一种底涂涂层组合物、底涂涂层及其制备方法和负极极片与流程

本发明属于锂离子动力电池，具体涉及一种底涂涂层组合物，进一步地，还涉及底涂涂层及其制备方法、负极极片和锂离子动力电池。

背景技术：

1、目前的动力锂离子二次电池负极极片一般是将负极浆料直接涂覆在光铜箔(负极集流体)上形成负极活性材料层，但是光铜箔表面较光滑，与负极浆料的粘结强度较小，在生产过程及后续电池循环过程中，随着极片膨胀及内应力释放，容易发生负极活性材料层脱膜，造成电池失效。

2、相关技术中的解决方案是在负极活性材料层与铜箔之间增加一层粘附性较好颗粒较小的石墨涂层作为金属箔材表面钝化膜，可有效改善脱膜问题，但与此同时会带来极片厚度的增加以及能量密度的损失。同时由于金属箔材表面钝化膜的存在，单纯的负极活性材料层及石墨涂层与铜箔之间的接触电阻较大，从而导致负极活性材料层与铜箔之间的导电性较差，影响电池性能的发挥。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种底涂涂层组合物、底涂涂层及其制备方法、负极极片和锂离子动力电池，可以改善电池内阻，提升电池循环性能及能量密度。

2、本发明实施例提供了一种底涂涂层组合物，以所述底涂涂层组合物的总重量为100％计，包括以下组分：石墨5-30％，硼酸盐60-90％，导电剂0.5-10％，粘接剂0.5-2.5％。

3、本发明实施例的底涂涂层组合物带来的优点和技术效果为：

4、(1)本发明实施例的底涂涂层组合物中含有石墨，石墨对负极集流体的粘附性较好，能够有效提高负极活性材料层和负极集流体之间的粘结强度，避免在生产过程及后续电池循环过程中，随着极片膨胀及内应力释放，发生负极脱膜造成电池失效的问题；

5、(2)本发明实施例的底涂涂层组合物中加入了硼酸盐，硼酸盐具有较高的电子电导率与比容量(＞600mahg-1)，与石墨配合可以有效接纳部分锂离子，提高电池的能量密度，同时硼酸盐还能够降低负极本体阻抗，提升电池的倍率性能及循环性能；

6、(3)本发明实施例的底涂涂层组合物中加入了硼酸盐，硼酸盐掺杂改性后的底涂涂层本身具有一定的粗糙度，从而使由该组合物制得的底涂涂层与负极集流体和负极活性材料层之间能结合的更加紧密，从而间接地增强了负极活性材料层与负极集流体之间的粘结性；

7、(4)本发明实施例的底涂涂层组合物通过硼酸盐和石墨的掺杂复合，不仅能提高对负极集流体和负极活性材料层的粘结性，避免在生产过程及后续电池循环过程中，随着极片膨胀及内应力释放，发生负极脱膜造成电池失效的问题，而且能提高负极本征电子电导率，改善电池内阻，提升电池的能量密度、循环及倍率性能，不会因为底涂涂层的存在影响导电性进而影响电池性能的发挥。

8、在一些实施例中，以所述底涂涂层组合物的总重量为100％计，包括以下组分：石墨16-30％，硼酸盐65-80％，导电剂0.5-5％，粘接剂1-1.8％。

9、在一些实施例中，所述石墨的石墨化度大于等于90％。

10、在一些实施例中，所述硼酸盐包括原硼酸盐、偏硼酸盐、四硼酸盐、五硼酸盐和多硼酸盐中的至少一种；所述硼酸盐的阳离子包括锂离子、镍离子、锰离子、锌离子、钒离子、钠离子、钾离子、铁离子、钡离子和铜离子中的至少一种。

11、在一些实施例中，所述硼酸盐包括li3bo3、blio2、li2b4o7、ni3b2o6、ni(bo2)2、b2mn3o6、limnbo3、zn3b2o6、bh3o3zn、liznbo3、vbo3、na2b4o7、k2b4o7、febo3、lifebo3、ba(bo2)2和cu3b2o6中的至少一种。

12、在一些实施例中，所述硼酸盐包括zn3b2o6、liznbo3和ni3b2o6中的至少一种。

13、本发明实施例还提供了一种底涂涂层，包括本发明实施例的底涂涂层组合物。

14、本发明实施例的底涂涂层带来的优点和技术效果为：本发明实施例的底涂涂层中，包括了硼酸盐和石墨，不仅能提高对负极集流体和负极活性材料层的粘结性，避免在生产过程及后续电池循环过程中，随着极片膨胀及内应力释放，发生负极脱膜造成电池失效的问题，而且具有较高的电子电导率的硼酸盐与石墨配合，可以有效接纳部分锂离子，提高电池的能量密度，同时还降低了负极本体内阻，提升了电池的循环及倍率性能，不会因为底涂涂层的存在影响导电性进而影响电池性能的发挥。

