[发明专利]锂离子电池层级复合负极及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种锂离子电池的层级复合负极极片，其特征在于，所述层级复合负极极片包括依次连接的集流体、第一活性物质层、第二活性物质层以及第三活性物质层；

其中，所述第一活性物质层的活性材料包括天然石墨，所述第二活性物质层的活性材料包括人造石墨，并且所述第三活性物质层的活性材料包括硬碳。

2.根据权利要求1所述的层级复合负极极片，其特征在于，所述所述集流体包括金属铜箔和/或涂炭铜箔；

优选地，所述第一活性物质层、所述第二活性物质层以及所述第三活性物质层的厚度比为(15至35)：(55至75)：(10至25)。

3.根据权利要求1或2所述的层级复合负极极片，其特征在于，按照质量分数计所述天然石墨占所述第一活性物质层的10％至95％，优选为20％至85％，进一步优选为30％至75％；

优选地，所述第一活性物质层的负极活性材料还包括人造石墨、硬碳、软碳、硅及硅化合物或锡及锡化合物中的任意一种或至少两种的组合。

4.根据权利要求1至3任一项所述的层级复合负极极片，其特征在于，按照质量分数计所述人造石墨占所述第二活性物质层的50％至95％，优选为55％至90％，进一步优选为60％至85％；

优选地，所述第二活性物质层的负极活性材料还包括天然石墨、硬碳、软碳、硅及硅化合物或锡及锡化合物中的任意一种或至少两种的组合。

5.根据权利要求1至4任一项所述的层级复合负极极片，其特征在于，按照质量分数计所述硬碳占所述第三活性物质层的10％至60％，优选为15％至55％，进一步优选为20％至50％；

优选地，所述第三活性物质层的负极活性材料还包括天然石墨、人造石墨、软碳、硅及硅化合物或锡及锡化合物中的任意一种或至少两种的组合。

6.根据权利要求1至5任一项所述的层级复合负极极片，其特征在于，所述第一活性物质层、所述第二活性物质层和所述第三活性物质层的原料分别独立地包括所述负极活性材料、粘结剂和导电剂。

优选地，按照质量分数计所述第一活性物质层、所述第二活性物质层和所述第三活性物质层的原料分别独立地为90％至99.5％负极活性材料、0.2％至7％粘结剂以及0至8％导电剂；

优选地，所述粘结剂包括丁苯乳胶、羧甲基纤维素钠、聚乙烯丙烯酸、聚丙烯腈、聚丙烯酸或聚偏氟乙烯中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述导电剂包括导电炭黑、乙炔黑、碳纳米管、碳纤维、科琴黑或石墨烯中的任意一种或至少两种的组合。

7.一种根据权利要求1至6任一项所述的锂离子电池层级复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

将干燥后的第一负极活性材料与粘结剂和导电剂在溶剂中进行混合，得到第一活性物质层的混合浆料；

将干燥后的第二负极活性材料与粘结剂和导电剂在溶剂中进行混合，得到第二活性物质层的混合浆料；

将干燥后的第三负极活性材料与粘结剂和导电剂在溶剂中进行混合，得到第三活性物质层的混合浆料；

将所述第一活性物质层的混合浆料涂覆于集流体表面，烘干后叠加涂覆所述第二活性物质层的混合浆料，烘干后叠加涂覆所述第三活性物质层的混合浆料，烘干加压得到层级复合负极材料。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括去离子水；

优选地，所述干燥的温度为100℃至150℃；

优选地，所述干燥的时间为4h至8h；

优选地，所述混合的搅拌速率为800rpm至1500rpm；

优选地，所述混合的搅拌时间为200min至280min；

优选地，所述涂覆为刮涂和/或喷涂；

优选地，所述烘干的温度为95℃至100℃；

优选地，所述烘干的时间为30min至150min。