳(或软碳)区别于层状石墨，其碳层互相交叉成三维网状结构，通道取向多样，有利于大量锂离子的快速嵌入。
可见，本实用新型在传统的负极活性物质与集流体之间增加一层同时具有良好导电性和三维网状锂离子通道的导电碳层，降低了活性物质(例如：石墨层)与集流体(例如：负极集流体1，如铜箔等)之间的阻抗，且形成锂离子在电解液、石墨、导电碳三层之间的浓度差，有利于锂离子的嵌入，从而增加其容量的发挥及提升倍率性能。
在一个可选实施方式中，本实用新型采用一种双层涂覆负极的方法制备锂电池负极片，第一层涂覆层(例如：导电碳层2)为硬碳(或软碳)，第二涂覆层(例如：石墨层3)为人造(或天然)石墨。
在一个可选例子中，本实用新型采用双层涂覆负极的制备锂电池的方法，其具体操作步骤如下：
步骤1：制备负极导电碳层浆料。其中，制备负极导电碳层浆料的具体操作步骤如下：
步骤11：以第一活性物质：第一导电剂：第一粘结剂＝90～96份：0～3份：2～4份的比例混合搅拌，得到第一混合料。
例如：导电碳层1中各组分的质量份数如下：
第一活性物质：90～96份；
第一导电剂：0～3份；
第一粘结剂：2～4份。
可选地，第一活性物质包含软碳、硬碳等中的任意一种或几种的组合。
步骤12：在第一混合料中，加入一定量的第一溶剂，并搅拌形成固含量为40～60％的第一浆料涂层(例如：导电碳层2)，涂覆在集流体(例如：负极集流体1)上制成涂覆有第一浆料涂层的负极片。
可选地，集流体可以包含铝网、铜箔、铜网等中的任意一种或几种的组合。
可选地，所述涂覆有第一浆料涂层的负极片的面密度为150～170g/m2。
步骤2：制备负极石墨层浆料。其中，制备负极石墨层浆料的具体操作步骤如下：
步骤21：以第二活性物质：第二导电剂：第二粘结剂中第一部分：第二粘结剂中第二部分＝以90～96份：0～3份：1～2份：1.5～2.5份的比例混合搅拌，得到第二混合料。其中，第二粘结剂中第一部分与第二粘结剂中第二部分，是不同的粘结剂。
例如：石墨层3中各组分的质量份数如下：
第二活性物质：90～96份；
第二导电剂：0～3份；
第二粘结剂中第一部分：1～2份；
第二粘结剂中第二部分：1.5～2.5份；其中，所述第一部分与所述第二部分，是不同的粘结剂。
可选地，第二活性物质包含人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、钛酸锂等中的任意一种或几种的组合。
可选地，第一导电剂、第二导电剂中的至少之一，可以包含：导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管、金属粉或纤维等中的任意一种或几种的组合。
其中，第二导电剂可以是与第一导电剂相同的导电剂，第二导电剂也可以是与第一导电剂不相同的导电剂。
可选地，第一粘结剂、第二粘结剂中的至少之一，可以为：聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纤维素钠(CMC)、丁苯胶乳(SBR)、聚四氟乙烯(PFTE)、聚氧化乙烯(PEO)等中的任意一种或几种的组合。
其中，第二粘结剂可以是与第一粘结剂相同的粘结剂，第二粘结剂也可以是与第一粘结剂不相同的粘结剂。
步骤22：在第二混合料中，加入一定量的第二溶剂，并搅拌形成固含量为40～60％的第二浆料涂层(例如：石墨层3)，涂覆在第一涂覆层(例如：导电碳层2)上制成涂覆有第一浆料涂层和第二浆料涂层的负极片，得到双涂层的负极极片。
可选地，第一溶剂、第二溶剂中的至少之一，可以为去离子水。
其中，第二溶剂可以是与第一溶剂相同的溶剂，第二溶剂也可以是与第一溶剂不相同的溶剂。
可选地，涂覆有第一浆料涂层和第二浆料涂层的负极片，其面密度为80～100g/m2。
步骤3：将双涂层的负极片与常规正极片装配，流入下一工序最终制作锂离子电池。
下面通过各具体实施例对本实用新型的锂电池的制备方法进行具体说明。
实施例1
先将硬碳：SP：CMC：SBR＝95份：2份：1份：2份的比例混合搅拌，加入一定量的溶剂搅拌形成固含量为45％的第一浆料涂层，涂覆在集流体上制成负极片，面密度为160g/m2。再以人造石墨：SP：CMC：SBR＝94.5份：2.5份：1份：2份的比例混合搅拌，加入一定量的溶剂搅拌形成固含量为45％的第二浆料涂层，涂覆在第一涂覆层上制成负极片，面密度为90g/m2，得到双涂层的负极极片，将双涂层的负极片与常规正极片装配，流入下一工序最终制作锂离子电池。
