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负极片、电池及电池的制备方法

551   编辑:北方有色网   来源:深圳市豪鹏科技股份有限公司  
2025-10-31 15:58:50
权利要求

1.一种负极片,其特征在于,所述负极片包括:

负极集流体;

第一涂覆层,所述第一涂覆层涂覆在所述负极集流体上,且所述第一涂覆层包括硅基负极材料、第一导电剂和第一粘结剂;

第二涂覆层,所述第二涂覆层涂覆在所述第一涂覆层的表面,且所述第二涂覆层包括多孔碳材料、快离子导体、第二导电剂和第二粘结剂。

2.根据权利要求1所述的负极片,其特征在于,

所述第一涂覆层背离所述负极集流体的一侧具有多个凹槽;

所述第二涂覆层的局部填充于所述凹槽内。

3.根据权利要求2所述的负极片,其特征在于,

多个所述凹槽沿所述负极集流体的长度方向分布,且所述凹槽在所述负极集流体的宽度方向贯通所述第一涂覆层。

4.根据权利要求2或3所述的负极片,其特征在于,

多个所述凹槽的体积之和,占所述第一涂覆层总体积的20%~50%。

5.根据权利要求1所述的负极片,其特征在于,

所述硅基负极材料包括含硅内核,及碳或纤维素衍生物的包覆层;和/或,

所述硅基负极材料的中值粒径为6~10μm。

6.根据权利要求5所述的负极片,其特征在于,

所述含硅内核中的硅材料为多孔二氧化硅、多孔硅和多孔氧化亚硅中的一种或多种;和/或,

所述含硅内核中的硅材料为纳米硅材料,所述硅基负极材料中,所述纳米硅材料含量占比为0.4wt%~10wt%,所述纳米硅材料的值粒径为50 nm至1 μm。

7.根据权利要求1所述的负极片,其特征在于,

所述多孔碳材料为纳米多孔碳材料;所述纳米多孔碳材料为石墨、软碳和硬碳中的一种或多种;

所述快离子导体为Li10GeP2S12、LiTi2(PO4)3、LiZr2(PO4)3、Li7La3Zr2O12和其他非密堆积氧化物中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的负极片,其特征在于,

所述第二涂覆层的孔隙大于100nm。

9.根据权利要求1所述的负极片,其特征在于,

所述第二涂覆层的电子导电率高于所述第一涂覆层的电子导电率,且所述第一涂覆层的膜片电阻不小于所述第二涂覆层的膜片电阻;和/或,

所述第一涂覆层的取向度的平方不大于所述第二涂覆层的取向度的16倍;和/或,

所述第一涂覆层的面密度不大于所述第二涂覆层的面密度。

10.根据权利要求1所述的负极片,其特征在于,

所述第一导电剂为导电炭黑、碳纳米管石墨烯碳纤维、乙炔黑、科琴黑中的一种或多种;和/或,

所述第二导电剂选自导电炭黑、碳纳米管、石墨烯、碳纤维、乙炔黑、科琴黑中的一种或多种;和/或,

第一粘结剂为聚丙烯酸、聚丙烯腈、丁苯橡胶、聚酰亚胺、氟化橡胶、聚氧化乙烯中的一种或多种;和/或,

第二粘结剂为聚丙烯酸、聚丙烯腈、丁苯橡胶、聚酰亚胺、氟化橡胶、聚氧化乙烯中的一种或多种。

11.根据权利要求1所述的负极片,其特征在于,

所述硅基负极材料、所述第一导电剂和所述第一粘结剂的重量比为(96.0~98.5):(0.1~2.5):(1~2.5);和/或,

所述多孔碳材料、所述第二导电剂、所述第二粘结剂和所述快离子导体的重量比为(96~98.5):(0.1~2.5):(0.7~2.5):(0.4~1.0)。

12.一种电池,其特征在于,包括正极片、隔膜和如权利要求1-11任一项中所述的负极片。

13.一种电池的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

将硅基负极材料、第一导电剂和第一粘结剂按加入到去离子水内,进行搅拌制备第一涂覆浆料;

将所述第一涂覆浆料均匀涂布在负极集流体上形成第一涂覆层,经烘干、辊压、刻蚀清洗,使得所述第一涂覆层的表面具有凹槽;

将多孔碳材料、第二导电剂和第二粘结剂以及快离子导体加入到去离子水内,进行搅拌制备第二涂覆浆料;

将所述第二涂覆浆料涂覆在所述第一涂覆层的表面后,进行烘干、辊压,制备出负极片;

将正极活性物质、导电剂、粘结剂加入到N-甲基吡咯烷酮,进行搅拌,均匀涂布在正极集流体上,进行烘干,辊压,裁切,制备出正极片;

按照正极片/隔膜/负极片/隔膜顺序进行卷绕或叠片成电芯,进行入壳、注液、老化、化成,制备出电池。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及离子电池技术领域,特别涉及一种负极片、电池及电池的制备方法。

背景技术

[0002]随着电动汽车以及便携式电子设备的锂离子电池的普及,锂电池的续航能力逐渐成为重点关注的指标。人们对高能量密度锂离子电池提出了越来越迫切的需求。高体积能量密度的发展离不开负极能量密度的提升。硅的理论比容量高达4200 mAh/g,是传统石墨的10倍以上。然而,作为半导体材料的硅具有电导率低、离子扩散率低的特点。在充放电过程中,负极极片边缘产生的边缘效应导致电流密度增大,带来锂离子沉积。硅体系的动力学不足导致圆弧区析锂,带来严重的安全隐患。此外,在无缓冲力的作用下,硅材料在循环过程中在厚度和宽度方向上会发生巨大的体积膨胀,导致材料破裂和粉化,从而引起容量衰减和安全风险。 如何抑制或缓冲硅材料的体积膨胀,成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

[0003]为了解决硅材料在循环过程中体积膨胀,本发明提供了一种负极片、电池及电池的制备方法。通过缓冲硅材料在循环过程中的体积膨胀,改善负极材料破裂和粉化的问题,从而降低硅基负极活性材料制备的锂电池在使用过程中的容量衰减和安全风险。本发明的负极片包括:

负极集流体;

第一涂覆层,所述第一涂覆层涂覆在所述负极集流体上,且所述第一涂覆层包括硅基负极材料、第一导电剂和第一粘结剂;

