[发明专利]一种锂离子电池负极板及其改性工艺

说明书

本发明提供了一种锂离子电池负极板及其改性工艺，所述电池负极板上涂覆有一层厚度为(1‑10)μm的金属氧化物，所述金属氧化物为α‑Al₂O₃、γ‑Al₂O₃、SiO₂、Ga₂O₃、ZrO₂和TiO₂中的一种或多种。本发明通过在电池负极板上涂覆具有较好热稳定性和电化学性能的金属氧化物，从而改变电池负极板表面的环境，能抑制锂枝晶在电池负极表面生长，从而有效防止了由于锂枝晶定向生长穿破隔膜导致的电池内部短路的安全问题；此外，该改性电池负极板的可加工性能好，与目前的电池工艺设备兼容性好，可以促进大规模化生产。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种锂离子电池负极板及其改性工艺。

背景技术

锂离子电池一直以单体电池电压高，能量密度高，充放电效率高，循环寿命长等优势，被认为是最具发展潜力的电池。而锂电池在充电时，锂离子会还原形成树枝状的金属锂单质，即锂枝晶。在充放电过程中，锂枝晶会不断生长，有可能会刺穿隔膜使电池发生内部短路，导致严重的安全问题。为了解决锂枝晶的生长问题，国内外研究人员在锂离子电池的正极、负极、电解质和隔膜等方面做了大量改进工作。尽管目前广泛应用的锂离子电池使用碳、石墨作负极很大程度上改善了负极锂枝晶的问题，但是其锂枝晶生长的安全性问题一直未得到彻底解决。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种锂离子电池负极板及其改性工艺，旨在解决现有锂离子电池中由于负极锂枝晶的生长导致的安全问题。

具体地，本发明第一方面提出了一种锂离子电池负极板，所述电池负极板上涂覆有金属氧化物，所述金属氧化物为α-Al₂O₃、γ-Al₂O3、SiO₂、Ga₂O₃、ZrO₂和TiO₂中的一种或多种；金属氧化物涂层的厚度为(1-10)μm，优选的，金属氧化物的厚度为(1-5)μm。

进一步地，上述锂离子电池负极板中，电池负极板的材料选自石墨、乙炔黑、微珠碳和碳纤维中的任意一种。由于石墨具有低的嵌入电位，优良的嵌入－脱嵌性能，因此，本实施例中电池负极板的材料优选为石墨。金属氧化物优选为α-Al₂O₃，因其廉价易得、具有较好的热稳定性、电化学性能和较强的机械性能且成本较低，来源方便，将其涂覆在石墨负极表面，形成约1-10μm厚与石墨电极相容性较好的多孔无机涂覆膜，可使石墨电极与电解液充分接触，有效抑制锂枝晶的生长并有效防止了枝晶形成后刺穿隔膜造成短路引发的安全问题。在生产过程中直接在负极片上涂覆α-Al₂O₃浆料，随后将正负极隔膜直接组合形成电芯，并完成注液，即可实现规模化生产。

本发明第一方面提供的锂离子电池负极板，通过在电池负极板上涂覆具有较好热稳定性和电化学性能的金属氧化物，从而改变电池负极板表面的环境，能抑制锂枝晶在电池负极表面生长，从而有效防止了由于锂枝晶定向生长穿破隔膜导致的电池内部短路的安全问题；此外，该改性电池负极板的可加工性能好，与目前的电池工艺设备兼容性好，可以促进大规模化生产。

本发明第二方面提供了一种电池负极板的改性工艺，包括以下步骤：