15、本发明实施例还提供了一种底涂涂层的制备方法，包括以下步骤：将所述底涂涂层组合物的各组分按照规定的重量百分比和溶剂进行混合，得到底涂涂层组合物浆料；再将所述底涂涂层组合物浆料涂布在负极集流体上，得到所述底涂涂层。

16、本发明实施例的底涂涂层的制备方法带来的优点和技术效果为：

17、(1)本发明实施例的制备方法将硼酸盐和石墨进行复配掺杂，不仅能提高对负极集流体和负极活性材料层的粘结性，避免在生产过程及后续电池循环过程中，随着极片膨胀及内应力释放，发生负极脱膜造成电池失效的问题，而且能提高负极本征电子电导率，改善电池内阻，提升电池的能量密度、循环及倍率性能，不会因为底涂涂层的存在影响导电性进而影响电池性能的发挥；

18、(2)本发明实施例的制备方法步骤简单、操作简便，便于工业化推广。

19、本发明实施例还提供了一种负极极片，包括负极集流体和设置在所述负极集流体表面的负极活性材料层，所述负极集流体和所述负极活性材料层之间设置有本发明实施例的底涂涂层。

20、本发明实施例的负极极片的优点和技术效果为：本发明实施例的负极极片利用底涂涂层来提高负极活性材料层和负极集流体之间的粘结强度，避免在生产过程及后续电池循环过程中，随着极片膨胀及内应力释放，发生负极脱膜造成电池失效的问题，同时不影响电池性能的发挥。

21、本发明实施例还提供了一种锂离子动力电池，包括正极极片、本发明实施例的负极极片、隔膜和电解液。

22、本发明实施例的锂离子动力电池的优点和技术效果为：本发明实施例的锂离子动力电池在生产过程及后续电池循环过程中，不易发生负极脱膜、电池失效的问题，同时电池具有较高的能量密度，并且循环及倍率性能得到显著提升。

技术特征：

1.一种底涂涂层组合物，其特征在于，以所述底涂涂层组合物的总重量为100％计，包括以下组分：石墨5-30％，硼酸盐60-90％，导电剂0.5-10％，粘接剂0.5-2.5％。

2.根据权利要求1所述的底涂涂层组合物，其特征在于，以所述底涂涂层的总重量为100％计，包括以下组分：石墨16-30％，硼酸盐65-80％，导电剂0.5-5％，粘接剂1-1.8％。

3.根据权利要求1或2所述的底涂涂层组合物，其特征在于，所述石墨的石墨化度大于等于90％。

4.根据权利要求1或2所述的底涂涂层组合物，其特征在于，所述硼酸盐包括原硼酸盐、偏硼酸盐、四硼酸盐、五硼酸盐和多硼酸盐中的至少一种；所述硼酸盐的阳离子包括锂离子、镍离子、锰离子、锌离子、钒离子、钠离子、钾离子、铁离子、钡离子和铜离子中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的底涂涂层组合物，其特征在于，所述硼酸盐包括li3bo3、blio2、li2b4o7、ni3b2o6、ni(bo2)2、b2mn3o6、limnbo3、zn3b2o6、bh3o3zn、liznbo3、vbo3、na2b4o7、k2b4o7、febo3、lifebo3、ba(bo2)2和cu3b2o6中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的底涂涂层组合物，其特征在于，所述硼酸盐包括zn3b2o6、liznbo3和ni3b2o6中的至少一种。

7.一种底涂涂层，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的底涂涂层组合物。

8.根据权利要求7所述的底涂涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述底涂涂层组合物的各组分按照规定的重量百分比和溶剂进行混合，得到底涂涂层组合物浆料；再将所述底涂涂层组合物浆料涂布在负极集流体上，得到所述底涂涂层。

9.一种负极极片，包括负极集流体和设置在所述负极集流体表面的负极活性材料层，其特征在于，所述负极集流体和所述负极活性材料层之间设置有权利要求7所述的底涂涂层或权利要求8的制备方法制得的底涂涂层。

10.一种锂离子动力电池，其特征在于，包括正极极片、权利要求9所述的负极极片、隔膜和电解液。

技术总结
本发明提供了一种底涂涂层组合物、底涂涂层及其制备方法和负极极片，属于锂离子动力电池技术领域。本发明的底涂涂层，以所述底涂涂层的总重量为100％计，包括以下组分：石墨5‑30％，硼酸盐60‑90％，导电剂0.5‑10％，粘接剂0.5‑2.5％。本发明的底涂涂层通过硼酸盐和石墨的掺杂复合，不仅能提高对负极集流体和负极活性材料层的粘结性，避免在生产过程及后续电池循环过程中，随着极片膨胀及内应力释放，发生负极脱膜造成电池失效的问题，而且能提高负极本征电子电导率，改善电池内阻，提升电池的能量密度、循环及倍率性能，不会因为底涂涂层的存在影响导电性进而影响电池性能的发挥。

技术研发人员：刘亚
受保护的技术使用者：北京车和家汽车科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15