[发明专利]一种负极片及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明提供了一种负极片及其制备方法和锂离子电池。所述方法包括：对负极片半成品进行两次冷压，得到所述负极片；其中，将所述负极片半成品的厚度记为T₀，所述两次冷压后得到的产品厚度记为T，所述两次冷压中的第一次冷压得到的产品厚度记为T₁，所述第一次冷压的程度为X，则T₁＝(1‑X)T₀+T×X；所述负极片半成品为涂布了负极浆料且经过干燥的负极集流体。本发明提供的负极片制备方法通过对冷压方法的改进，可以有效提高电池极片孔隙率均匀性、降低活性物质颗粒破碎可能性，为高比能电池开发过程中的厚极片冷压问题提供了解决方法。

技术领域

本发明属于电池技术领域，涉及一种负极片及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

锂离子二次电池由于其输出电压高、能量密度大、功率密度高、循环寿命长以及良好的环境友好性等优点被广泛地应用于电子消费品、电子通讯、储能电网、动力汽车等领域。

近年来，随着新能源汽车不断发展，锂离子电池的动力性能需求不断增加，这对电池的能量密度、安全性以及循环寿命都提出了越来越高的要求，尤其是高能量密度的苛求尤为强烈。在高能量密度电池的研发中，以不断提高单位质量内的活性物质含量为首选方法。因此，电池厂家通过增加极片上活性物质的量即涂层厚度的或压实密度增加来提高活性物质的相对占用比，进而达到电池能量密度提升的目的。

随着涂层厚度或压实密度的增加，在通常的一次冷压工艺中，由于上下层的活性物质承受不同的压力而导致从集流体至活性物质表面极片孔隙率分布不均、内部活性物质颗粒破碎等问题。这就造成了电解液的浸润和吸收效率低、锂离子迁移速率慢以及电池内阻变大，并进一步导致库伦效率低、倍率性能差、放电强度低、循环性能差、低温析锂等一系列电池失效表现。且在低温充放电与大电流密度条件下易形成锂枝晶，给电池的安全性能埋下巨大的隐患。

为了解决厚涂层及高压实密度电池极片遇到的问题，研究人员提出了二次冷压的工艺，分别从以下两个方面进行了改善：

(1)极片直接二次冷压。将原先的一次冷压工艺改善为二次冷压，分两步将涂布完极片辊压至相应的厚度，中间未经过其他处理。

(2)极片经过处理后再二次冷压。在二次冷压前采用一定的溶剂对极片进行浸润来释放极片冷压过程中的应力并改善极片的孔隙率。例如：CN107403949A公开了锂离子电池负极片及其制备方法，其包括以下步骤：提供负极集流体；制备含有晶型为层状结构的负极活性材料的正极浆料，将负极浆料均匀分布在负极集流体上，干燥后经一次冷压、切片制得负极片；用溶剂对负极片进行浸润处理；以及经干燥、二次冷压制得锂离子电池负极片。CN107403905A公开了锂离子电池正极片及其制备方法，其包括以下步骤：提供正极集流体；制备含有晶型为层状结构的正极活性材料的正极浆料，将正极浆料均匀分布在正极集流体上，干燥后经一次冷压、切片制得正极片；用溶剂对正极片进行浸润处理；以及经干燥、二次冷压制得锂离子电池正极片。

上面直接二次冷压和经过处理后二次冷压的方法，虽从一定程度上改善了极性能，但仍存在以下问题：冷压过程中的应力未被完全释放仍然持续影响后续电池性能以及昂贵的设备投入和复杂的工艺工序。因此，针对以上问题，开发一种新的改善负极极片性能的二次冷压方法至关重要。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种负极片及其制备方法和锂离子电池。本发明提供的负极片制备方法通过对冷压方法的改进，可以有效提高电池极片孔隙率均匀性、降低活性物质颗粒破碎可能性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种负极片的制备方法，所述方法包括以下步骤：