本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種負(fù)極極片及鋰離子電池。

背景技術(shù)：

隨著鋰離子電池的普及程度越來越高，應(yīng)用范圍越來越廣，人們普遍對(duì)鋰離子電池的低溫性能、功率性能以及快速充電能力提出了更高的要求。一般來說要解決這樣的問題通常有兩種方案。一種方案是更換電化學(xué)體系的設(shè)計(jì)，包括正極片、負(fù)極片、電解液。但是關(guān)鍵材料的重新設(shè)計(jì)涉及到大量工藝技術(shù)的匹配，項(xiàng)目開發(fā)過程漫長，人力成本投入高，風(fēng)險(xiǎn)很大。另一種方案是降低極片活性物質(zhì)的涂布重量以及壓實(shí)密度。但是降低活性物質(zhì)的涂布重量以及壓實(shí)密度很大程度上犧牲了電池的能量密度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種負(fù)極極片及鋰離子電池，其能迅速改善鋰離子電池的低溫性能、功率性能以及大電流快充充電循環(huán)性能。

為了達(dá)到上述目的，在本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供了一種負(fù)極極片，其包括：負(fù)極集流體；以及負(fù)極膜片，形成于所述負(fù)極集流體的一側(cè)或兩側(cè)。所述負(fù)極膜片包括：內(nèi)側(cè)活性物質(zhì)層，位于所述負(fù)極集流體上并與所述負(fù)極集流體相鄰，包含能夠脫嵌鋰離子的負(fù)極活性物質(zhì)；以及外側(cè)功能層，位于所述內(nèi)側(cè)活性物質(zhì)層上且位于所述負(fù)極膜片的最遠(yuǎn)離所述負(fù)極集流體的一側(cè)，所述外側(cè)功能層包括superp以及粘結(jié)劑，且不包含能夠脫嵌鋰離子的負(fù)極活性物質(zhì)。

在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池，其包括根據(jù)本發(fā)明一方面所述的負(fù)極極片。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明的負(fù)極極片改善了極片界面電子傳導(dǎo)與離子傳導(dǎo)，改善了負(fù)極極片的孔道分布，因此能在基本不犧牲能量密度的情況下很大程度提高鋰離子電池的低溫性能、功率性能以及大電流快充充電循環(huán)性能。

本發(fā)明的負(fù)極極片的制備方法簡單、成本低廉、易于量產(chǎn)，有極大的經(jīng)濟(jì)效益。

本發(fā)明的負(fù)極極片適用于高功率電芯以及有快充需求的電芯。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的負(fù)極極片的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，1為負(fù)極集流體，2為內(nèi)側(cè)活性物質(zhì)層，3為外側(cè)功能層。

圖2為實(shí)施例1-5與對(duì)比例1-3的鋰離子電池的循環(huán)測(cè)試曲線。

圖3為實(shí)施例1-5與對(duì)比例1-3的鋰離子電池的低溫放電直流電阻。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的負(fù)極極片及鋰離子電池。

首先說明根據(jù)本發(fā)明第一方面的負(fù)極極片。

參照?qǐng)D1，根據(jù)本發(fā)明第一方面的負(fù)極極片，包括：負(fù)極集流體1；以及負(fù)極膜片，形成于所述負(fù)極集流體的一側(cè)或兩側(cè)。所述負(fù)極膜片包括：內(nèi)側(cè)活性物質(zhì)層2，位于所述負(fù)極集流體1上并與所述負(fù)極集流體1相鄰，包含能夠脫嵌鋰離子的負(fù)極活性物質(zhì)；以及外側(cè)功能層3，位于所述內(nèi)側(cè)活性物質(zhì)層2上且位于所述負(fù)極膜片的最遠(yuǎn)離所述負(fù)極集流體1的一側(cè)，所述外側(cè)功能層3包括superp以及粘結(jié)劑，且不包含能夠脫嵌鋰離子的負(fù)極活性物質(zhì)。負(fù)極集流體1是用于傳輸電荷的導(dǎo)體，可為銅等金屬箔。

在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的負(fù)極極片中，外側(cè)功能層3中的superp是鋰離子電池常用的導(dǎo)電劑，其與活性材料有很好的接觸性能和電子傳導(dǎo)性能，因此外側(cè)功能層3能有效改善極片界面電子傳導(dǎo)，從而提高鋰離子電池的動(dòng)力學(xué)性能。

在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的負(fù)極極片中，superp的表面具有較高的活性，具有很好的電解液浸潤性，相比活性材料其吸收電解液的能力更強(qiáng)，因 此外側(cè)功能層3還能有效改善極片界面離子傳導(dǎo)，從而提高鋰離子電池的動(dòng)力學(xué)性能。

在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的負(fù)極極片中，對(duì)傳統(tǒng)的負(fù)極極片來說，含有石墨負(fù)極活性物質(zhì)的活性物質(zhì)層在過輥冷壓時(shí)由于壓力傳導(dǎo)不均衡導(dǎo)致極片接近表面層的地方過壓，從而孔道大量壓死，在大倍率電流下的極化增大。而superp是無定形碳材料，硬度高，在過輥冷壓時(shí)可緩沖壓力傳導(dǎo)，改善負(fù)極極片的孔道結(jié)構(gòu)，降低大倍率電流下的液相極化，從而提高鋰離子電池的動(dòng)力學(xué)性能。