第二涂覆层,所述第二涂覆层涂覆在所述第一涂覆层的表面,且所述第二涂覆层包括多孔碳材料、快离子导体、第二导电剂和第二粘结剂。

[0004]可选地,所述第一涂覆层背离所述负极集流体的一侧具有多个凹槽;

所述第二涂覆层的局部填充于所述凹槽内。

[0005]可选地,多个所述凹槽沿所述负极集流体的长度方向分布,且所述凹槽在所述负极集流体的宽度方向贯通所述第一涂覆层。

[0006]可选地,多个所述凹槽的体积之和,占所述第一涂覆层总体积的20%~50%。

[0007]可选地,所述硅基负极材料包括含硅内核,及碳或纤维素衍生物的包覆层;和/或,

所述硅基负极材料的中值粒径为6~10μm。

[0008]可选地,所述含硅内核中的硅材料为多孔二氧化硅、多孔硅和多孔氧化亚硅中的一种或多种;和/或,

所述含硅内核中的硅材料为纳米硅材料,所述硅基负极材料中,所述纳米硅材料含量占比为0.4wt%~10wt%,所述纳米硅材料的值粒径为50 nm至1 μm。可选地,所述多孔碳材料为纳米多孔碳材料;所述纳米多孔碳材料为石墨、软碳和硬碳中的一种或多种;

所述快离子导体为Li10GeP2S12、LiTi2(PO4)3、LiZr2(PO4)3、Li7La3Zr2O12或其他非密堆积氧化物中的一种或多种。

[0009]可选地,所述第二涂覆层的孔隙大于100nm。

[0010]可选地,所述第二涂覆层的电子导电率高于所述第一涂覆层的电子导电率,且所述第一涂覆层的膜片电阻不小于所述第二涂覆层的膜片电阻;和/或,

所述第一涂覆层的取向度值的平方不大于所述第二涂覆层的取向度值的16倍;和/或,

所述第一涂覆层的面密度不大于所述第二涂覆层的面密度。

[0011]可选地,所述第一导电剂为导电炭黑、碳纳米管、石墨烯、碳纤维、乙炔黑、科琴黑中的一种或多种;和/或,

所述第二导电剂选自导电炭黑、碳纳米管、石墨烯、碳纤维、乙炔黑、科琴黑中的一种或多种;和/或,

第一粘结剂为聚丙烯酸、聚丙烯腈、丁苯橡胶、聚酰亚胺、氟化橡胶、聚氧化乙烯中的一种或多种;和/或,

第二粘结剂为聚丙烯酸、聚丙烯腈、丁苯橡胶、聚酰亚胺、氟化橡胶、聚氧化乙烯中的一种或多种。

[0012]可选地,所述硅基负极材料、所述第一导电剂和所述第一粘结剂的重量比为(96.0~98.5):(0.1~2.5):(1~2.5);和/或,

所述多孔碳材料、所述第二导电剂、所述第二粘结剂和所述快离子导体的重量比为(96~98.5):(0.1~2.5):(0.7~2.5):(0.4~1.0)。

[0013]本发明还提供了一种电池,所述电池包括正极片、隔膜和如上述任一项中所述的负极片。

[0014]可选地,本发明还提供了一种电池的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:

将硅基负极材料、第一导电剂和第一粘结剂按加入到去离子水内,进行搅拌制备第一涂覆浆料;

将所述第一涂覆浆料均匀涂布在负极集流体上形成第一涂覆层,经烘干、辊压、刻蚀清洗,使得所述第一涂覆层的表面具有凹槽;

将多孔碳材料、第二导电剂和第二粘结剂以及快离子导体加入到去离子水内,进行搅拌制备第二涂覆浆料;

将所述第二涂覆浆料涂覆在所述第一涂覆层的表面后,进行烘干、辊压,制备出负极片;

将正极活性物质、导电剂、粘结剂加入到N-甲基吡咯烷酮,进行搅拌,均匀涂布在正极集流体上,进行烘干,辊压,裁切,制备出正极片;

按照正极片/隔膜/负极片/隔膜顺序进行卷绕或叠片成电芯,进行入壳、注液、老化、化成,制备出电池。

[0015]与现有技术相比,本发明的有益效果在于:

(1)在第一涂覆层背离负极集流体的一面设置凹槽,第二涂覆层填充在凹槽内,并覆盖第一涂覆层的表面,使得第二涂覆层在第一涂覆层的宽度和厚度方向上构建了三维硬基体防护壁垒,对硅材料的体积膨胀起到缓冲和抑制作用,减缓电芯容量衰减,延长电芯的循环寿命。相比于仅使用多孔活性炭作为负极活性材料的负极片,本发明的负极片制备的电池具有更高的电池容量。

[0016](2)第二涂覆层中加入快离子导体,改善硅体系材料离子电导率低的特点,增加离子传输通道;同时,避免电解液与硅基负极产生的副反应,减少界面阻抗,降低极片粉化和析锂的风险。

[0017]根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述,本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

[0018]后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解,这些附图未必是按比例绘制的。附图中:

图1是本发明一个实施例的负极片的结构示意图;

图2是本发明又一个实施例的负极片的结构示意图;

图3是本发明又一个实施例的负极片的结构示意图。

[0019]图中:11-负极集流体;12-第一涂覆层;13-第二涂覆层。

具体实施方式

[0020]下面参照图1至图3来描述本发明实施例的负极片的结构示意图。在本实施例的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征,也即包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个、三个等,除非另有明确具体的限定。当某个特征“包括或者包含”某个或某些其涵盖的特征时,除非另外特别地描述,这指示不排除其它特征和可以进一步包括其它特征。

[0021]在本实施例的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0022]图1是根据本发明一个实施例的负极片的结构示意图。如图1所示,本发明提供了一种负极片,本发明的负极片包括负极集流体11、第一涂覆层12和第二涂覆层13。第一涂覆层12涂覆在负极集流体11上,并且第一涂覆层12包括硅基负极材料、第一导电剂和第一粘结剂。第二涂覆层13涂覆在第一涂覆层12的表面,并且第二涂覆层13包括多孔碳材料、快离子导体、第二导电剂和第二粘结剂。

