[发明专利]锂离子电池及其负极极片

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池及其负极极片。

背景技术

现阶段锂离子电池的广泛应用对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求。在锂离子电池体系中，石墨的能量密度远远达不到市场的需求，因此需要应用具有高能量密度的合金材料比如Si合金等。但是此类合金材料尤其是Si合金在充放电过程中体积变化较大，进而造成负极极片延伸较大，从而降低了锂离子电池的能量密度，甚至锂离子电池的循环性能。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种锂离子电池及其负极极片，其能有效地控制锂离子电池充放电过程中由于负极活性物质的体积变化造成的负极极片的延伸以及正极极片的断裂，并提高锂离子电池的能量密度和循环性能。

为了实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种锂离子电池负极极片，其包括：集流体；以及膜片，设置于集流体上且包含活性物质、粘结剂和导电剂。所述集流体为压延铜箔，且压延铜箔的抗张强度为40～140Kg/mm²；所述活性物质包含Si、Sn或它们的合金中的至少一种，且Si或Sn含量为5～80wt%；所述粘结剂具有网状结构且粘结强度为10～150N/m。

为了实现上述目的，在第二方面，本发明提供了一种锂离子电池，其包括：负极极片；正极极片；隔离膜，设置于负极极片和正极极片之间；以及电解液；其中，所述负极极片为根据本发明第一方面所述的负极极片。

本发明的有益效果如下：

通过具有上述抗张强度的压延铜箔、上述粘结强度的粘结剂、以及具有上述含量的活性物质，有效地抑制锂离子电池负极极片在充放电过程中的延伸以及负极极片延伸导致的正极极片的断裂，提高了锂离子电池的能量密度和循环性能。

具体实施方式

下面详细说明根据本发明所述的锂离子电池及其负极极片。

首先说明根据本发明第一方面的锂离子电池负极极片。

根据本发明第一方面的锂离子电池负极极片包括：集流体；以及膜片，设置于集流体上且包含活性物质、粘结剂和导电剂。其中，所述集流体为压延铜箔，且压延铜箔的抗张强度为40～140Kg/mm²；所述活性物质包含Si、Sn或它们的合金中的至少一种，且Si或Sn含量为5～80wt%；所述粘结剂具有网状结构且粘结强度为10～150N/m。

在现有的锂离子电池负极极片中，当活性物质中Si或Sn含量低于5%时，负极极片膨胀较小，用一般的线状结构的粘结剂和铜箔不会影响锂离子电池的性能，但是锂离子电池的能量很低，无法满足高能量锂离子电池的需求。当活性物质中Si或Sn含量高于80%时，负极极片膨胀可达到300%，其膨胀将无法抑制，最终会导致锂离子电池严重变形。当活性物质中Si或Sn含量为5～80%时，如果用一般的线状结构的粘结剂，由于负极极片延伸较大，一般的线状结构的粘结剂无法承受如此大的膨胀，从而使负极极片的膜片从集流体上脱落。而在本发明第一方面中，采用较大抗张强度的压延铜箔（抗张强度可为40～140Kg/mm²）与具有网状结构的高粘性粘结剂（粘结强度可为10～150N/m）混用，一方面抑制了Si或Sn及其合金的膨胀，另一方面增加了负极极片的膜片和负极极片的集流体的接触点，增强了负极极片的膜片与负极极片的集流体之间的粘结性，从而有效地解决了负极极片的延伸以及正极极片的断裂。当粘结剂的粘结强度<10N/m时，粘结性太弱，无法起到粘结作用；而当粘结剂的粘结强度>150N/m时，粘结性太强，由于压延铜箔的抗张强度有限，随着Si或Sn及其合金的膨胀，粘结剂带动集流体往宽度方向延伸，最终使正极极片被拉扯甚至导致其断裂。当压延铜箔的抗张强度>140Kg/mm²时，必然会导致压延铜箔的厚度变大，增长充放电过程中锂离子的传输路径，而且由于负极极片较硬会影响负极极片与隔离膜之间的面接触，导致反应界面较差，影响锂离子电池的循环性能，降低了锂离子电池的能量密度；而当压延铜箔的抗张强度<40Kg/mm²时，不能有效地抑制负极极片的膜片膨胀带来的负极极片变形，从而降低锂离子电池整体的能量密度。

在根据本发明第一方面所述的锂离子电池负极极片中，所述压延铜箔的抗张强度优选为50～100Kg/mm²；所述膜片中活性物质中Si或Sn含量优选为30～80wt%；所述膜片中粘结剂的粘结强度优选为100～150N/m。