[发明专利]一种锂离子电池及其阳极片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池阳极片及其制备方法，以及包含该阳极片的锂离子电池。

背景技术

1991年，日本索尼公司创造性的采用碳材料作为锂离子电池阳极材料，为锂离子电池领域带来了革命性的变化；自此之后，锂离子电池技术迅猛发展，在移动电话、摄像机、笔记本电脑以及其他便携式电器上面大量运用。锂离子电池具有诸多优点，例如电压高、体积小、质量轻、比能力高、无记忆效应、无污染、自放电小和循环寿命长等，是二十一世纪理想的移动电器电源、电动汽车电源以及储能电站用储电器。

按包装材料分类，现有锂离子电池可分为钢壳电池、铝壳电池以及软包装电池。其中，由于软包装电池所用包装材料可塑性高，能够制备各种形状的电芯；且由于软包装材料本身厚度小，因此采用这种材料制作电池能够提高电芯的能量密度，特别在大平薄形状的电芯中体现得更为明显。因此，软包装电芯在当今的高端移动设备中占据着不可替代的地位。

锂离子电池主要是通过锂离子在阴阳极材料中来回脱嵌实现电能存储与释放。一般的，阴极材料结构稳定，脱嵌过程中几乎无体积变化；但是阳极材料与阴极材料性质差距较大，其嵌锂过程往往伴随着本身体积的膨胀，满充时膨胀达到最大值，如纯硅阳极满充体积膨胀高达300-400％，而石墨材料也有20％左右的膨胀率。此外在循环过程中，阳极片的体积仍然会有不同比例的膨胀，以石墨材料为例，400个循环之后，其体积膨胀可达10％。对于软包装电芯而言，阳极材料的膨胀问题，往往会产生更为严重的后果：电芯变形；电芯变形后，其厚度急剧增加，将影响产品的正常使用。

针对以上问题，现有的解决方法主要有：改善阳极材料从而减小充电以及循环过程中的阳极膨胀、采用高温高压处理方法对化成后电芯进行外形固化、采用机械方法在阴极膜片表面挖槽为阳极膨胀预留空间等；这些方法往往具有难度大、操作工艺复杂以及对电芯电化学性能有不利影响等特点。

有鉴于此，确有必要提供一种操作简单且对电芯电化学性能没有影响的能够解决电芯变形问题的锂离子电池阳极片及其制备方法。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种操作简单且对电芯电化学性能没有影响的能够解决电芯变形问题的锂离子电池阳极片。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂离子电池阳极片，包括阳极集流体和涂覆在所述阳极集流体上的阳极膜片，所述阳极膜片包括阳极活性物质、粘接剂和导电剂，所述阳极活性物质表面包覆有碳酸乙烯酯(EC)，所述碳酸乙烯酯(EC)与所述阳极活性物质的质量比为(0.1-30)∶(99.9-70)。在阳极活性物质表面包覆一层碳酸乙烯酯(EC)，可以制备出活性物质颗粒中心距增大的阳极膜片；采用该膜片制备电芯时，注液后EC将溶解于电解液中，其本身在膜片中占据的体积将得到释放，从而为阳极活性物质颗粒在充电和循环过程中的体积膨胀预留一定空间，从而消除由于活性材料膨胀而导致的软包装电芯变形问题。若碳酸乙烯酯(EC)与所述阳极活性物质的质量比过大，会导致阳极活性物质颗粒之间的距离太大，导致电池能量密度减小。

作为本发明锂离子电池阳极片的一种改进，所述碳酸乙烯酯(EC)与所述阳极活性物质的质量比为(5-20)∶(95-80)。

作为本发明锂离子电池阳极片的一种改进，所述碳酸乙烯酯(EC)与所述阳极活性物质的质量比为10∶90。

相对于现有技术，本发明锂离子电池阳极片通过在阳极活性物质表面包覆碳酸乙烯酯，可以制备出活性物质颗粒中心距增大的阳极膜片；采用该膜片制备电芯时，注液后EC将溶解于电解液中，其本身在膜片中占据的体积将得到释放，从而为阳极活性物质颗粒在充电和循环过程中的体积膨胀预留一定空间，从而消除由于活性材料膨胀而导致的软包装电芯变形问题。而且由于EC本身是电解液中的主要成分之一，因此不会向电芯体系中引入其他杂质，不会对电芯性能产生负面影响。

本发明的另一个目的在于提供一种锂离子电池，包括阴极片、阳极片、间隔于所述阴极片和阳极片之间的隔膜，以及电解液，所述阳极片为上述段落所述的锂离子电池阳极片。

相对于现有技术，本发明锂离子电池由于采用了上述段落所述的阳极片，因此具有较小的形变，同时，该阳极片并不会对电池性能产生负面影响，因此，本发明锂离子电池还具有较好的电性能。

本发明的还有一个目的在于提供一种锂离子电池阳极片的制备方法，包括以下步骤：