[0023]具体地,负极片由集流体、第一涂覆层12和第二涂覆层13构成。第一涂覆层12涂覆在负极集流体11上,第二涂覆层13涂覆在第一涂覆层12的表面。第一涂覆层12选用硅基负极材料作为活性材料,第二涂覆层13选用多孔碳材料和快离子导体作为活性材料。

[0024]在本实施例中,相比于只有第一涂覆层12,设置第二涂覆层13能够提高负极片的整体导电性,改善硅体系动力学不足导致的圆弧区析锂,提高电池的安全性能。同时还是避免电解液和硅基负极产生副反应,从而减少界面阻抗,降低极片粉碎和析锂的风险。

[0025]需要说明的是,第一涂覆层12和第二涂覆层13可以是一个,分布在负极集流体11的同一侧。也可以均为两个,分别分布在负极集流体11的两侧。

[0026]在本发明的一些实施例中,第一涂覆层12背离负极集流体11的一侧具有多个凹槽,第二涂覆层13的局部填充于凹槽内。

[0027]具体地,第一涂覆层12背离负极集流体11的一侧设置有多个凹槽,凹槽位于第一涂覆层12不与负极集流体11接触的一侧。第二涂覆层13的部分填充在这些凹槽内,使凹槽被第二涂覆层13完全填充。需要说明,第二涂覆层13还需要覆盖在第一涂覆层12的表面,对第一涂覆层12形成包覆。

[0028]在本实施例中,第二涂覆层13在第一涂覆层12的宽度和厚度方向上构建了三维硬基体防护壁垒,对硅碳材料的体积膨胀起到缓冲和抑制作用,减缓电芯容量衰减,延长电芯的循环寿命。

[0029]在本发明的一些实施例中,多个凹槽沿负极集流体11的长度方向分布。也就是说,在负极集流体11的长度方向设置多个凹槽。多个凹槽的深度可以相同,也可以不同。当然,多个凹槽的宽度也可以相同或者不同。

[0030]在本实施例中,多个凹槽沿负极集流体11的长度方向分布,第一涂覆层12和第二涂覆层13的间隔设置,使得对硅材料的体积膨胀的缓冲和抑制作用得到进一步加强。

[0031]在本发明的一些实施例中,部分凹槽在负极集流体11的宽度方向贯通第一涂覆层12。具体地,每一个凹槽在负极集流体11的宽度方向延伸,贯通第一涂覆层12。

[0032]在本实施例中,凹槽在宽度方向上贯通第一涂覆层12,使得第一涂覆层12和第二涂覆层13在负极集流体11的长度方向完全间隔。这种设置方式进一步加强对硅材料体积膨胀的缓冲和抑制。

[0033]在本发明的一些实施例中,多个凹槽在负极集流体11的长度方向等距离分布。也就是说,任意两个相邻的凹槽的相邻边的距离相等。

[0034]在本实施例中,凹槽的设置使得对硅材料体积膨胀的缓冲和抑制更加均匀,避免受力不均的现象出现。

[0035]在本发明的一些实施例中,多个凹槽的体积之和,占第一涂覆层12总体积的20%~50%。具体地,多个凹槽的体积之和可以是第一涂覆层12总体积20%~50%之间的任一数值,如25%、35%、40%等等,

在本实施例中,多个凹槽的体积之和不小于第一涂覆层12总体积的20%,能够使较多的第二涂覆层13间隔插入第一涂覆层12内,有效构建三维硬基体防护壁垒。多个凹槽的体积之和不大于第一涂覆层12总体积的50%,避免硅碳活性材料含量低影响电池的性能。

[0036]在本发明的一些实施例中,硅基负极材料包括含硅内核,及碳或纤维素衍生物的包覆层。

[0037]硅基负极材料为纳米硅基负极材料。上述纳米硅基负极材料具有碳和纤维素衍生物的包覆层。纤维素衍生物可以是纤维素酯类,如:纤维素硝酸酯、纤维素乙酸酯、纤维素乙酸丁酸酯和纤维素黄酸酯等;也可以是纤维素醚类,如:甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、氰乙基纤维素、羟丙基纤维素和羟丙基甲基纤维素等。

[0038]在本实施例中,使用纤维素衍生物作为分散剂,实现碳对硅的包覆,得到纳米级的硅基负极材料。纳米结构的活性材料具有高比表面积,能够增加电池的储能量,提高电池的能量密度。

[0039]在本发明的一些实施例中,硅基负极材料的中值粒径为6~10μm。具体地可是6~10μm之间的任一数值,如6μm、7μm、8μm、9.3μm、10μm等。

[0040]负极活性材料的中值粒径过大,负极活性材料与电解液的接触面积相对较小,导致参与电化学反应的活性位点减少,从而导致电池的比容量减小。负极活性材料的中值粒径过小,虽然能增加负极活性材料与电解液的接触面积,提高反应活性,但同时也会导致材料表面的副反应增多。如负极活性材料与电解液发生不可逆的化学反应,消耗电解液和负极活性材料,降低电池的库仑效率和循环寿命。

[0041]在本实施例中,硅基负极材料的中值粒径为6~10μm,使电池具有较高的比容量,同时又不造成库伦效率和循环寿命的衰减。

[0042]在本发明的进一步的实施例中,硅基负极材料包括含硅内核,及碳或纤维素衍生物的包覆层,且硅基负极材料的中值粒径为6~10μm。

[0043]在本发明的一些实施例中,含硅内核中的硅材料为多孔二氧化硅、多孔硅和多孔氧化亚硅中的一种或多种。

[0044]在本实施例中,硅内核中的硅材料可以从多孔二氧化硅、多孔硅和多孔氧化亚硅中任意选择一种,或者选取两种或两种以上,增加了硅材料选择的多样性,便于硅材料的选用。

[0045]在本发明的一些实施例中,含硅内核中的硅材料为纳米硅材料,硅基负极材料中,纳米硅材料含量占比为0.4wt%~10wt%,纳米硅材料的值粒径为50 nm至1 μm。

[0046]在本实施例中,选择纳米硅材料作为硅内核中的硅材料,并用碳或纤维素衍生物对纳米硅材料形成包覆。纳米级硅材料含量占比为0.4wt%~10wt%,提高电池的能量密度和充放电能力。纳米级硅材料的粒径范围控制在50nm~1μm之间,既能提高电池的能量密度和充放电性能,又能防止材料出现粉化。

