负极极片及锂离子电池的制作方法

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种负极极片及锂离子电池。

背景技术：

随着锂离子电池的普及程度越来越高，应用范围越来越广，人们普遍对锂离子电池的低温性能、功率性能以及快速充电能力提出了更高的要求。一般来说要解决这样的问题通常有两种方案。一种方案是更换电化学体系的设计，包括正极片、负极片、电解液。但是关键材料的重新设计涉及到大量工艺技术的匹配，项目开发过程漫长，人力成本投入高，风险很大。另一种方案是降低极片活性物质的涂布重量以及压实密度。但是降低活性物质的涂布重量以及压实密度很大程度上牺牲了电池的能量密度。

技术实现要素：

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种负极极片及锂离子电池，其能迅速改善锂离子电池的低温性能、功率性能以及大电流快充充电循环性能。

为了达到上述目的，在本发明的一方面，本发明提供了一种负极极片，其包括：负极集流体；以及负极膜片，形成于所述负极集流体的一侧或两侧。所述负极膜片包括：内侧活性物质层，位于所述负极集流体上并与所述负极集流体相邻，包含能够脱嵌锂离子的负极活性物质；以及外侧功能层，位于所述内侧活性物质层上且位于所述负极膜片的最远离所述负极集流体的一侧，所述外侧功能层包括superp以及粘结剂，且不包含能够脱嵌锂离子的负极活性物质。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种锂离子电池，其包括根据本发明一方面所述的负极极片。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明的负极极片改善了极片界面电子传导与离子传导，改善了负极极片的孔道分布，因此能在基本不牺牲能量密度的情况下很大程度提高锂离子电池的低温性能、功率性能以及大电流快充充电循环性能。

本发明的负极极片的制备方法简单、成本低廉、易于量产，有极大的经济效益。

本发明的负极极片适用于高功率电芯以及有快充需求的电芯。

附图说明

图1为本发明的负极极片的结构示意图，其中，1为负极集流体，2为内侧活性物质层，3为外侧功能层。

图2为实施例1-5与对比例1-3的锂离子电池的循环测试曲线。

图3为实施例1-5与对比例1-3的锂离子电池的低温放电直流电阻。

具体实施方式

下面详细说明根据本发明的负极极片及锂离子电池。

首先说明根据本发明第一方面的负极极片。

参照图1，根据本发明第一方面的负极极片，包括：负极集流体1；以及负极膜片，形成于所述负极集流体的一侧或两侧。所述负极膜片包括：内侧活性物质层2，位于所述负极集流体1上并与所述负极集流体1相邻，包含能够脱嵌锂离子的负极活性物质；以及外侧功能层3，位于所述内侧活性物质层2上且位于所述负极膜片的最远离所述负极集流体1的一侧，所述外侧功能层3包括superp以及粘结剂，且不包含能够脱嵌锂离子的负极活性物质。负极集流体1是用于传输电荷的导体，可为铜等金属箔。

在根据本发明第一方面所述的负极极片中，外侧功能层3中的superp是锂离子电池常用的导电剂，其与活性材料有很好的接触性能和电子传导性能，因此外侧功能层3能有效改善极片界面电子传导，从而提高锂离子电池的动力学性能。

在根据本发明第一方面所述的负极极片中，superp的表面具有较高的活性，具有很好的电解液浸润性，相比活性材料其吸收电解液的能力更强，因 此外侧功能层3还能有效改善极片界面离子传导，从而提高锂离子电池的动力学性能。

在根据本发明第一方面所述的负极极片中，对传统的负极极片来说，含有石墨负极活性物质的活性物质层在过辊冷压时由于压力传导不均衡导致极片接近表面层的地方过压，从而孔道大量压死，在大倍率电流下的极化增大。而superp是无定形碳材料，硬度高，在过辊冷压时可缓冲压力传导，改善负极极片的孔道结构，降低大倍率电流下的液相极化，从而提高锂离子电池的动力学性能。

在根据本发明第一方面所述的负极极片中，所述外侧功能层3中的粘结剂选自羧甲基纤维素钠(cmc)、la水性粘结剂以及sbr中的一种或几种。所述la水性粘结剂可为la-133。

