补锂负极片及其制备方法和电池与流程

本发明涉及电池，具体而言，涉及一种补锂负极片及其制备方法和电池。

背景技术：

1、锂离子电池由于其高能量密度、长循环稳定性和高安全性能等优势被广泛应用在电动汽车中。近年来，电动汽车的续航里程焦虑和较短的使用寿命对锂离子电池的能量密度和循环寿命提出了更高的要求。锂离子电池在首次充放电过程中负极表面会生成固态电解质膜(sei膜)以及循环过程副反应消耗活性锂导致电芯容量密度低、循环寿命短。在负极表面补锂可以有效补偿首次充放电和循环过程活性锂的消耗，提升电芯的能量密度和循环寿命。现有技术中的厚补锂负极片具有以下缺陷：加工难度大，开裂和掉料风险较高；金属锂嵌入负极片烘烤时间较长、温度高，生产效率低、成本高；锂离子快速脱嵌阻力大，电芯的倍率性能和快充性能差。

2、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提供一种补锂负极片，以解决现有技术中厚电极开裂、掉料以及补锂后极片烘烤嵌锂效率低、电芯功率和快充性能差的技术问题。

2、本发明的另一个目的在于提供一种所述的补锂负极片的制备方法，该方法可避免厚电极开裂、掉料等加工问题，可以提升负极表面锂的嵌入速度，降低烘烤温度和时间，提高生产效率，可以保证电芯的倍率和快充性能。

3、本发明的另一个目的在于提供一种电池。

4、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

5、一种补锂负极片，包括导电基体、第一材料层、第二材料层和补锂层；所述第一材料层设置在所述导电基体的至少一侧表面上；所述第二材料层设置在所述第一材料层远离导电基体一侧的表面上；所述补锂层设置在所述第二材料层远离导电基体一侧的表面上；

6、所述第二材料层的压实密度小于所述第一材料层的压实密度。

7、在一种实施方式中，所述第一材料层的压实密度为1.35～1.9g/cm3。

8、在一种实施方式中，所述第二材料层的压实密度为1.3～1.8g/cm3。

9、在一种实施方式中，所述第一材料层的面密度与所述第二材料层的面密度之比为(1～10)：(1～10)。

10、在一种实施方式中，所述第一材料的厚度a和所述第二材料层的厚度b满足关系式：2.0×10-3≤a/(a+b)≤0.99。

11、在一种实施方式中，所述补锂层的厚度为1～10μm。

12、在一种实施方式中，所述第一材料层的孔隙率为20％～50％。

13、在一种实施方式中，所述第二材料层孔隙率为30％～60％。

14、在一种实施方式中，所述第一材料层包括第一负极活性材料；所述第一负极活性材料的振实密度为0.8～1.5g/cm3。

15、在一种实施方式中，所述第二材料层包括第二负极活性材料；所述第二负极活性材料的振实密度为0.8～1.5g/cm3。

16、在一种实施方式中，所述第一材料层包括第一负极活性材料、第一导电剂和第一粘结剂；所述第一负极活性材料、第一导电剂和第一粘结剂的质量比为(94～97)：(0.8～1.5)：(2.2～4.5)。

17、在一种实施方式中，所述第二材料层包括第二负极活性材料、第二导电剂和第二粘结剂；所述第二负极活性材料、第二导电剂和第二粘结剂的质量比为(94～97)：(0.8～1.5)：(2.2～4.5)。

18、在一种实施方式中，所述第一负极活性材料和所述第二负极活性材料分别包括人造石墨、天然石墨、si、siox、sn、snoy、si合金、sn合金、硬碳和软碳中的任意一种或多种。

19、在一种实施方式中，所述第一导电剂和所述第二导电剂分别包括导电炭黑、碳纳米管、石墨烯、碳纳米纤维、乙炔黑和科琴黑中的任意一种或多种。

20、在一种实施方式中，所述第一粘结剂和所述第二粘结剂均包括羧甲基纤维素、丁苯乳胶、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、氟化橡胶、聚氨酯、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇、海藻酸和海藻酸钠中的任意一种或多种。