[0047]在本发明的一些实施例中,多孔碳材料为纳米多孔碳材料。上述纳米多孔碳材料为石墨、软碳和硬碳中的一种或多种。

[0048]在本实施例中,纳米多孔碳材料从石墨、软碳和硬碳中选取一种,或者选取两种及以上并进行配合使用,提高了碳材料的可选性和多样性,便于碳材料的选用。

[0049]在本发明的一些实施例中,快离子导体为Li10GeP2S12、LiTi2(PO4)3、LiZr2(PO4)3、Li7La3Zr2O12中的一种或多种。

[0050]在本实施例中,快离子导体从Li10GeP2S12、LiTi2(PO4)3、LiZr2(PO4)3、Li7La3Zr2O12中选取一种,或者选取两种及以上并进行配合使用,便于快离子导体的选用。

[0051]在本发明的另一些实施例中,快离子导体可以是非密堆积氧化物中的一种或多种。如钙钛矿型氧化物BaTiO3、LaGaO3等,萤石型氧化物CeO2基材料,石榴石型氧化物Li7La3Zr2O12(LLZO)以及Li3Zr2Si2PO12等快离子导体,均可用于锂离子的传导,丰富了快离子导体的可选用种类。

[0052]在本发明的一些实施例中,第二涂覆层13的孔隙大于100nm。在本实施例中,第二涂覆层13设置大于100nm的孔隙,使得第二涂覆层13能够容纳更多的电解液,从而提高电池的能量密度。同时,还可以促进电解液在第二涂覆层13中的浸润,提高电池的充放电效率。

[0053]在本发明的一些实施例中,第二涂覆层13的电子导电率高于第一涂覆层12的电子导电率,且第一涂覆层12的膜片电阻不小于第二涂覆层13的膜片电阻。优选地,第一涂覆层12的膜片电阻不小于第二涂覆层13的膜片电阻的1.2倍。

[0054]在本实施例中,第二涂覆层13具有较低的膜片电阻,能够降低负极片的电阻率,增加负极片的导电性,改善硅体系中动力学不足带来的析锂。

[0055]在本发明的一些实施例中,第一涂覆层12的取向度的平方不大于第二涂覆层13的取向度的16倍。

[0056]取向度指示了材料中晶粒朝向的一致性程度,一般来说,取向度越高,材料的导电性、热稳定性和可靠性越好。

[0057]在本实施例中,通过调整第一涂覆层12和第二涂覆层13的取向度,增加负极片的导电性和稳定性。

[0058]在本发明的一些实施例中,第一涂覆层12的面密度不大于第二涂覆层13的面密度。优选地,第一涂覆层12的面密度不大于第二涂覆层13的面密度的0.8倍。

[0059]在本实施例中,第二涂覆层13的厚度大于第一涂覆层12的厚度,能够增加三维硬基体防护壁垒对第一涂覆层12的约束,有效缓解第一涂覆层12中硅材料膨胀对负极片的影响。

[0060]在本发明的一些实施例中,第一导电剂为导电炭黑、碳纳米管、石墨烯、碳纤维、乙炔黑、科琴黑中的一种或多种。

[0061]在本实施例中,第一导电剂从导电炭黑、碳纳米管、石墨烯、碳纤维、乙炔黑、科琴黑中选取一种,或者选取两种及以上并进行配合使用,提高了第一导电剂的可选性和多样性,便于第一导电剂的选用。

[0062]在本发明的一些实施例中,第二导电剂选自导电炭黑、碳纳米管、石墨烯、碳纤维、乙炔黑、科琴黑中的一种或多种。

[0063]在本实施例中,第二导电剂从导电炭黑、碳纳米管、石墨烯、碳纤维、乙炔黑、科琴黑中选取一种,或者选取两种及以上并进行配合使用,提高了第二导电剂的可选性和多样性,便于第二导电剂的选用。

[0064]在本发明的一些实施例中,第一粘结剂为聚丙烯酸、聚丙烯腈、丁苯橡胶、聚酰亚胺、氟化橡胶、聚氧化乙烯中的一种或多种。

[0065]在本实施例中,第一粘结剂从聚丙烯酸、聚丙烯腈、丁苯橡胶、聚酰亚胺、氟化橡胶、聚氧化乙烯中选取一种,或者选取两种及以上并进行配合使用,提高了第一粘结剂的可选性和多样性,便于第一粘结剂的选用。

[0066]在本发明的一些实施例中,第二粘结剂为聚丙烯酸、聚丙烯腈、丁苯橡胶、聚酰亚胺、氟化橡胶、聚氧化乙烯中的一种或多种。

[0067]在本实施例中,第二粘结剂从聚丙烯酸、聚丙烯腈、丁苯橡胶、聚酰亚胺、氟化橡胶、聚氧化乙烯中选取一种,或者选取两种及以上并进行配合使用,提高了第二粘结剂的可选性和多样性,便于第二粘结剂的选用。

[0068]在本发明的一些实施例中,硅基负极材料、第一导电剂和第一粘结剂的重量比为(96.0~98.5):(0.1~2.5):(1~2.5)。

[0069]在本实施例中,硅基负极材料、第一导电剂和第一粘结剂的配比,使制备的电池具有较高能量密度的同时,还能具有良好的导电性能。

[0070]在本发明的一些实施例中,多孔碳材料、第二导电剂、第二粘结剂和快离子导体的重量比为(96.0~98.5):(0.1~2.5):(0.7~2.5):(0.4~1.0)。

[0071]在本实施例中,多孔碳材料、第二导电剂、第二粘结剂和快离子导体的配比,使制备的电池具有较高能量密度的同时,还能具有良好的导电性能。

[0072]本发明还提供了一种电池,电池包括正极片、隔膜和如上述任一实施例中描述的负极片。

[0073]在本实施例中,电池包括上述负极片,相比于碳基负极片的电池,采用上述负极片的电池具有高容量、高充放电速率。同时还改善了硅基负极材料膨胀带来的破裂和粉化的风险,从而降低能量衰减和安全风险。

[0074]本发明还提供了一种电池的制备方法,上述电池的制备方法包括如下步骤:

将硅基负极材料、第一导电剂和第一粘结剂按加入到去离子水内,进行搅拌制备第一涂覆浆料;

将第一涂覆浆料均匀涂布在负极集流体11上形成第一涂覆层12,经烘干、辊压、刻蚀清洗,使得第一涂覆层12的表面具有凹槽;

将多孔碳材料、第二导电剂和第二粘结剂以及快离子导体加入到去离子水内,进行搅拌制备第二涂覆浆料;

将第二涂覆浆料涂覆在第一涂覆层12的表面后,进行烘干、辊压,制备出负极片;

将正极活性物质、导电剂、粘结剂加入到N-甲基吡咯烷酮,进行搅拌,均匀涂布在正极集流体上,进行烘干,辊压,裁切,制备出正极片;

按照正极片/隔膜/负极片/隔膜顺序进行卷绕或叠片成电芯,进行入壳、注液、老化、化成,制备出电池。

[0075]下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式,然而应该理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反,提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整,并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

[0076]实施例1 一种电池的制备方法,包括以下步骤:

(1)负极片的制备:

①将硅基负极材料(纳米硅的质量分数为2%)、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、导电炭黑按照重量比为96:2.5:1.0:1.5(D50=6um)加入到去离子水内进行搅拌,制备第一涂覆浆料;

②将第一涂覆浆料均匀涂布在负极集流体上形成第一涂覆层,进行烘干,辊压,刻蚀清洗,使得第一涂覆层的表面具有凹槽,且凹槽的总体积占第一涂覆层总体积的20%;

③将多孔碳材料、第二导电剂和第二粘结剂以及快离子导体Li7La3Zr2O12( D50=0.5um)按照重量比例96.0:2.5:2.5:1.0加入到去离子水内,进行搅拌制备第二涂覆浆料;

④将第二涂覆浆料涂覆在第一涂覆层表面后,进行烘干,辊压,制备出负极片,第二涂覆层的孔隙为140nm;

(2)正极片的制备:

将正极活性物质、导电剂、粘结剂加入到N-甲基吡咯烷酮,进行搅拌,均匀涂布在正极集流体上,进行烘干,辊压,裁切,制备出正极片;

(3)电池的制备:

按照正极片/隔膜/负极片/隔膜顺序进行卷绕或叠片成电芯,进行入壳、注液、老化、化成,制备出电池。

[0077]实施例2 一种电池的制备方法,包括以下步骤:

(1)负极片的制备:

①将硅基负极材料(纳米硅的质量分数为2%)、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、导电炭黑按照重量比为98.5:0.1:0.4:0.6(D50=6um)加入到去离子水内进行搅拌,制备第一涂覆浆料;

②将第一涂覆浆料均匀涂布在负极集流体上形成第一涂覆层,进行烘干,辊压,刻蚀清洗,使得第一涂覆层的表面具有凹槽,且凹槽的总体积占第一涂覆层总体积的20%;

③将多孔碳材料、第二导电剂和第二粘结剂以及快离子导体Li7La3Zr2O12( D50=0.5um)按照重量比例96.0:2.5:2.5:1.0加入到去离子水内,进行搅拌制备第二涂覆浆料;

④将第二涂覆浆料涂覆在第一涂覆层表面后,进行烘干,辊压,制备出负极片,第二涂覆层的孔隙为140nm;

(2)正极片的制备:

将正极活性物质、导电剂、粘结剂加入到N-甲基吡咯烷酮,进行搅拌,均匀涂布在正极集流体上,进行烘干,辊压,裁切,制备出正极片;

(3)电池的制备:

按照正极片/隔膜/负极片/隔膜顺序进行卷绕或叠片成电芯,进行入壳、注液、老化、化成,制备出电池。

[0078]实施例3 一种电池的制备方法,包括以下步骤:

(1)负极片的制备:

①将硅基负极材料(纳米硅的质量分数为2%)、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、导电炭黑按照重量比为97.4:0.7:1.3:0.6(D50=6um)加入到去离子水内进行搅拌,制备第一涂覆浆料;

②将第一涂覆浆料均匀涂布在负极集流体上形成第一涂覆层,进行烘干,辊压,刻蚀清洗,使得第一涂覆层的表面具有凹槽,且凹槽的总体积占第一涂覆层总体积的20%;

③将多孔碳材料、第二导电剂和第二粘结剂以及快离子导体Li7La3Zr2O12( D50=0.5um)按照重量比例96.0:2.5:2.5:1.0加入到去离子水内,进行搅拌制备第二涂覆浆料;

④将第二涂覆浆料涂覆在第一涂覆层表面后,进行烘干,辊压,制备出负极片,第二涂覆层的孔隙为140nm;

(2)正极片的制备:

将正极活性物质、导电剂、粘结剂加入到N-甲基吡咯烷酮,进行搅拌,均匀涂布在正极集流体上,进行烘干,辊压,裁切,制备出正极片;

(3)电池的制备:

按照正极片/隔膜/负极片/隔膜顺序进行卷绕或叠片成电芯,进行入壳、注液、老化、化成,制备出电池。

[0079]实施例4 一种电池的制备方法,包括以下步骤:

(1)负极片的制备:

①将硅基负极材料(纳米硅的质量分数为2%)、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、导电炭黑按照重量比为97.4:0.7:1.3:0.6(D50=4um)加入到去离子水内进行搅拌,制备第一涂覆浆料;

②将第一涂覆浆料均匀涂布在负极集流体上形成第一涂覆层,进行烘干,辊压,刻蚀清洗,使得第一涂覆层的表面具有凹槽,且凹槽的总体积占第一涂覆层总体积的20%;

③将多孔碳材料、第二导电剂和第二粘结剂以及快离子导体Li7La3Zr2O12( D50=0.5um)按照重量比例96.0:2.5:2.5:1.0加入到去离子水内,进行搅拌制备第二涂覆浆料;

④将第二涂覆浆料涂覆在第一涂覆层表面后,进行烘干,辊压,制备出负极片,第二涂覆层的孔隙为140nm;

(2)正极片的制备:

将正极活性物质、导电剂、粘结剂加入到N-甲基吡咯烷酮,进行搅拌,均匀涂布在正极集流体上,进行烘干,辊压,裁切,制备出正极片;