其中，SP(Super P，超细碳粉)，纳米级的，用来做电极材料的导电剂。CMC(羧甲基纤维素钠)，用作锂电池粘结剂。SBR(styrene butadiene rubber，丁苯橡胶)，用作锂电池负极粘结剂。
实施例2
先将软碳：SP：CMC：SBR＝95份：2份：1份：2份的比例混合搅拌，加入一定量的溶剂搅拌形成固含量为50％的第一浆料涂层，涂覆在集流体上制成负极片，面密度为160g/m2。再以人造石墨：SP：CMC：SBR＝94.5份：2.5份：1份：2份的比例混合搅拌，加入一定量的溶剂搅拌形成固含量为45％的第二浆料涂层，涂覆在第一涂覆层上制成负极片，面密度为98g/m2，得到双涂层的负极极片，将双涂层的负极片与常规正极片装配，流入下一工序最终制作锂离子电池。
实施例3
先将硬碳：VGCF：CMC：SBR＝96份：2份：1份：2份的比例混合搅拌，加入一定量的溶剂搅拌形成固含量为45％的第一浆料涂层，涂覆在集流体上制成负极片，面密度为160g/m2。再以中间相碳微球：VGCF：CMC：SBR＝95份：2份：1份：2份的比例混合搅拌，加入一定量的溶剂搅拌形成固含量为48％的第二浆料涂层，涂覆在第一涂覆层上制成负极片，面密度为98g/m2，得到双涂层的负极极片，将双涂层的负极片与常规正极片装配，流入下一工序最终制作锂离子电池。
其中，VGCF(碳纤维)，用作锂电池的导电剂。
对比例1
采用常规的只含有活性物质层的极片制作工艺制作正负极极片，经过后续装配注液活化过程装配成锂离子电池。
将实施例1-3及对比例1制得的锂离子电池用1C充满电后，再分别在0.2C、0.5C、1C、2C、3C、5C的倍率下充电，记录其各个放电倍率下的容量保持率(例如：以0.2C放电的容量为100％，充放电的环境温度为25±5℃)。
其中，一般充放电电流的大小常用充放电倍率来表示，即：充放电倍率＝充放电电流/额定容量。例如：额定容量为100mAh的电池用20mA放电时，其放电倍率为0.2C。电池放电C率，1C、2C、0.2C是电池放电速率：表示放电快慢的一种量度。所用的容量1小时放电完毕，称为1C放电；5小时放电完毕，则称为1/5＝0.2C放电。一般可以通过不同的放电电流来检测电池的容量。对于24AH电池来说，2C放电电流为48A，0.5C放电电流为12A。
实施例1-3以及比较例1制作的锂离子电池倍率性能测试结果见表1。
表1：锂离子电池倍率性能测试结果
| 0.2C | 0.5C | 1C | 2C | 3C | 5C | |
| 实施例1 | 100％ | 99.3％ | 98.2％ | 95.3％ | 91.4％ | 88％ |
| 实施例2 | 100％ | 98.6％ | 97.4 | 94.1％ | 90.8％ | 86.2％ |
| 实施例3 | 100％ | 98.4％ | 96.8％ | 93.2％ | 89.4％ | 84.6％ |
| 对比例1 | 100％ | 98.4％ | 95.3％ | 86.4％ | 78.4％ | 64.4％ |
从表1的测试结果来看，在放电倍率较小的情况下(如0.2C/0.5C)，传统电池与双涂层极片电池放电保持率差别不大，但当放电倍率增大至1C/2C/3C/5C时，双涂层极片的放电保持率明显优于传统的电池，并且随着放电倍率进一步地增大，双涂层极片的优势体现得更加彻底。
可见，本实用新型的采用双涂层的极片方式，在传统的锂电池电极材料涂层与集流体之间增加一层有导电性和多通道的导电碳层，此碳层为电子导电和锂离子脱嵌提供了更便捷的通道和浓度差化，同时减小了活性物质与集流体的界面阻抗，改善锂离子电池的大倍率性能。
其中，此双涂层的涂布方式采用常规设备及工艺，通过配方和工艺控制制作，方法简单易行，易于进行生产的转化，低成本高收益。
由于本实施例的锂电池所实现的处理及功能基本相应于前述负极结构的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本实用新型的技术方案，通过在负极活性物质与集流体之间增加一层同时具有良好导电性和三维网状锂离子通道的导电碳层，降低了活性物质与集流体之间的阻抗，且形成锂离子在电解液、石墨、导电碳三层之间的浓度差，有利于锂离子的嵌入，从而增加其容量的发挥及提升倍率性能。
