一种负极片及其制备方法和用途与流程

文档序号:21970674发布日期:2020-08-25 19:00阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种负极片,其特征在于,所述负极片包括集流体及涂覆在所述集流体上的复合膜层,所述复合膜层包括与集流体接触的第一膜层和涂覆在第一膜层上的第二膜层,所述第二膜层中包含快充石墨。

2.根据权利要求1所述的负极片,其特征在于,所述复合膜层的孔隙率从集流体到膜层表面逐渐增大;

优选地,所述第一膜层的孔隙率为20-25%;

优选地,所述第二膜层的孔隙率为30-35%;

优选地,所述第一膜层与第二膜层的面密度比为(1-4):(1-7),优选为(1-2):(2-1)。

3.根据权利要求1或2所述的负极片,其特征在于,所述第一膜层包括第一活性物质、导电剂、增稠剂和粘结剂;

优选地,以所述第一活性物质、导电剂、增稠剂和粘结剂的总质量为100%计,所述第一活性物质的质量百分含量为95-98%,导电剂的质量百分含量为0.5-2%,增稠剂的质量百分含量为1-2%,粘结剂的质量百分含量为1-2%;

优选地,所述第一活性物质包括天然石墨和/或人造石墨,优选为天然石墨;

优选地,所述第一活性物质的粒径d50为14-17μm;

优选地,所述第一膜层的厚度为50-70μm,优选为55-65μm;

优选地,所述第二膜层包括第二活性物质、导电剂、增稠剂和粘结剂;

优选地,以所述第二活性物质、导电剂、增稠剂和粘结剂的总质量为100%计,所述第二活性物质的质量百分含量为95-98%,导电剂的质量百分含量为0.5-2%,增稠剂的质量百分含量为1-2%,粘结剂的质量百分含量为1-2%;

优选地,所述第二活性物质为快充石墨;

优选地,所述第二活性物质的粒径d50为10-13μm;

优选地,所述第二膜层的厚度为50-70μm,优选为50-60μm。

4.一种根据权利要求1-3任一项所述的负极片的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

(1)在集流体上设置第一膜层;

(2)采用包含快充石墨的浆料涂覆在第一膜层上,形成第二膜层,得到所述的负极片。

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

(a)将第一活性物质、导电剂、增稠剂、粘结剂和溶剂混合,得到第一膜层浆料;

(b)将第二活性物质、导电剂、增稠剂、粘结剂和溶剂混合,得到第二膜层浆料;

(c)向集流体表面同时涂覆第一膜层浆料和第二膜层浆料,得到所述的依次设置有第一膜层和第二膜层的负极片。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤(a)所述第一活性物质包括天然石墨和/或人造石墨,优选为天然石墨;

优选地,步骤(a)所述第一活性物质的粒径d50为14-17μm;

优选地,步骤(a)所述导电剂包括sp、乙炔黑或ks-6中的任意一种或至少两种的组合;

优选地,步骤(a)所述溶剂包括水、nmp或乙醇中的任意一种或至少两种的组合;

优选地,以所述第一活性物质、导电剂、增稠剂和粘结剂的总质量为100%计,步骤(a)所述第一活性物质的质量百分含量为95-98%,导电剂的质量百分含量为0.5-2%,增稠剂的质量百分含量为1-2%,粘结剂的质量百分含量为1-2%;

优选地,步骤(a)所述混合的方式包括:先将增稠剂和水混合,制备成水溶液,再将第一活性物质和导电剂混合后,加入所述水溶液中搅拌,然后加入粘结剂搅拌;

优选地,在步骤(a)所述混合之后,进行筛网过滤;

优选地,所述筛网的目数为100-300目,优选为150-200目;

优选地,步骤(a)所述第一膜层浆料的粘度为2500-6000mpa·s,优选为3000-4000mpa·s;

优选地,步骤(a)所述第一膜层浆料的固含量为47-53%。

7.根据权利要求5或6所述的方法,其特征在于,步骤(b)所述第二活性物质为快充石墨;

优选地,步骤(b)所述第二活性物质的粒径d50为10-13μm;

优选地,步骤(b)所述导电剂包括sp、乙炔黑或ks-6中的任意一种或至少两种的组合;

优选地,步骤(b)所述溶剂包括水、nmp或乙醇中的任意一种或至少两种的组合;

优选地,以所述第二活性物质、导电剂、增稠剂和粘结剂的总质量为100%计,步骤(b)所述第二活性物质的质量百分含量为95-98%,导电剂的质量百分含量为0.5-2%,增稠剂的质量百分含量为1-2%,粘结剂的质量百分含量为1-2%;

优选地,步骤(b)所述混合的方式包括:先将增稠剂和水混合,制备成水溶液,再将第二活性物质和导电剂混合后,加入所述水溶液中搅拌,然后加入粘结剂搅拌;

优选地,在步骤(b)所述混合之后,进行筛网过滤;

