[发明专利]一种具有散热结构的负极片及其制备方法与锂离子电池

说明书

本发明提供一种具有散热结构的负极片及其制备方法与锂离子电池，所述具有散热结构的负极片包括依次层叠设置的第一导热涂层、第一负极涂层、集流体、第二负极涂层与第二导热涂层；所述第一导热涂层与第二导热涂层分别包括导热材料。所述制备方法包括以下步骤：(1)将负极浆料均匀涂覆于集流体两侧，分别形成第一负极涂层与第二负极涂层，得到负极片；(2)将导热浆料均匀涂覆于步骤(1)所得负极片两侧，在第一负极涂层表面形成第一导热涂层，在第二负极涂层表面形成第二导热涂层，烘干后得到具有散热结构的负极片。本发明提供的负极片特别适用于高能量密度的锂离子电池，降低了电池的发热温升，提升了电池内部散热性能与安全性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种负极片，尤其涉及一种具有散热结构的负极片及其制备方法与锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因其具有较高的能量密度，在电动汽车行业应用广泛。然而在长期使用过程中，过电流、过充、内部锂枝晶、挤压、机械冲击、穿刺或其他滥用情况会导致电池发生内短路。当内短路电流所带来的焦耳热累积，并无法快速扩散排出时，电池会发生放热连锁反应，进而引发大面积负极、正极、电解液和隔膜等材料的放热反应，最终导致锂离子电池发生热失控。

此外，在高温环境中电解液会分解产生气体，这些不良气体在锂离子电池中不断积聚，不仅使得电池性能降低，而且导致电池发生鼓包现象，甚至会发生破裂或爆炸，带来极大的安全隐患，因此需要提升锂离子电池的散热性能。

相较于正极片，在电池发生内短路时，负极具有良好的导电性，产热量大于散热量，导致电池内部聚集大量的热，从而引发电池热失控，因此提升负极片的散热性能需要优先考虑。

CN 111697230A公开了一种高安全复合正极片及其制备方法和应用的锂离子电池，所述正极片的上下两侧表面分别涂覆至少一层功能材料层，所述功能材料层包括无机纳米材料、导电剂、导锂离子材料、粘结剂和分散剂。所述发明有效地抑制了电池内短路带来的热积累，避免了热失控，进而改善了高能量密度锂离子电池的安全性。然而所述发明采用的无机纳米材料导热系数在200W/(mK)左右，仍有较大的提升空间。

CN 105576322A公开了一种具有散热结构的锂离子动力电池，包括由热电材料和铝材料复合制备而成的散热壳层，以此取代原有的电池壳层。所述发明直接从单体电池着手，有效降低了单体电池的发热升温问题，提升了单体电池的循环寿命和安全性能。然而所述发明采用的热电材料成本较高，且所述散热壳层并不适用于软包电池，限制了其进一步推广应用。

CN 104466058A公开了一种用于解决锂电芯散热与安全的电池壳体，所述电池壳体侧面具有多处散热凸沿，增加了锂离子电池外壳散热性的同时便于安装人员的搬运。然而所述发明无法解决电池内部导热性差的问题，且凸沿的设计增加了电池重量，仍有较大的优化空间。

CN 107546364A公开了一种锂离子动力电池负极片及其制备方法，所述发明中负极集流体设于负极片的任一侧边，导热箔设于不同于负极集流体的侧边，负极片的表面设有由负极浆料涂覆形成的负极涂层。采用这种负极片的锂离子电池可将电池内部产生的热量以高效的横向热传导方式传导至电池外部，有效减少了电池内部热量累积，从而避免了电池的活性物质老化与电性能恶化，延长了电池的使用寿命。然而所述发明在负极片中额外引入了导热箔，一定程度上降低了电池的能量密度，且增大了负极片的占用空间。

由此可见，如何设计一种具有散热结构的负极片，特别适用于高能量密度的锂离子电池，降低电池的发热温升，进而提升电池内部散热性能与安全性能，成为了目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有散热结构的负极片及其制备方法与锂离子电池，所述具有散热结构的负极片，特别适用于高能量密度的锂离子电池，降低了电池的发热温升，提升了电池内部散热性能与安全性能。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：