在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的負(fù)極極片中，所述外側(cè)功能層3中的粘結(jié)劑選自羧甲基纖維素鈉(cmc)、la水性粘結(jié)劑以及sbr中的一種或幾種。所述la水性粘結(jié)劑可為la-133。

在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的負(fù)極極片中，superp在所述外側(cè)功能層3中的重量百分比為40％～69％。

在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的負(fù)極極片中，所述外側(cè)功能層3可包括superp、cmc以及l(fā)a-133，三者的重量百分比為(40％～69％):(1％～10％):(30％～50％)。

在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的負(fù)極極片中，所述外側(cè)功能層3可包括superp、cmc以及sbr，三者的重量百分比為(40％～69％):(1％～10％):(30％～50％)。

在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的負(fù)極極片中，所述外側(cè)功能層3的厚度為0.2μm～10μm。

在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的負(fù)極極片中，所述負(fù)極活性物質(zhì)至少包含石墨。具體地，所述負(fù)極活性物質(zhì)可選自石墨。或者所述負(fù)極活性物質(zhì)可選自：石墨；以及硅基氮化物、硅基氧化物、硅基鹵化物、硅基合金、錫基氮化物、錫基氧化物、錫基鹵化物、錫基合金、鈦基氮化物、鈦基氧化物、鈦基合金中的一種或幾種。

在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的負(fù)極極片中，所述負(fù)極膜片包括至少一層內(nèi)側(cè)活性物質(zhì)層2。

在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的負(fù)極極片中，所述內(nèi)側(cè)活性物質(zhì)層2還包含粘結(jié)劑以及導(dǎo)電劑。所述粘結(jié)劑可選自羧甲基纖維素鈉(cmc)、la水 性粘結(jié)劑以及sbr中的一種或幾種。所述la水性粘結(jié)劑可為la-133。所述導(dǎo)電劑可選自superp、導(dǎo)電炭黑等。

其次說明根據(jù)本發(fā)明第二方面的鋰離子電池。

根據(jù)本發(fā)明第二方面的鋰離子電池，包括根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的負(fù)極極片。

下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本申請(qǐng)。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本申請(qǐng)而不用于限制本申請(qǐng)的范圍。

實(shí)施例1

(1)負(fù)極極片的制備：將負(fù)極活性物質(zhì)石墨、cmc、superp、la-133按重量比94.5％:2％:0.4％:3.1％加入去離子水中混合并攪拌均勻，得到具有一定流動(dòng)性的活性物質(zhì)層漿料，將該漿料均勻涂布在負(fù)極集流體(厚度為9μm的電解銅箔)的兩面，烘干后形成內(nèi)側(cè)活性物質(zhì)層。將superp、cmc、la-133按重量比65％:2％:33％加入去離子水中混合并攪拌均勻，得到具有一定流動(dòng)性的功能層漿料，將該漿料均勻涂布在內(nèi)側(cè)活性物質(zhì)層的表面，厚度為2μm，烘干冷壓后制成負(fù)極極片。

(2)正極極片的制備：將ncm333、superp、聚偏氟乙烯(pvdf)按重量比94％:3％:3％加入到n-甲基吡咯烷酮(nmp)中混合并攪拌均勻，得到具有一定流動(dòng)性的正極漿料，將正極漿料均勻涂布在正極集流體(厚度為14μm的鋁箔)上，烘干冷壓后制成正極極片。

(3)電解液的制備：將有機(jī)溶劑碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二甲酯(dmc)和碳酸甲乙酯(emc)按質(zhì)量比ec:dmc:emc＝3:5:2的比例混合；電解液用鋰鹽為lipf6，濃度為1.0mol/l。

(4)隔離膜的制備：采用材質(zhì)主要為pe的鋰離子電池用隔離膜，厚度為20μm。

(5)鋰離子電池的制備：將上述正極極片、負(fù)極極片以及隔離膜依次疊加后得到電芯，注入電解液，經(jīng)化成等工序后制得鋰離子電池。

實(shí)施例2-5以及對(duì)比例1-3的鋰離子電池的制備過程除表1中的參數(shù)不同外，制備過程與實(shí)施例1相同，此處不再贅述。

表1實(shí)施例1-5以及對(duì)比例1-3的參數(shù)

接下來說明鋰離子電池的性能測(cè)試過程。

(1)將實(shí)施例1-5與對(duì)比例1-3制得的鋰離子電池在恒溫恒流條件下進(jìn)行充放電循環(huán)測(cè)試。測(cè)試過程溫度恒定為25℃，進(jìn)行3c/3c(即3c充電，3c放電)充放電循環(huán)。

(2)將實(shí)施例1-5與對(duì)比例1-3制得的鋰離子電池在低溫-20℃進(jìn)行脈沖放電測(cè)試，測(cè)試條件為放電電流5c，放電時(shí)間10s。

圖2為實(shí)施例1-5與對(duì)比例1-3的鋰離子電池的循環(huán)測(cè)試曲線。圖3為實(shí)施例1-5與對(duì)比例1-3的鋰離子電池的低溫放電直流電阻(dcr)值。結(jié)果表明，實(shí)施例1-5的鋰離子電池在3c電流下的循環(huán)性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于對(duì)比例1-3。實(shí)施例1-5的鋰離子電池在低溫放電下的直流電阻大幅度減小，意味著鋰離子電池的低溫性能、功率性能得到大幅提高。