在根据本发明第一方面所述的负极极片中，superp在所述外侧功能层3中的重量百分比为40％～69％。

在根据本发明第一方面所述的负极极片中，所述外侧功能层3可包括superp、cmc以及la-133，三者的重量百分比为(40％～69％):(1％～10％):(30％～50％)。

在根据本发明第一方面所述的负极极片中，所述外侧功能层3可包括superp、cmc以及sbr，三者的重量百分比为(40％～69％):(1％～10％):(30％～50％)。

在根据本发明第一方面所述的负极极片中，所述外侧功能层3的厚度为0.2μm～10μm。

在根据本发明第一方面所述的负极极片中，所述负极活性物质至少包含石墨。具体地，所述负极活性物质可选自石墨。或者所述负极活性物质可选自：石墨；以及硅基氮化物、硅基氧化物、硅基卤化物、硅基合金、锡基氮化物、锡基氧化物、锡基卤化物、锡基合金、钛基氮化物、钛基氧化物、钛基合金中的一种或几种。

在根据本发明第一方面所述的负极极片中，所述负极膜片包括至少一层内侧活性物质层2。

在根据本发明第一方面所述的负极极片中，所述内侧活性物质层2还包含粘结剂以及导电剂。所述粘结剂可选自羧甲基纤维素钠(cmc)、la水 性粘结剂以及sbr中的一种或几种。所述la水性粘结剂可为la-133。所述导电剂可选自superp、导电炭黑等。

其次说明根据本发明第二方面的锂离子电池。

根据本发明第二方面的锂离子电池，包括根据本发明第一方面所述的负极极片。

下面结合实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。

实施例1

(1)负极极片的制备：将负极活性物质石墨、cmc、superp、la-133按重量比94.5％:2％:0.4％:3.1％加入去离子水中混合并搅拌均匀，得到具有一定流动性的活性物质层浆料，将该浆料均匀涂布在负极集流体(厚度为9μm的电解铜箔)的两面，烘干后形成内侧活性物质层。将superp、cmc、la-133按重量比65％:2％:33％加入去离子水中混合并搅拌均匀，得到具有一定流动性的功能层浆料，将该浆料均匀涂布在内侧活性物质层的表面，厚度为2μm，烘干冷压后制成负极极片。

(2)正极极片的制备：将ncm333、superp、聚偏氟乙烯(pvdf)按重量比94％:3％:3％加入到n-甲基吡咯烷酮(nmp)中混合并搅拌均匀，得到具有一定流动性的正极浆料，将正极浆料均匀涂布在正极集流体(厚度为14μm的铝箔)上，烘干冷压后制成正极极片。

(3)电解液的制备：将有机溶剂碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二甲酯(dmc)和碳酸甲乙酯(emc)按质量比ec:dmc:emc＝3:5:2的比例混合；电解液用锂盐为lipf6，浓度为1.0mol/l。

(4)隔离膜的制备：采用材质主要为pe的锂离子电池用隔离膜，厚度为20μm。

(5)锂离子电池的制备：将上述正极极片、负极极片以及隔离膜依次叠加后得到电芯，注入电解液，经化成等工序后制得锂离子电池。

实施例2-5以及对比例1-3的锂离子电池的制备过程除表1中的参数不同外，制备过程与实施例1相同，此处不再赘述。

表1实施例1-5以及对比例1-3的参数

接下来说明锂离子电池的性能测试过程。

(1)将实施例1-5与对比例1-3制得的锂离子电池在恒温恒流条件下进行充放电循环测试。测试过程温度恒定为25℃，进行3c/3c(即3c充电，3c放电)充放电循环。

(2)将实施例1-5与对比例1-3制得的锂离子电池在低温-20℃进行脉冲放电测试，测试条件为放电电流5c，放电时间10s。

图2为实施例1-5与对比例1-3的锂离子电池的循环测试曲线。图3为实施例1-5与对比例1-3的锂离子电池的低温放电直流电阻(dcr)值。结果表明，实施例1-5的锂离子电池在3c电流下的循环性能要远远优于对比例1-3。实施例1-5的锂离子电池在低温放电下的直流电阻大幅度减小，意味着锂离子电池的低温性能、功率性能得到大幅提高。