一种负极片及包括该负极片的锂离子电池的制作方法

本发明涉及锂离子电池，特别是涉及一种负极片及包括该负极片的锂离子电池。

背景技术：

1、随着3c领域的不断发展，对锂离子电池能量密度的要求也越来越高。可以通过减少相关辅材占比，来提高正负极主材的含量，从而实现提高锂离子电池的能量密度。目前在3c领域中，正极主材的含量最高可达到98％；然而，由于负极主材的体积膨胀较大，因此负极中粘接剂所需用量较高，这就导致了负极主材的含量无法提高到更高的水平(3c类锂离子电池中负极主材的含量最高可达到96％左右，动力类离子电池中则更低)。

2、因此，如何提高锂离子电池负极片中负极主材的含量是下一代高能量密度锂离子电池发展中迫切需要解决的问题。要提高锂离子电池中负极主材的含量，势必要降低负极浆料体系中粘接剂与导电剂含量；但是，降低负极浆料体系中粘接剂、导电剂的含量，会导致锂离子电池的倍率性能降低；还会导致负极活性材料与集流体的粘接性能变差，进而在长周期循环过程中，负极活性材料容易从集流体脱落，造成锂离子电池容量的损失。

3、上述缺陷是本领域技术人员期待克服的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，本发明第一方面提供了一种负极主材与集流体的粘接性能良好的负极片。

2、基于本发明的第一方面，本发明的第二方面还提供了一种包括该负极片的锂离子电池。

3、为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

4、一种负极片，包括功能性集流体以及设置在功能性集流体上的负极材料层；所述负极材料层包括负极主材与复合粘接剂；

5、所述功能性集流体具有多孔结构或者具有粗糙表面；所述复合粘接剂为第一粘接剂与第二粘接剂组成的混合物；所述第一粘接剂为聚多巴胺。

6、通过设置功能性集流体具有多孔结构或者具有粗糙表面，增大功能性集流体的接触表面积，从而增大负极材料与功能性集流体的接触面积，以实现提高负极主材与功能集流体的粘接性能，大大减少锂离子电池在反复充放电过程中容易掉粉的情况，增强锂离子电池的循环稳定性；同时，由于功能性集流体具有多孔结构或者具有粗糙表面，还有利于提高锂离子电池的倍率性能；另外，设置复合粘接剂为第一粘接剂与第二粘接剂组成的混合物，第一粘接剂为聚多巴胺，聚多巴胺中苯环的稳定性高、刚性好，增强复合粘接剂的结构稳定性，降低复合粘接剂在电解液及外界环境的影响下发生分解的风险。

7、进一步地，所述功能性集流体为微孔铜箔；所述微孔铜箔中微孔的孔径≤20μm；其中，所述微孔铜箔中孔径为0μm～10μm的微孔数量为微孔铜箔中微孔数量的75％；所述微孔铜箔中孔径为10μm～20μm的微孔数量为微孔铜箔中微孔数量的25％。通过设置功能性集流体为微孔铜箔，增大功能性集流体的接触表面积，从而增大负极材料与功能性集流体的接触面积，有利于提高负极主材与功能集流体的粘接性能。

8、较佳的，所述微孔铜箔中微孔的密度为2000～5000个/cm2。

9、进一步地，所述功能性集流体为双面毛铜箔；所述双面毛铜箔的正面粗糙度与反面粗糙度均不大于3μm。通过设置功能性集流体为双面毛铜箔，增大功能性集流体的接触表面积，从而增大负极材料与功能性集流体的接触面积，有利于提高负极主材与功能集流体的粘接性能。

10、进一步地，所述第二粘接剂为聚丙烯酸、丁苯橡胶、聚偏二氟乙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯中的任一种。较佳的，所述聚多巴胺与聚丙烯酸的摩尔比为(1～2):(1～2)。

11、当第二粘接剂为聚丙烯酸时，聚多巴胺中的羟基官能团与聚丙烯酸中的羟基官能团能够产生稳固的氢键，促使第一粘接剂与第二粘接剂形成较强的分子间作用力，增强复合粘接剂的结构稳定性，降低复合粘接剂在电解液及外界环境的影响下发生分解的风险。

