一种负极片和电池的制作方法

本发明涉及锂离子电池，具体涉及一种负极片和电池。

背景技术：

1、随着锂离子电池技术的发展，锂离子电池因具有较大的比能量、较好的循环性能、较高的工作电压、无记忆效应和对环境友好等诸多优点，而被广泛应用于便携式电子产品、新能源车辆等领域中。

2、为了进一步提高电池的能量密度，人们将具有较高比容量的硅颗粒应用至负极片中。硅颗粒的理论比容量高达4200mah/g，是石墨等负极活性材料的十倍以上，因此将硅颗粒作为负极活性材料应用至负极片中，可以显著提高电池的能量密度。

3、但是，硅颗粒在电池的脱嵌锂的过程中体积膨胀程度较大，容易导致活性材料层从集流体表面剥离，致使电池的容量迅速衰减，从而导致电池的循环寿命较低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例致力于提供一种负极片和电池，所述负极片可以有效的发挥硅的容量，同时抑制硅颗粒的体积膨胀，使得含有该负极片的电池具有较高容量和循环性能(比如较长的循环寿命)。

2、本发明第一方面提供了一种负极片，包括集流体，以及从所述集流体表面向外的第一物质层、活性物质层；

3、其中，所述第一物质层包括硅颗粒，所述第一物质层在任一0.5μm2的区域内，所述硅颗粒数为5个至50个中的任一值。

4、可选地，所述集流体的表面粗糙度的取值范围为0.3μm至8μm；优选地，所述集流体的表面粗糙度的取值范围为0.7μm至3.4μm；

5、可选地，所述集流体的厚度为4μm至12μm；优选地，所述集流体的厚度为8μm至12μm。

6、可选地，所述第一物质层中硅颗粒的含量的取值为0.5mg/cm2至8mg/cm2；优选地，所述第一物质层中硅颗粒的含量的取值为0.75mg/cm2至3.5mg/cm2；

7、可选地，所述第一物质层在任一0.5μm2的区域内，所述硅颗粒的颗粒数为8个至35个中的任一值；

8、可选地，所述硅颗粒的中值粒径dv50的取值为0.1μm至10μm；优选地，所述硅颗粒的中值粒径dv50取值为0.3μm至4μm。

9、可选地，所述负极片还包括第二物质层，所述第二物质层位于所述第一物质层和所述活性物质之间，所述第二物质层包括多孔碳材料；

10、所述多孔碳材料的中值粒径dv50的取值为0.8μm至11μm；优选地，所述多孔碳材料的中值粒径dv50的取值为1.2μm至5μm；

11、可选地，所述多孔碳材料的比表面积的取值为800m2/g至1700m2/g；优选地，所述多孔碳材料的比表面积的取值为900m 2/g至1400m2/g；

12、可选地，所述多孔碳材料的振实密度的取值为0.15g/cm3至0.6g/cm3；优选地，所述多孔碳材料的振实密度的取值为0.18g/cm3至0.35g/cm3。

13、可选地，所述硅颗粒包括硅单质；

14、优选地，所述的硅单质通过电镀或化学镀形成于集流体上。

15、可选地，所述多孔碳材料包括石墨烯。

16、可选地，所述第一物质层的厚度为5μm至14μm；

17、可选地，所述第二物质层的厚度为8μm至18μm；

18、可选地，所述活性物质层的厚度为35μm至60μm。

19、可选地，所述负极片满足以下关系式：1/4<d1/d0+d2/d0<7/2其中，d0为所述集流体的厚度，d1为所述第一物质层的厚度，d2为所述第二物质层的厚度；

20、优选地，所述负极片满足以下关系式：1/4<d1/d0+d2/d0<5/2。

21、可选地，所述第二物质层还包括粘结剂和导电剂中的至少一种；

22、优选地，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、丁腈橡胶、水系丙烯酸树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、氟化橡胶、羧甲基纤维素和聚丙烯酸中的至少一种；

23、所述导电剂包括基于碳的材料、基于金属的材料和导电聚合物中的至少一种；更优选地，基于碳的材料包括石墨、碳黑、乙炔黑、科琴黑和碳纤维中的至少一种，基于金属的材料包括金属粉、金属纤维、铜、镍、铝和银中的至少一种，导电聚合物包括聚亚苯基衍生物。

24、本发明第二方面提供了一种电池，包括如第一方面所述的负极片。

25、本发明实施例中，通过使集流体的表面的涂层包括从集流体表面向外的包括硅颗粒的第一物质层、活性物质层，所述第一物质层在任一0.5μm2的区域内，所述硅颗粒数为5个至50个中的任一值，可以有效发挥硅容量，同时硅颗粒的分布方式，给予硅颗粒足够的膨胀空间，有效防止硅颗粒从集流体上脱落，有效发挥硅的容量，同时保持良好的循环性能。

26、本发明实施例通过在第一物质层和活性物质层之间设置含有多孔碳材料的第二物质层，多孔碳材料可以有效抑制硅颗粒在电池的脱嵌锂的过程中的体积膨胀，从而避免活性材料层从集流体表面剥离，提高了电池的循环性能。

27、本发明实施例第一活性层含有硅单质，第二物质层含有石墨烯材料，集流体为延展性较好的铜箔，铜箔以及具有多孔结构的石墨烯有效降低这种膨胀效应，同时石墨烯具有良好的导电性，且石墨烯还有利于电解液的浸润，有效的导通锂离子，使得硅单质与电解液有良好的接触，可以提高锂离子电池的容量和循环寿命。

28、在本发明实施例中，硅是镀在铜箔中的，因此硅镀层即第一物质层的结构致密且结合力良好，能够有效避免活性物质层在循环过程中的脱落。

技术特征：

1.一种负极片，其特征在于，包括集流体，以及从所述集流体表面向外的第一物质层、活性物质层；

2.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述集流体的表面粗糙度的取值范围为0.3μm至8μm；优选地，所述集流体的表面粗糙度的取值范围为0.7μm至3.4μm；

3.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述第一物质层中硅颗粒的含量的取值为0.5mg/cm2至8mg/cm2；

4.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述负极片还包括第二物质层，所述第二物质层位于所述第一物质层和所述活性物质层之间，所述第二物质层包括多孔碳材料；

5.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述硅颗粒包括硅单质；

6.根据权利要求4所述的负极片，其特征在于，所述多孔碳材料包括石墨烯；

7.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述第一物质层的厚度为5μm至14μm；

8.根据权利要求4所述的负极片，其特征在于，所述负极片满足以下关系式：1/4<d1/d0+d2/d0<7/2；其中，d0为所述集流体的厚度，d1为所述第一物质层的厚度，d2为所述第二物质层的厚度；

9.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述第二物质层还包括粘结剂和导电剂中的至少一种；

10.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的负极片。

技术总结
本发明提供了一种负极片和电池，其中，负极片包括集流体，以及从集流体表面向外的第一物质层、活性物质层；其中，第一物质层包括硅颗粒，第一物质层在任一0.5μm<supgt;2</supgt;的区域内，硅颗粒数为5个至50个中的任一值。本发明提供的负极片可以有效的发挥硅的容量，同时抑制硅颗粒的体积膨胀，使得含有该负极片的电池具有较高容量和循环性能，满足高比能锂离子电池要求。

技术研发人员：常鑫波,胡典洋,王玉荣,王烽
受保护的技术使用者：珠海冠宇电池股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15