根据本实用新型的实施例，还提供了对应于锂电池的一种锂电池的制备方法。该锂电池的制备方法可以包括：
步骤S210，采用以上所述的负极结构的制备方法，制备得到所需负极结构。
步骤S220，将制备得到的所述负极结构，与所述正极结构装配，形成装配结构。
步骤S230，基于所述装配结构，制备得到所需锂电池。
例如：将双涂层的负极片与常规正极片装配，流入下一工序最终制作锂离子电池。
由此，通过基于上述的负极制备方法制备得到的负极结构，进一步制备得到所需锂电池，可以增加锂离子嵌入及电子传输的动力和通道，减小电池极化，提升电池的倍率性能和容量发挥。
由于本实施例的锂电池的制备方法所实现的处理及功能基本相应于前述锂电池的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本实用新型的技术方案，通过采用双涂层的极片方式，在锂电池电极材料涂层与集流体之间增加一层有导电性和多通道的导电碳层，为电子导电和锂离子脱嵌提供了更便捷的通道和浓度差化，同时减小了活性物质与集流体的界面阻抗，改善锂离子电池的大倍率性能。
综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。
Claims (6)
1.一种负极结构，其特征在于，包括：负极集流体(1)、导电碳层(2)和石墨层(3)；其中，
所述导电碳层(2)，设置于所述负极集流体(1)的表面；
所述石墨层(3)，设置于所述导电碳层(2)的表面，并与所述导电碳层(2)形成复合涂层。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，其中，
所述负极集流体(1)，包括：铝网、铜箔、铜网中的至少之一。
3.根据权利要求1或2所述的结构，其特征在于，其中，
设置有所述导电碳层(2)的所述负极集流体(1)，形成第一负极片；所述第一负极片的面密度为150～170g/m2；和/或，
设置有所述石墨层(3)的所述第一负极片，形成第二负极片；所述第二负极片的面密度为80～100g/m2；
和/或，
所述导电碳层(2)的厚度为10～50μm。
4.根据权利要求1或2所述的结构，其特征在于，其中，
设置有所述导电碳层(2)的所述负极集流体(1)的表面，包括：所述负极集流体(1)的上表面和/或下表面；
和/或，
设置有所述石墨层(3)的所述导电碳层(2)的表面，包括：位于所述负极集流体(1)上方的所述导电碳层(2)的表面、和/或位于所述负极集流体(1)下方的所述导电碳层(2)的表面。
5.根据权利要求1或2所述的结构，其特征在于，所述导电碳层(2)与所述负极集流体(1)之间的设置方式、和/或所述石墨层(3)与所述导电碳层(2)之间的设置方式，包括：涂覆、贴附中的至少之一。
6.一种锂电池，其特征在于，包括：正极结构；
还包括：如权利要求1-5中任一项所述的负极结构。
Priority Applications (1)
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| CN201721425172.9U CN207705303U (zh) | 2017-10-31 | 2017-10-31 | 一种负极结构及锂电池 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114156437A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-03-08 | 浙江南都电源动力股份有限公司 | 一种高面密度锂电池负极片及制备方法与锂电池 |
-
2017
- 2017-10-31 CN CN201721425172.9U patent/CN207705303U/zh active Active
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114156437A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-03-08 | 浙江南都电源动力股份有限公司 | 一种高面密度锂电池负极片及制备方法与锂电池 |
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