12、进一步地，所述负极材料层包括以下组分：负极主材为97.5％～98.5％、复合粘接剂为0.8％～1.5％、增稠剂为0.5％～1％。

13、较佳的，所述负极主材为石墨或者掺硅石墨。

14、较佳的，所述增稠剂为羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素锂中的任一种。

15、本发明还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括如上所述的一种负极片，提高了负极主材的含量，有利于提高所述锂离子电池的能量密度。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

17、1.本发明的一种负极片，一方面，通过设置功能性集流体为微孔铜箔或者双面毛铜箔，有利于提高锂离子电池的倍率性能；同时增大了功能性集流体的接触表面积，从而增大了负极材料与功能性集流体的接触面积，以实现提高负极主材与功能集流体的粘接性能；另一方面，设置复合粘接剂为第一粘接剂与第二粘接剂组成的混合物，第一粘接剂为聚多巴胺，聚多巴胺中氨基官能团的氮元素能够与铜原子形成分子间作用力，增强复合粘接剂在铜箔表面的化学吸附作用，增强复合粘接剂与功能集流体的粘接力，提高负极主材与功能集流体的粘接性能；从而有利于提高负极片中负极主材的含量，减少锂离子电池在反复充放电过程中容易掉粉的情况，增强锂离子电池的循环稳定性；

18、2.复合粘接剂为聚多巴胺与聚丙烯酸的混合物时，聚多巴胺中的羟基官能团与聚丙烯酸中的羟基官能团能够产生稳固的氢键，促使聚多巴胺与聚丙烯酸形成较强的分子间作用力；并且，聚多巴胺中苯环的稳定性高、刚性好，提高复合粘接剂的结构稳定性，降低复合粘接剂在电解液及外界环境的影响下发生分解的风险；

19、3.锂离子电池包括如上所述的负极片，能够提高负极片中负极主材的含量，从而提高所述锂离子电池的能量密度。

技术特征：

1.一种负极片，其特征在于，包括功能性集流体以及设置在功能性集流体上的负极材料层；所述负极材料层包括负极主材与复合粘接剂；

2.根据权利要求1所述的一种负极片，其特征在于，所述功能性集流体为微孔铜箔；所述微孔铜箔中微孔的孔径≤20μm；

3.根据权利要求2所述的一种负极片，其特征在于，所述微孔铜箔中微孔的密度为2000～5000个/cm2。

4.根据权利要求1所述的一种负极片，其特征在于，所述功能性集流体为双面毛铜箔；所述双面毛铜箔的正面粗糙度与反面粗糙度均不大于3μm。

5.根据权利要求1所述的一种负极片，其特征在于，所述第二粘接剂为聚丙烯酸、丁苯橡胶、聚偏二氟乙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯中的任一种。

6.根据权利要求5所述的一种负极片，其特征在于，所述聚多巴胺与聚丙烯酸的摩尔比为(1～2):(1～2)。

7.根据权利要求1所述的一种负极片，其特征在于，所述负极材料层包括以下组分：负极主材为97.5％～98.5％、复合粘接剂为0.8％～1.5％、增稠剂为0.5％～1％。

8.根据权利要求7所述的一种负极片，其特征在于，所述负极主材为石墨或者掺硅石墨。

9.根据权利要求7所述的一种负极片，其特征在于，所述增稠剂为羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素锂中的任一种。

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1-9任一项所述的一种负极片。

技术总结
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种负极片及包括该负极片的锂离子电池。一种负极片，包括功能性集流体以及设置在功能性集流体上的负极材料层；所述负极材料层包括负极主材与复合粘接剂；所述功能性集流体具有多孔结构或者具有粗糙表面；所述复合粘接剂为第一粘接剂与第二粘接剂组成的混合物；所述第一粘接剂为聚多巴胺。本发明提供的一种负极片，通过功能性集流体与复合粘接剂的配合使用，增强了负极主材与集流体的粘接性能；大大减少了锂离子电池在反复充放电过程中易掉粉的情况，增强了锂离子电池的循环稳定性，还提高了锂离子电池的倍率性能。本发明还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括如上所述的一种负极片。

技术研发人员：付登林,王志豪,黄连红,龙璐璐
受保护的技术使用者：重庆市紫建新能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15