专利名称：负极极片、锂离子电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电池技术领域，尤其是涉及一种负极极片、锂离子电池。
背景技术：
锂离子电池具有高能量密度、高输出电压、高输出功率等优点，广泛应用于电子、交通、能源等领域。随着新能源行业的发展，高能量密度、高输出功率电池的开发，合金负极因其高容量，高能量密度，优异安全性能而成为新一代高容量负极材料发展的方向。然而， 合金材料普遍存在充放电过程中伴随着巨大体积变化，使材料的内应力很大，容易造成电极材料的剥离，膜片的内阻显著增大，同时暴露的材料表面不断形成新的SEI膜，进而导致循环性能差；另外，电池壳体膨胀，变形等问题严重。在电池制造过程中，目前普遍采用的化成工艺，即首次充电过程。上述化成方法使负极材料在首次充电过程中持续体积膨胀累积，极片结构明显破坏，电池结构膨胀显著，性能大幅恶化，甚至还会导致析锂短路等安全问题。因而，控制极片结构的膨胀成为瓶颈。
实用新型内容本实用新型的主要目的在于提供一种负极极片、锂离子电池，大幅减缓负极极片在锂离子电池化成过程中因膨胀而发生变形。本实用新型提出一种负极极片；所述负极极片包括负极集流体，所述负极集流体的正反面上分别设置有多个硅碳活性材料层，所述多个硅碳活性材料层相互间分别由第一碳活性材料层隔离；所述硅碳活性材料层和第一碳活性材料层上设有第二碳活性材料层。优选地，所述硅碳活性材料层和第一碳活性材料层的厚度为10 μ m-20mm ;所述第二碳活性材料层的厚度为2ym-10mm。本实用新型另提出一种锂离子电池，包括负极极片；所述负极极片包括负极集流体，所述负极集流体的正反面上分别设置有多个硅碳活性材料层，所述多个硅碳活性材料层相互间分别由第一碳活性材料层隔离；所述硅碳活性材料层和第一碳活性材料层上设有第二碳活性材料层。优选地，所述负极集流体为糙面铜箔；所述硅碳活性材料层和第一碳活性材料层的厚度为10 μ m-20mm ;所述第二碳活性材料层的厚度为2 μ本实用新型所提供的一种负极极片、锂离子电池，通过在负极集流体正反面上涂覆相互间隔离的多个硅碳活性材料层，并在硅碳活性材料层上，以及多个相互隔离的硅碳活性材料层之间涂覆碳活性材料层方式，由于碳活性材料层具有很多微孔结构，因此负极集流体上分割开的硅碳活性材料层在电池充放电过程中，碳活性材料层作为缓冲区域，从而使负极极片的膨胀受控，进而防止电池结构和性能的劣化。
图I是本实用新型的锂离子电池实施例中负极极片的结构示意图。[0010]本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。参见图1，提出本实用新型的锂离子电池一实施例，包括负极极片100，所述负极极片100包括负极集流体101，所述负极集流体101的正反面上分别设置有多个硅碳活性材料层102，所述多个硅碳活性材料层102相互间分别由第一碳活性材料层103隔离；所述硅碳活性材料层102和第一碳活性材料层103上设有第二碳活性材料层104。进一步地，上述锂离子电池实施例中，所述负极集流体101为糙面铜箔。进一步地，上述锂离子电池实施例中，所述硅碳活性材料层102和第一碳活性材料层103的厚度为10 μ m-20mm ;所述第二碳活性材料层104的厚度为2 μ 本实用新型还提出一种负极极片一实施例，本实施例中的所述负极极片为以上锂离子电池实施例中负极极片100，在此不再赘述。以下是制备上述锂离子电池的具体实施例实施例I制备锂离子电池SI一、负极极片的制备步骤一、提供用于做负极集流体的箔片和硅碳活性材料。步骤二、将所述硅碳活性材料涂覆于所述箔片的正反面上，使箔片正反面上分别形成多个硅碳活性材料层，且多个硅碳活性材料层相互间存在间隙。步骤三、将涂覆有硅碳活性材料层的箔片置于85_105°C的环境内烘烤2_30分钟使其干燥，然后在其正反面上分别涂覆碳活性材料，使硅碳活性材料层间的间隙内、以及硅碳活性材料层上覆盖一层碳活性材料层。步骤四、将涂覆有硅碳活性材料层和碳活性材料层的箔片置于85_105°C的环境内烘烤2-30分钟使其干燥，然后对所述箔片进行辊压、分条，得到负极极片。二、电池电芯的制备提供正极极片和隔膜，将正极极片、隔膜、以及所制备负极极片卷绕成电池电芯。三、锂离子电池的制备采用铝塑膜对电池电芯进行包装，然后注入电解液、化成、成型得到锂离子电池SI。其中所述电解液包括锂盐和非水溶剂，所述钾盐为浓度为lmol/L的六氟磷酸锂；非水溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯的混合溶剂，其中碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯的体积比为3:3:3。本实施例中，制备负极极片的步骤二具体处理如下在负极集流体的箔片一面上固定一印刷网格筛，将所述硅碳活性材料浆料涂覆于箔片上所述固定有印刷网格筛的一面上，取下所述印刷网格筛。然后在负极集流体的箔片另一面上固定一印刷网格筛，将所述硅碳活性材料涂覆于箔片所述另一面上，取下所述印刷网格筛。进一步地，上述锂离子电池的制备过程中采用的负极集流体为可以为任何铜箔，如可以是双面光、单面光、双面毛、单面毛铜箔。所述硅碳活性材料层的厚度为10ym-20mm ；所述硅碳活性材料层上覆盖的层碳活性材料层的厚度为2 μ所采用的印刷网格筛
