[发明专利]一种负极片、含有该负极片的电化学储能器件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电化学储能器件技术领域，特别涉及一种负极片及其含有该负极片的电化学储能器件的制备方法。

背景技术

1991年，日本索尼公司创造性的采用炭材料作为锂离子电池阳极材料，为锂离子电池领域带来了革命性的变化；自此之后，锂离子电池技术迅猛发展，在移动电话、摄像机、笔记本电脑以及其他便携式电器上面大量运用。锂离子电池具有诸多优点，例如电压高、体积小、质量轻、比能力高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长等，是二十一世纪理想的移动电器电源、电动汽车电源以及储电站用储电器。然而，随着人们的消费需求的提升，其对消费类电子产品的待机时间要求越来越高，相应的对电子产品电池的体积能力密度提出了更高的要求；同时，电动汽车(EV)和储能电站(ES)使用的锂电池，单电芯具有更高的容量和更大的体积尺寸，一旦发热、着火燃烧会产生严重的后果，因而需要更好的安全性。

目前，提高电芯体积能力密度的方式包括开发新的电极材料、加大电极的压实密度、改进电芯的制造工艺等，这其中加大电极压实密度是一种简单而有效的方式；解决电芯安全性问题的主要途径有：设计安全性能更可靠的电芯结构、在电极膜片或者隔离膜上涂覆陶瓷层以及使用聚合物电解质取代传统的液态电解质等，其中涂覆陶瓷层技术在现有电池行业领域运用更为广泛。

然而，随着电极压实密度的提高，电极中的孔隙率将逐渐降低，用于存储电解液的空间将变少，但为了保证电池的循环性能，电芯注液量必须保持不变，因此将出现“涨液”问题，从而使得电池表明凹凸不平，影响电池外观直至成为外观坏品，这在软包电池中表现尤为明显。

有鉴于此，确有必要开发一种新的负极片，其能够提高电池的安全性能，又能够缓解或解决电池“涨液”问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供的一种负极：包括负极集流体和分布在所述负极集流体上的负极活性物质涂层，其特征在于：所述负极活性物质涂层上分布有复合多孔涂层，所述复合多孔涂层中包含空心颗粒填料，所述空心颗粒填料的空心部分的体积为所述空心颗粒填料的总体积的1％-95％；所述空心颗粒填料的壳部分具有多孔结构，并且所述空心颗粒填料的壳部分的孔隙率为1％-90％；所述空心颗粒填料能够承受的压强大于或等于0.05MPa。空心颗粒的空心结构可以存储电解液，缓解/解决电池的胀液问题；同时空心颗粒中存储的电解液能够增加颗粒的离子导通性能，使得电芯具有更好的倍率性能；此外还能提高电池的安全性能。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电化学储能器件用负极片，包括负极集流体和分布在所述负极集流体上的负极活性物质涂层，所述负极活性物质涂层上分布有复合多孔涂层，所述复合多孔涂层中包含空心颗粒填料，所述空心颗粒填料的空心部分的体积为所述空心颗粒填料的总体积的1％-95％；所述空心颗粒填料的壳部分具有多孔结构，并且所述空心颗粒填料的壳部分的孔隙率为1％-90％；所述空心颗粒填料能够承受的压强大于或等于0.05MPa。

作为本发明电化学储能器件用负极片的一种改进，所述空心颗粒填料选自无机颗粒或/和有机颗粒，所述空心颗粒填料的粒径小于或等于10μm。

作为本发明电化学储能器件用负极片的一种改进，所述无机颗粒选自洛氏硬度大于2的无机盐(如硫酸镁、钛酸钡、硫酸锂等)、洛氏硬度大于2的金属氧化物(如三氧化二铝、氧化硅、氧化钙等)中的至少一种；所述无机颗粒的粒径小于或等于4μm。

作为本发明电化学储能器件用负极片的一种改进，所述有机颗粒选自具有导锂离子能力的聚合物(聚醚、聚酯、聚亚胺、聚癸二酸乙二醇)、熔点大于或等于200℃的聚合物(聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚丙烯氰等)、阻燃聚合物(如阻燃聚丙烯、阻燃聚氨酯、阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物等)中的至少一种；所述有机颗粒的粒径小于或等于4μm。

作为本发明电化学储能器件用负极片的一种改进，所述空心颗粒填料的空心部分的体积为所述空心颗粒填料的总体积的10％-80％；所述空心颗粒填料的壳部分的孔隙率为10％-70％。

作为本发明电化学储能器件用负极片的一种改进，所述空心颗粒填料能够承受的压强大于或等于0.2MPa。

作为本发明电化学储能器件用负极片的一种改进，所述复合多孔涂层的厚度为0.5μm-15μm；所述空心颗粒填料的质量为所述复合多孔涂层的质量的0.5％-99.6％；所述复合多孔涂层中还含有粘接剂或/和实心颗粒。