[发明专利]一种锂离子电池负极极片及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种锂离子电池负极极片及其制备方法与应用，所述锂离子电池负极极片包括负极活性材料，所述负极活性材料的最高弹性模量为最低弹性模量的1.18倍以上。本发明提供不同弹性模量的负极活性材料搭配使用，高弹性模量的负极活性材料起到骨架作用，防止负极极片因膨胀变形，低弹性模量的负极活性材料通过其自身的形变，来吸收锂离子电池负极极片在充电过程中产生的应力，降低锂离子电池负极极片整体的充电膨胀率；同时负极活性材料的弹性模量特性与其堆积方式协同作用，降低锂离子电池负极极片的膨胀，进一步提升锂离子电池的能量密度。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，涉及一种锂离子电池负极极片，尤其涉及一种锂离子电池负极极片及其制备与应用。

背景技术

目前，需要不断提高锂离子电池的能量密度，来满足市场对纯电动汽车长续航里程的需求。常规的锂离子电池，通常通过以下几种方式来提高电池的容量密度：(1)通过使用更高克容量的正负极活性材料；(2)增加活性材料用量、提高材料压实及增加材料装载量；(3)降低非活性材料用量，即减少电极配方中导电剂、粘结剂含量、降低集流体及隔膜的厚度。

CN 102610804A公开了一种锂离子电池负极材料的制备方法，该锂离子电池负极材料通过将石墨碳材料置于等离子体处理装置中进行处理获得。所获得的锂离子电池负极材料，对电解液具有良好的浸润性。由该锂离子电池负极材料制得的锂离子电池，其负极的浸润性也得到相应的改善，从而保证在锂离子电池负极的压实密度更高的条件下负极对电解液的浸润程度，达到提高锂离子电池负极石墨碳材料的单位体积填充量，并进而达到提高锂离子电池能量密度的目的。

CN 110112366A公开了提供一种锂离子电池极片及锂离子电池，正极极片包括正极集流体和涂覆在所述正极集流体上的正极涂层，负极极片包括负极集流体和涂覆在所述负极集流体上的负极涂层，负极涂层包括涂覆在所述负极集流体上的底层Ⅱ和涂覆在底层Ⅱ上的顶层Ⅱ，底层Ⅱ包括高压实密度负极活性材料，顶层Ⅱ包括低压实密度材料Ⅱ，高压实密度负极活性材料的压实密度＞1.75g/cm³，所述低压实密度材料Ⅱ的压实密度＜1.65g/cm³。其公开了通过改善极片压实密度，提高锂离子电池的能量密度。

CN 110993957A公开了一种正极极片、负极极片以及高能量密度锂离子电池，包括负极集流体以及依次涂覆于负极集流体表面的导电涂层和活性材料层，活性材料层的材料由负极活性材料、导电剂和粘结剂混合而成。公开的锂离子电池减小了采用硅基材料、锡基材料、金属氧化物等高比容量负极时造成的不可逆容量损失，从而提高能量密度；采用无溶剂法制备极片，提高了极片的压实密度，进一步提高了能量密度。

上述公开的方法对极片活性材料的发展提出了更高的要求，同时材料的不成熟也容易造成电池性能的下降。而提高材料压实密度及增加装载量等方法容易造成电池寿命降低，性能劣化加快，无法满足市场的需求。

锂离子电池负极在充放电过程有较大的体积膨胀，这就要求电池在设计时要预留出足够的以供负极材料膨胀的空间，通过紧固件对电池进行加固，这些设计都无疑降低了电池的能量密度。虽然通过负极材料设计，如原料选择、改变石墨化度及表面包覆物质等方法，能够降低负极在充放电过程的膨胀，但这些设计改变了活性材料原有的特性，对负极材料的容量、首次效率及加工性能产生了较大的影响，进一步影响了锂离子电池的设计和性能的发挥，从而限制了使用。

基于以上研究，提供一种锂离子电池负极极片，其负极活性材料的特性和堆积方式搭配合理，能有效的利用空间，形成连续稳定的孔隙，降低锂离子电池负极极片的膨胀率，促进锂离子电池性能的发挥，成为了目前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锂离子电池负极极片及其制备方法与应用，所述锂离子电池负极极片通过不同弹性模量的负极活性材料搭配使用，来降低锂离子电池负极极片整体的充电膨胀率。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：