的网孔均匀设置，所述网孔形状为方形、菱形、三角形、或梅花形；另外所述网孔还可以设置为其他或任何封闭平面图形。本实施例I中，所述硅碳负极层按重量100份计包括以下组分97份硅碳活性物质、I份导电剂、以及2份粘结剂。所述碳活性材料按重量100份计包括以下组分90份碳活性物质、10份粘结剂。其中本实施例中，所述碳活性物质中包含以下组分的一种或多种碳纳米管、碳纤维、导电碳粉super-P、乙炔黑、石墨烯。所述粘结剂包括以下组分的一种或多种自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素、丁苯橡胶、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、聚丙烯酸。实施例2·[0033]制备锂离子电池S2本实施例2制备锂离子电池的过程基本与实施例I相同，其区别只在于实施例2中，所述硅碳活性材料按重量100份计包括以下组分80份硅碳活性物质、5份导电剂、以及15份粘结剂。所述碳活性材料按重量100份计包括以下组分97. O份碳活性物质和3份粘结剂。实施例3制备锂离子电池S3本实施例3制备锂离子电池的过程基本与实施例I相同，其区别只在于实施例3中，所述硅碳活性材料按重量100份计包括以下组分90份硅碳活性物质、4份导电剂、以及6份粘结剂。所述碳活性材料按重量100份计包括以下组分87份碳活性物质和13份粘结剂。实施例4制备锂离子电池S4本实施例4制备锂离子电池的过程基本与实施例I相同，其区别只在于实施例3中，所述硅碳活性材料按重量100份计包括以下组分88份硅碳活性物质、10份导电剂、以及2份粘结剂。所述碳活性材料按重量100份计包括以下组分80份碳活性物质和20份粘结剂。实施例5制备锂离子电池S5本实施例5制备锂离子电池的过程基本与实施例I相同，其区别只在于实施例3中，所述硅碳活性材料按重量100份计包括以下组分90份硅碳活性物质、4份导电剂、以及6份粘结剂。所述碳活性材料按重量100份计包括以下组分85份碳活性物质和15份粘结剂。对比例I制备锂离子电池Dl本对比例I制备锂离子电池的方法基本与实施例I相同，其区别在于本对比例制备的负极极片的正反面上分别均匀涂覆硅碳活性材料层，没有使用印刷网格筛，没有涂覆碳活性材料层。[0047]对比例2制备锂离子电池D2本对比例制备锂离子电池的方法基本与实施例I相同，其区别在于本对比例制备的负极极片的正反面上使用印刷网格筛涂覆硅碳活性材料层，而没有涂覆碳活性材料层。性能测试对上述实施例1、2、3、4和5以及对比例I和2制备锂离子电池S1、S2、S3、S4、S5、Dl以及D2进行如下性能测试I、电池容量测试将上述锂离子电池SI、S2、S3、S4、S5、Dl以及D2分别先用IOOOmA恒流充电至
4.2V，再恒压充电至电流为50mA截止，然后以IOOOmA恒流放电至2. 75V，以此放出的容量作为电池的容量，并将锂离子电池SI、S2、Dl以及D2的容量分别填入表I。2、循环性能将锂离子电池SI、S2、S3、S4、S5、Dl以及D2电池分别以IC电流充电至4. 2V，在电压升至4. 2V后以恒定电压充电，截止电流为O. 05C。然后将电池以IC电流进行放电，每进行一次充电和放电即为一次循环，电池进行500次循环后，得到500次循环后的容量与首次循环的容量比值即为容量保持率，并将锂离子电池SI、S2、S3、Dl以及D2的容量保持率分别填入表I。表I
权利要求1.一种负极极片；所述负极极片包括负极集流体，其特征在于，所述负极集流体的正反面上分别设置有多个硅碳活性材料层，所述多个硅碳活性材料层相互间分别由第一碳活性材料层隔离；所述硅碳活性材料层和第一碳活性材料层上设有第二碳活性材料层。
2.根据权利要求I所述的负极极片，其特征在于，所述硅碳活性材料层和第一碳活性材料层的厚度为10 μ m-20mm ;所述第二碳活性材料层的厚度为2 μ
3.—种锂离子电池，包括负极极片；所述负极极片包括负极集流体，其特征在于，所述负极集流体的正反面上分别设置有多个硅碳活性材料层，所述多个硅碳活性材料层相互间分别由第一碳活性材料层隔离；所述硅碳活性材料层和第一碳活性材料层上设有第二碳活性材料层。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极集流体为糙面铜箔；所述硅碳活性材料层和第一碳活性材料层的厚度为10μπι-20πιπι;所述第二碳活性材料层的厚度为 2 μ m-lOmm。
专利摘要本实用新型公开了一种负极极片、锂离子电池，负极极片包括负极集流体，负极集流体的正反面上分别设置有多个硅碳活性材料，多个硅碳活性材料层相互间分别由第一碳活性材料层隔离；硅碳活性材料层和第一碳活性材料层上设有第二碳活性材料层。本实用新型所提供的负极极片、锂离子电池，通过在负极集流体正反面上涂覆相互间隔离的多个硅碳活性材料层，在硅碳活性材料层上，及多个相互隔离的硅碳活性材料层之间涂覆碳活性材料层方式，由于碳活性材料层具有很多微孔结构，因此负极集流体上分割开的硅碳活性材料层在电池充放电过程中，碳活性材料层作为缓冲区域，从而使负极极片的膨胀释放，防止电池结构和性能的一系列劣化。
文档编号H01M4/133GK202737033SQ20122035846
公开日2013年2月13日 申请日期2012年7月23日 优先权日2012年7月23日
发明者王涛, 赖桂堂, 许晶, 李科, 陈兴荣 申请人:深圳市海太阳实业有限公司