[发明专利]负极极片及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种负极极片及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：将负极浆料涂布在集流体上，在涂布过程中，在垂直于集流体平面的方向施加电场，得到负极涂布片；对所述负极涂布片进行辊压，在辊压过程中，在垂直于集流体平面的方向持续施加电场，得到所述负极极片；其中，所述负极浆料中的活性物质为石墨，本发明在负极片涂布、辊压过程中施加垂直于集流体平面的电场，在电场作用下驱动石墨取向分布，降低极片OI值，改善极片膨胀率、快充性能和循环性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及负极极片及其制备方法和应用。

背景技术

目前，商业化的锂离子电池负极材料主要为石墨类材料，其具有嵌锂电位低、性质稳定、容量高、使用温度窗口大、成本低等优势。石墨为层状材料，在嵌锂过程中，锂离子会从石墨端面进入到层间，在层间进行固相扩散，完成嵌锂过程，生成插层化合物LiC6。在嵌锂过程中，石墨层间距会变大，导致整个负极片膨胀。一般来说，石墨负极片的膨胀在20％左右，石墨极片的膨胀会影响到电池的循环性能。另外，由于嵌锂是从端面进入层间，因此，当石墨片层垂直于集流体时，端面会被暴露在极片表面，更加有利于锂离子的快速脱嵌。

目前改善快充、循环性降低OI值的主要手段是通过石墨颗粒二次造粒、表面包覆等进行，但是在涂布和辊压过程很难通过工艺过程控制OI值。因此，在涂布和辊压后，OI值较大，在充放电过程中，锂离子传输受阻、极片膨胀过大，对快充和循环性能带来一定的影响。

因此，开发一种快充性能好、极片膨胀率小、循环性能好的负极极片是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种负极极片及其制备方法和应用，本发明在负极片涂布、辊压过程中施加垂直于集流体平面的电场，在电场作用下驱动石墨取向分布，降低极片OI值，改善极片膨胀率、快充性能和循环性能。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种负极极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

在垂直于集流体平面的方向施加第一电场的同时，将负极浆料涂布在集流体上，以得到负极涂布片，其中所述负极浆料中的活性物质为石墨；以及

在垂直于所述集流体平面的方向施加第二电场的同时，对所述负极涂布片进行辊压，以得到所述负极极片。

本发明通过在涂布和辊压过程施加垂直于集流体平面的电场，由于石墨颗粒导电性的各向异性，石墨层面会趋向于沿垂直集流体方向取向，从而降低石墨负极片的取向度OI值，进而达到提高快充、降低膨胀、改善循环的效果。

优选地，所述石墨包括人造石墨和/或天然石墨。

优选地，所述石墨的中值粒径D50为5～15μm，例如：5μm、8μm、10μm、12μm或15μm等。

优选地，所述负极浆料还包括去离子水、导电剂、增稠剂和粘结剂。

优选地，所述导电剂包括导电炭黑。

优选地，所述增稠剂包括羧甲基纤维素钠。

优选地，所述粘结剂包括丁苯橡胶。

优选地，所述负极浆料的细度为18～25μm，例如：18μm、19μm、20μm、22μm或25μm等。

优选地，所述涂布过程中，施加电场的电压为5～10V，例如：5V、6V、7V、8V、9V或10V等。

优选地，所述施加电场的方式为持续施压。

优选地，所述涂布后进行干燥处理。

优选地，所述干燥处理包括真空干燥。