优选地,所述筛网的目数为100-300目,优选为150-200目;

优选地,步骤(b)所述第二膜层浆料的粘度为3000-6500mpa·s,优选为3500-4500mpa·s;

优选地,步骤(b)所述第二膜层浆料的粘度大于第一膜层浆料的粘度;

优选地,步骤(b)所述第二膜层浆料与第一膜层浆料的粘度差为500-2000mpa·s,优选为1000-1500mpa·s;

优选地,步骤(b)所述第二膜层浆料的固含量为49-52%;

优选地,步骤(b)所述第二膜层浆料的固含量大于第一膜层浆料的固含量;

优选地,步骤(b)所述第二膜层浆料与第一膜层浆料的固含量差为2-5%。

8.根据权利要求5-7任一项所述的方法,其特征在于,步骤(c)所述集流体包括铜箔;

优选地,步骤(c)所述第一膜层浆料涂覆厚度为50-70μm,优选为55-65μm;

优选地,步骤(c)所述第一膜层浆料的涂覆的速率为5-10m/s,优选为6-8m/s;

优选地,步骤(c)所述第一膜层浆料和第二膜层浆料的涂覆面密度比为(1-4):(1-7),优选为(1-2):(2-1);

优选地,步骤(c)所述第二膜层浆料的涂覆厚度为50-70μm,优选为50-60μm;

优选地,步骤(c)所述第二膜层浆料的涂覆的速率为5-10m/s,优选为6-8m/s;

优选地,在步骤(c)涂覆第一膜层浆料和第二膜层浆料之后,进行烘干;

优选地,所述烘干的温度为55-80℃;

优选地,所述烘干使用的设备为烘箱;

优选地,所述烘箱分节进行烘干,优选为5节;

优选地,所述5节的温度设置为:第1节的温度为60-65℃,第2节和第4节的温度独立地为70-75℃,第3节的温度为65-70℃,第5节的温度为60-65℃。

9.根据权利要求4-8任一项所述的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

(1)先将增稠剂和水混合,制备成水溶液,再将粒径d50为14-17μm的第一活性物质和导电剂混合后,加入所述水溶液中搅拌,然后加入粘结剂搅拌,得到的混合物用100-200目的不锈钢网过滤,得到第一膜层浆料,其中,所述第一膜层浆料的粘度为2500-6000mpa·s,固含量为47-53%;

以所述第一活性物质、导电剂、增稠剂和粘结剂的总质量为100%计,所述第一活性物质的质量百分含量为95-98%,导电剂的质量百分含量为0.5-2%,增稠剂的质量百分含量为1-2%,粘结剂的质量百分含量为1-2%;

(2)先将增稠剂和水混合,制备成水溶液,再将粒径d50为10-13μm的第二活性物质和导电剂混合后,加入所述水溶液中搅拌,然后加入粘结剂搅拌,得到的混合物用100-200目的不锈钢网过滤,得到第二膜层浆料,其中,所述第二膜层浆料的粘度为3000-6500mpa·s,固含量为49-52%;

以所述第二活性物质、导电剂、增稠剂和粘结剂的总质量为100%计,所述第二活性物质的质量百分含量为95-98%,导电剂的质量百分含量为0.5-2%,增稠剂的质量百分含量为1-2%,粘结剂的质量百分含量为1-2%;

(3)采用双腔双模涂布机,向集流体表面独立地以5-10m/s的速率,同时涂覆第一膜层浆料和第二膜层浆料,控制第一膜层浆料和第二膜层浆料的涂覆厚度独立地为50-70μm,所述第一膜层浆料和第二膜层浆料的涂覆面密度比为(1-4):(1-7),涂覆第一膜层浆料和第二膜层浆料后通过5节不同温度的烘箱中烘干,所述烘箱温度依次为60-65℃、70-75℃、65-70℃、70-75℃和60-65℃,得到所述的依次设置有第一膜层和第二膜层的负极片。

10.一种锂离子电池,其特征在于,所述锂离子电池包括如权利要求1-3任一项所述的负极片。


技术总结
本发明涉及一种负极片及其制备方法和用途,所述负极片包括集流体及涂覆在所述集流体上的膜层,所述膜层包括与集流体接触的第一膜层和涂覆在第一膜层上的第二膜层,所述第二膜层包括快充石墨。进一步地,所述膜层的孔隙率从集流体到膜层表面逐渐增大,呈梯度分布。所述负极片将快充石墨设置在第二膜层中,可直接与电解质接触,充分发挥快充石墨的性能,同时提升厚极片的电化学性能。所述方法既能达到快充的目的,又能使生产成本降低,同时能够实现极片的孔隙率梯度分布,改善负极片的微观结构。

技术研发人员:赵仕绪;杜双龙;熊后高;伍山松;吕正中;刘金成
受保护的技术使用者:湖北亿纬动力有限公司;惠州亿纬锂能股份有限公司
技术研发日:2020.06.01
技术公布日:2020.08.25
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