(3)电池的制备:

按照正极片/隔膜/负极片/隔膜顺序进行卷绕或叠片成电芯,进行入壳、注液、老化、化成,制备出电池。

[0080]实施例5 一种电池的制备方法,包括以下步骤:

(1)负极片的制备:

①将硅基负极材料(纳米硅的质量分数为2%)、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、导电炭黑按照重量比为97.4:0.7:1.3:0.6(D50=8um)加入到去离子水内进行搅拌,制备第一涂覆浆料;

②将第一涂覆浆料均匀涂布在负极集流体上形成第一涂覆层,进行烘干,辊压,刻蚀清洗,使得第一涂覆层的表面具有凹槽,且凹槽的总体积占第一涂覆层总体积的20%;

③将多孔碳材料、第二导电剂和第二粘结剂以及快离子导体Li7La3Zr2O12( D50=0.5um)按照重量比例96.0:2.5:2.5:1.0加入到去离子水内,进行搅拌制备第二涂覆浆料;

④将第二涂覆浆料涂覆在第一涂覆层表面后,进行烘干,辊压,制备出负极片,第二涂覆层的孔隙为140nm;

(2)正极片的制备:

将正极活性物质、导电剂、粘结剂加入到N-甲基吡咯烷酮,进行搅拌,均匀涂布在正极集流体上,进行烘干,辊压,裁切,制备出正极片;

(3)电池的制备:

按照正极片/隔膜/负极片/隔膜顺序进行卷绕或叠片成电芯,进行入壳、注液、老化、化成,制备出电池。

[0081]实施例6 一种电池的制备方法,包括以下步骤:

(1)负极片的制备:

①将硅基负极材料(纳米硅的质量分数为2%)、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、导电炭黑按照重量比为97.4:0.7:1.3:0.6(D50=10um)加入到去离子水内进行搅拌,制备第一涂覆浆料;

②将第一涂覆浆料均匀涂布在负极集流体上形成第一涂覆层,进行烘干,辊压,刻蚀清洗,使得第一涂覆层的表面具有凹槽,且凹槽的总体积占第一涂覆层总体积的20%;

③将多孔碳材料、第二导电剂和第二粘结剂以及快离子导体Li7La3Zr2O12( D50=0.5um)按照重量比例96.0:2.5:2.5:1.0加入到去离子水内,进行搅拌制备第二涂覆浆料;

④将第二涂覆浆料涂覆在第一涂覆层表面后,进行烘干,辊压,制备出负极片,第二涂覆层的孔隙为140nm;

(2)正极片的制备:

将正极活性物质、导电剂、粘结剂加入到N-甲基吡咯烷酮,进行搅拌,均匀涂布在正极集流体上,进行烘干,辊压,裁切,制备出正极片;

(3)电池的制备:

按照正极片/隔膜/负极片/隔膜顺序进行卷绕或叠片成电芯,进行入壳、注液、老化、化成,制备出电池。

[0082]实施例7 一种电池的制备方法,包括以下步骤:

(1)负极片的制备:

①将硅基负极材料(纳米硅的质量分数为0.4%)、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、导电炭黑按照重量比为97.4:0.7:1.3:0.6(D50=8um)加入到去离子水内进行搅拌,制备第一涂覆浆料;

②将第一涂覆浆料均匀涂布在负极集流体上形成第一涂覆层,进行烘干,辊压,刻蚀清洗,使得第一涂覆层的表面具有凹槽,且凹槽的总体积占第一涂覆层总体积的20%;

③将多孔碳材料、第二导电剂和第二粘结剂以及快离子导体Li7La3Zr2O12( D50=0.5um)按照重量比例96.0:2.5:2.5:1.0加入到去离子水内,进行搅拌制备第二涂覆浆料;

④将第二涂覆浆料涂覆在第一涂覆层表面后,进行烘干,辊压,制备出负极片,第二涂覆层的孔隙为140nm;

(2)正极片的制备:

将正极活性物质、导电剂、粘结剂加入到N-甲基吡咯烷酮,进行搅拌,均匀涂布在正极集流体上,进行烘干,辊压,裁切,制备出正极片;

(3)电池的制备:

按照正极片/隔膜/负极片/隔膜顺序进行卷绕或叠片成电芯,进行入壳、注液、老化、化成,制备出电池。

[0083]实施例8 一种电池的制备方法,包括以下步骤:

(1)负极片的制备:

①将硅基负极材料(纳米硅的质量分数为10%)、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、导电炭黑按照重量比为97.4:0.7:1.3:0.6(D50=8um)加入到去离子水内进行搅拌,制备第一涂覆浆料;

②将第一涂覆浆料均匀涂布在负极集流体上形成第一涂覆层,进行烘干,辊压,刻蚀清洗,使得第一涂覆层的表面具有凹槽,且凹槽的总体积占第一涂覆层总体积的20%;

③将多孔碳材料、第二导电剂和第二粘结剂以及快离子导体Li7La3Zr2O12( D50=0.5um)按照重量比例96.0:2.5:2.5:1.0加入到去离子水内,进行搅拌制备第二涂覆浆料;

④将第二涂覆浆料涂覆在第一涂覆层表面后,进行烘干,辊压,制备出负极片,第二涂覆层的孔隙为140nm;

(2)正极片的制备:

将正极活性物质、导电剂、粘结剂加入到N-甲基吡咯烷酮,进行搅拌,均匀涂布在正极集流体上,进行烘干,辊压,裁切,制备出正极片;

(3)电池的制备:

按照正极片/隔膜/负极片/隔膜顺序进行卷绕或叠片成电芯,进行入壳、注液、老化、化成,制备出电池。

[0084]实施例9 一种电池的制备方法,包括以下步骤:

(1)负极片的制备:

①将硅基负极材料(纳米硅的质量分数为2%)、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、导电炭黑按照重量比为97.4:0.7:1.3:0.6(D50=8um)加入到去离子水内进行搅拌,制备第一涂覆浆料;

②将第一涂覆浆料均匀涂布在负极集流体上形成第一涂覆层,进行烘干,辊压,刻蚀清洗,使得第一涂覆层的表面具有凹槽,且凹槽的总体积占第一涂覆层总体积的50%;