21、所述的补锂负极片的制备方法，包括以下步骤：

22、在导电基体的至少一侧表面涂覆第一负极浆料，经过第一干燥处理和第一压实处理，得到第一材料层；在所述第一材料层的表面涂覆第二负极浆料层，经过第二干燥处理和第二压实处理，得到第二材料层；将金属锂箔通过辊压的方式贴合在所述第二材料层的表面，以形成补锂层，得到补锂负极片。

23、在一种实施方式中，所述第一负极浆料包括第一负极活性材料、第一导电剂和第一粘结剂和水；所述第一负极活性材料、第一导电剂和第一粘结剂的质量比为(94～97)：(0.8～1.5)：(2.2～4.5)；所述第一负极浆料的固含量为30％～80％。

24、在一种实施方式中，所述第二负极浆料包括第二负极活性材料、第二导电剂、第二粘结剂和水；所述第二负极活性材料、第二导电剂和第二粘结剂的质量比为(94～97)：(0.8～1.5)：(2.2～4.5)；所述第二负极浆料的固含量为30％～80％。

25、在一种实施方式中，所述第一干燥处理和所述第二干燥处理的温度均为90～110℃。

26、在一种实施方式中，所述的补锂负极片的制备方法还包括：对补锂负极片进行第三干燥处理；所述第三干燥处理的温度为60～100℃。

27、一种电池，包括所述的补锂负极片或者所述的补锂负极片的制备方法制备得到的补锂负极片。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

29、(1)本发明的补锂负极片中，具有较低压实密度的第二材料层具有更好的动力学性能，可以保证电芯的倍率和快充性能，具有较高压实密度的第一材料层可以保证电芯的能量密度，通过各层的配合，可改善补锂厚电极的加工问题，使补锂负极片具有更佳的倍率性能和快充能力。

30、(2)本发明补锂负极片的制备方法对环境友好，该方法可避免厚电极开裂、掉料等加工问题，可以提升负极表面锂的嵌入速度，降低烘烤温度和时间，提高生产效率，可以保证电芯具有优异的倍率和快充性能。

31、(3)本发明的电池具有优异的倍率性能和快充性能。

技术特征：

1.一种补锂负极片，其特征在于，包括导电基体、第一材料层、第二材料层和补锂层；所述第一材料层设置在所述导电基体的至少一侧表面上；所述第二材料层设置在所述第一材料层远离导电基体一侧的表面上；所述补锂层设置在所述第二材料层远离导电基体一侧的表面上；

2.根据权利要求1所述的补锂负极片，其特征在于，包含以下特征(1)至(3)中的至少一种：

3.根据权利要求1所述的补锂负极片，其特征在于，包含以下特征(1)至(2)中的至少一种：

4.根据权利要求1所述的补锂负极片，其特征在于，包含以下特征(1)至(2)中的至少一种：

5.根据权利要求1所述的补锂负极片，其特征在于，包含以下特征(1)至(2)中的至少一种：

6.根据权利要求1或5所述的补锂负极片，其特征在于，包含以下特征(1)至(5)中的至少一种：

7.如权利要求1～6中任一项所述的补锂负极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的补锂负极片的制备方法，其特征在于，包含以下特征(1)至(3)中的至少一种：

9.根据权利要求7所述的补锂负极片的制备方法，其特征在于，还包括：对补锂负极片进行第三干燥处理；所述第三干燥处理的温度为60～100℃。

10.一种电池，其特征在于，包括权利要求1～6中任一项所述的补锂负极片或者权利要求7～9中任一项所述的补锂负极片的制备方法制备得到的补锂负极片。

技术总结
本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种补锂负极片及其制备方法和电池。一种补锂负极片，包括导电基体、第一材料层、第二材料层和补锂层；所述第一材料层设置在所述导电基体的至少一侧表面上；所述第二材料层设置在所述第一材料层远离导电基体一侧的表面上；所述补锂层设置在所述第二材料层远离导电基体一侧的表面上；所述第二材料层的压实密度小于所述第一材料层的压实密度。本发明的补锂负极片中，具有较低压实密度的第二材料层具有更好的动力学性能，可以保证电芯的倍率和快充性能，具有较高压实密度的第一材料层可以保证电芯的能量密度，通过各层的配合，得到的补锂负极片具有更佳的倍率性能和快充能力。

技术研发人员：李万隆,李云明,杨利,李鹏
受保护的技术使用者：蜂巢能源科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14