③将多孔碳材料、第二导电剂和第二粘结剂以及快离子导体Li7La3Zr2O12( D50=0.5um)按照重量比例96.0:2.5:2.5:1.0加入到去离子水内,进行搅拌制备第二涂覆浆料;

④将第二涂覆浆料涂覆在第一涂覆层表面后,进行烘干,辊压,制备出负极片,第二涂覆层的孔隙为140nm;

(2)正极片的制备:

将正极活性物质、导电剂、粘结剂加入到N-甲基吡咯烷酮,进行搅拌,均匀涂布在正极集流体上,进行烘干,辊压,裁切,制备出正极片;

(3)电池的制备:

按照正极片/隔膜/负极片/隔膜顺序进行卷绕或叠片成电芯,进行入壳、注液、老化、化成,制备出电池。

[0085]实施例10 一种电池的制备方法,包括以下步骤:

(1)负极片的制备:

①将硅基负极材料(纳米硅的质量分数为2%)、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、导电炭黑按照重量比为97.4:0.7:1.3:0.6(D50=8um)加入到去离子水内进行搅拌,制备第一涂覆浆料;

②将第一涂覆浆料均匀涂布在负极集流体上形成第一涂覆层,进行烘干,辊压,刻蚀清洗,使得第一涂覆层的表面具有凹槽,且凹槽的总体积占第一涂覆层总体积的30%;

③将多孔碳材料、第二导电剂和第二粘结剂以及快离子导体Li7La3Zr2O12( D50=0.5um)按照重量比例98.5:0.1:0.7:0.7加入到去离子水内,进行搅拌制备第二涂覆浆料;

④将第二涂覆浆料涂覆在第一涂覆层表面后,进行烘干,辊压,制备出负极片,第二涂覆层的孔隙为140nm;

(2)正极片的制备:

将正极活性物质、导电剂、粘结剂加入到N-甲基吡咯烷酮,进行搅拌,均匀涂布在正极集流体上,进行烘干,辊压,裁切,制备出正极片;

(3)电池的制备:

按照正极片/隔膜/负极片/隔膜顺序进行卷绕或叠片成电芯,进行入壳、注液、老化、化成,制备出电池。

[0086]实施例11 一种电池的制备方法,包括以下步骤:

(1)负极片的制备:

①将硅基负极材料(纳米硅的质量分数为2%)、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、导电炭黑按照重量比为97.4:0.7:1.3:0.6(D50=8um)加入到去离子水内进行搅拌,制备第一涂覆浆料;

②将第一涂覆浆料均匀涂布在负极集流体上形成第一涂覆层,进行烘干,辊压,刻蚀清洗,使得第一涂覆层的表面具有凹槽,且凹槽的总体积占第一涂覆层总体积的30%;

③将多孔碳材料、第二导电剂和第二粘结剂以及快离子导体Li7La3Zr2O12( D50=0.3um)按照重量比例98.5:0.1:0.7:0.7加入到去离子水内,进行搅拌制备第二涂覆浆料;

④将第二涂覆浆料涂覆在第一涂覆层表面后,进行烘干,辊压,制备出负极片,第二涂覆层的孔隙为140nm;

(2)正极片的制备:

将正极活性物质、导电剂、粘结剂加入到N-甲基吡咯烷酮,进行搅拌,均匀涂布在正极集流体上,进行烘干,辊压,裁切,制备出正极片;

(3)电池的制备:

按照正极片/隔膜/负极片/隔膜顺序进行卷绕或叠片成电芯,进行入壳、注液、老化、化成,制备出电池。

[0087]实施例12 一种电池的制备方法,包括以下步骤:

(1)负极片的制备:

①将硅基负极材料(纳米硅的质量分数为2%)、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、导电炭黑按照重量比为97.4:0.7:1.3:0.6(D50=8um)加入到去离子水内进行搅拌,制备第一涂覆浆料;

②将第一涂覆浆料均匀涂布在负极集流体上形成第一涂覆层,进行烘干,辊压,刻蚀清洗,使得第一涂覆层的表面具有凹槽,且凹槽的总体积占第一涂覆层总体积的30%;

③将多孔碳材料、第二导电剂和第二粘结剂以及快离子导体Li7La3Zr2O12( D50=0.3um)按照重量比例98.5:0.1:0.7:0.7加入到去离子水内,进行搅拌制备第二涂覆浆料;

④将第二涂覆浆料涂覆在第一涂覆层表面后,进行烘干,辊压,制备出负极片,第二涂覆层的孔隙为140nm;

(2)正极片的制备:

将正极活性物质、导电剂、粘结剂加入到N-甲基吡咯烷酮,进行搅拌,均匀涂布在正极集流体上,进行烘干,辊压,裁切,制备出正极片;

(3)电池的制备:

按照正极片/隔膜/负极片/隔膜顺序进行卷绕或叠片成电芯,进行入壳、注液、老化、化成,制备出电池。

[0088]实施例13 一种电池的制备方法,包括以下步骤:

(1)负极片的制备:

①将硅基负极材料(纳米硅的质量分数为2%)、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、导电炭黑按照重量比为97.4:0.7:1.3:0.6(D50=8um)加入到去离子水内进行搅拌,制备第一涂覆浆料;

②将第一涂覆浆料均匀涂布在负极集流体上形成第一涂覆层,进行烘干,辊压,刻蚀清洗,使得第一涂覆层的表面具有凹槽,且凹槽的总体积占第一涂覆层总体积的30%;

③将多孔碳材料、第二导电剂和第二粘结剂以及快离子导体Li7La3Zr2O12( D50=0.1um)按照重量比例98.5:0.1:0.7:0.7加入到去离子水内,进行搅拌制备第二涂覆浆料;

④将第二涂覆浆料涂覆在第一涂覆层表面后,进行烘干,辊压,制备出负极片,第二涂覆层的孔隙为140nm;

(2)正极片的制备:

将正极活性物质、导电剂、粘结剂加入到N-甲基吡咯烷酮,进行搅拌,均匀涂布在正极集流体上,进行烘干,辊压,裁切,制备出正极片;

(3)电池的制备:

按照正极片/隔膜/负极片/隔膜顺序进行卷绕或叠片成电芯,进行入壳、注液、老化、化成,制备出电池。

[0089]实施例14 一种电池的制备方法,包括以下步骤:

(1)负极片的制备:

①将硅基负极材料(纳米硅的质量分数为2%)、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、导电炭黑按照重量比为97.4:0.7:1.3:0.6(D50=8um)加入到去离子水内进行搅拌,制备第一涂覆浆料;

②将第一涂覆浆料均匀涂布在负极集流体上形成第一涂覆层,进行烘干,辊压,刻蚀清洗,使得第一涂覆层的表面具有凹槽,且凹槽的总体积占第一涂覆层总体积的30%;

③将多孔碳材料、第二导电剂和第二粘结剂以及快离子导体Li7La3Zr2O12( D50=0.1um)按照重量比例98.5:0.1:0.7:0.7加入到去离子水内,进行搅拌制备第二涂覆浆料;

④将第二涂覆浆料涂覆在第一涂覆层表面后,进行烘干,辊压,制备出负极片,第二涂覆层的孔隙为100nm;

(2)正极片的制备:

将正极活性物质、导电剂、粘结剂加入到N-甲基吡咯烷酮,进行搅拌,均匀涂布在正极集流体上,进行烘干,辊压,裁切,制备出正极片;

(3)电池的制备:

按照正极片/隔膜/负极片/隔膜顺序进行卷绕或叠片成电芯,进行入壳、注液、老化、化成,制备出电池。

[0090]实施例15 一种电池的制备方法,包括以下步骤:

(1)负极片的制备:

①将硅基负极材料(纳米硅的质量分数为2%)、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、导电炭黑按照重量比为97.4:0.7:1.3:0.6(D50=8um)加入到去离子水内进行搅拌,制备第一涂覆浆料;

②将第一涂覆浆料均匀涂布在负极集流体上形成第一涂覆层,进行烘干,辊压,刻蚀清洗,使得第一涂覆层的表面具有凹槽,且凹槽的总体积占第一涂覆层总体积的30%;

③将多孔碳材料、第二导电剂和第二粘结剂以及快离子导体Li7La3Zr2O12( D50=0.1um)按照重量比例98.5:0.1:0.7:0.7加入到去离子水内,进行搅拌制备第二涂覆浆料;

④将第二涂覆浆料涂覆在第一涂覆层表面后,进行烘干,辊压,制备出负极片,第二涂覆层的孔隙为120nm;

(2)正极片的制备:

将正极活性物质、导电剂、粘结剂加入到N-甲基吡咯烷酮,进行搅拌,均匀涂布在正极集流体上,进行烘干,辊压,裁切,制备出正极片;

(3)电池的制备:

按照正极片/隔膜/负极片/隔膜顺序进行卷绕或叠片成电芯,进行入壳、注液、老化、化成,制备出电池。

[0091]对比例1 一种电池的制备方法,包括如下步骤:

(1)负极片的制备:

①将硅基负极材料、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、导电炭黑按照97.4:0.7:1.3:0.6(D50=6-10um)加入到去离子水内进行搅拌,制备出负极浆料;

②将负极浆料均匀涂布在负极集流体上,进行烘干,辊压,裁切,制备出负极片;

(2)正极片的制备:

酸锂材料、导电剂、粘结剂按照97.5:1.3:1.3加入到N-甲基吡咯烷酮,进行搅拌,均匀涂布在正极集流体上,进行烘干,辊压,裁切,制备出正极片;

(3)电池的制备:

按照正极片/隔膜/负极/隔膜顺序进行卷绕成卷芯,进行注液、老化、化成、分容,完成电芯制备。

[0092]对比例2 一种电池的制备方法,包括如下步骤:

(1)负极片的制备:

①将多孔碳材料、第二导电剂和第二粘结剂以及快离子导体Li7La3Zr2O12( D50=0.1um)按照重量比例98.5:0.1:0.7:0.7加入到去离子水内,进行搅拌制备负极浆料;

②将负极浆料均匀涂布在负极集流体上,进行烘干,辊压,裁切,制备出负极片;

(2)正极片的制备:

钴酸锂材料、导电剂、粘结剂按照97.5:1.3:1.3加入到N-甲基吡咯烷酮,进行搅拌,均匀涂布在正极集流体上,进行烘干,辊压,裁切,制备出正极片;

(3)电池的制备:

按照正极片/隔膜/负极/隔膜顺序进行卷绕成卷芯,进行注液、老化、化成、分容,完成电芯制备。

[0093]性能测试:

将实施例1至4和对比例制得的电池,在(25±1)℃下,3.0C恒流恒压充电至4.53V,搁置10min后0.7C恒流放电至3.0V。反复进行充放电后进行容量保持率、厚度方向膨胀率的测试,并观察圆弧区析锂情况。第n圈容量保持率=第n圈容量/第3圈容量×100%。试验结果表1:

表1 锂电池性能测试

结论:相比对比例1和对比例2而言,实施例1至实施例15无论是电池初始容量还是循环1000次后的电池剩余容量均高于对比例1和对比例2,容量保持率也明显增高,说明相比于仅使用多孔活性炭作为负极活性材料的负极片,本发明的负极片制备的电池具有更高的电池容量。

[0094]相比对比例1和对比例2而言,实施例1至实施例15圆弧处析锂情况有明显改善。说明在第二涂覆层中掺加快离子导体具有改善硅体系材料离子电导率低的特点,增加离子传输通道;同时,第二涂覆层的设置避免电解液与硅基负极产生的副反应,减少界面阻抗,降低极片粉化和析锂的风险。

[0095]相比对比例1和对比例2而言,实施例1至实施例15制备的电池的厚度膨胀也明显偏小,说明在第一涂覆层上设置凹槽,并将第二涂覆层部分嵌入,使得第二涂覆层在第一涂覆层的宽度和厚度方向上构建了三维硬基体防护壁垒,对硅材料的体积膨胀起到缓冲和抑制作用,也降低了因膨胀带来的安全隐患。

[0096]实施例14和实施例15中使用的快离子导体粒径较小搅拌制浆容易发生团聚,对改善离子运载通道,提升动力学影响较小,对硅碳负极材料的膨胀抑制作用也相对较弱。

[0097]至此,本领域技术人员应认识到,虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例,但是,在不脱离本发明精神和范围的情况下,仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此,本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

说明书附图(3)


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