[发明专利]锂离子电池及其负极极片及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种锂离子电池及其负极极片及制备方法。

背景技术

锂离子电池因具有较高的能量密度以及环境友好等优点，在便携式电子设备以及电动车领域得到了广泛的应用。

但是，锂离子电池在使用过程中，电芯本体会出现凹凸、波浪或局部厚度增加等不可逆的变形现象，当变形严重时，电子移动终端设备无法容纳锂离子电池，可能撑破设备，影响设备的正常使用。经过研究发现，产生以上问题的原因主要有以下三个方面：（1）在卷绕电芯时，没有在极片和隔离膜之间预留多余的空间，导致卷绕好的电芯内部具有较大的内应力；（2）制备出的锂离子电池经过充放电之后，负极极片由于嵌锂，造成其厚度明显增加；（3）在集流体上涂布活性材料浆料的过程中，由于活性材料浆料中使用的粘结剂的粘结强度较大，在涂布完成之后会发生收缩。

针对以上问题，目前的改善方法是在负极活性材料层表面涂覆多孔聚偏氟乙烯（PVDF）层，但传统的多孔聚偏氟乙烯（PVDF）的结构比较松散，极易坍塌，因此，锂离子电池的变形问题仍然没有得到很好的解决。

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及制备方法，其降低了锂离子电池的变形率，提高了锂离子电池的循环性能以及耐过充性能。

为了实现上述目的，在本发明的第一方面，本发明提供了一种锂离子电池的负极极片，其包括：负极集流体；负极活性材料层，含有负极导电剂、负极粘结剂、以及负极活性材料且涂覆在负极集流体上；改性的多孔离子聚合物层，涂覆在负极活性材料层表面。其中，所述改性的多孔离子聚合物层为聚酰亚胺改性的多孔离子聚合物层。

在本发明的第二方面，本发明提供了一种锂离子电池的负极极片的制备方法，包括步骤：（1）将负极活性材料、负极导电剂、负极粘结剂以及负极分散剂按照适当比例充分混合得到负极活性材料浆料，将负极活性材料浆料涂覆在负极集流体上，经干燥后得到负极活性材料层；（2）将多孔离子聚合物和聚酰亚胺单体分散在有机溶剂中，在常温下搅拌，得到复合浆料；（3）将复合浆料涂覆在负极活性材料层的表面，干燥后，在真空下或者保护气体保护下加热并保温，以使聚酰亚胺单体聚合，冷却后即形成聚酰亚胺改性的多孔离子聚合物层，得到锂离子电池的负极极片。

在本发明的第三方面，本发明提供了一种锂离子电池，包括：正极极片；负极极片；隔离膜，间隔于正极极片和负极极片之间；电解液；以及包装箔。其中，所述负极极片为根据本发明第一方面的锂离子电池的负极极片。

本发明的有益效果如下：

1.传统的多孔离子聚合物层的结构松散，极易坍塌，本发明的多孔离子聚合物层经过聚酰亚胺改性，聚酰亚胺单体在高温下会发生聚合反应，聚合之后形成的聚酰亚胺的强度接近金属，可以对多孔离子聚合物层起到支撑作用，使多孔离子聚合物层的结构更加稳定。

2.多孔离子聚合物层的多孔结构能够保证锂离子电池中锂离子的迁移的畅通，从而保证了锂离子电池的循环性能。

3.当锂离子电池中的电解液浸润负极极片之后，由于改性的多孔离子聚合物层含有具有多孔结构的多孔离子聚合物以及具有支撑作用的聚酰亚胺，降低了锂离子电池的溶胀变形。

4.经聚酰亚胺改性的多孔离子聚合物层为负极极片在充放电过程中的膨胀预留了缓冲空间，可以明显改善锂离子电池的变形问题。

5.经聚酰亚胺改性的多孔离子聚合物层可以在负极极片表面形成微观的物理性阻隔，减少锂枝晶对隔离膜的刺穿，提高锂离子电池的耐过充性能。

附图说明

图1为本发明的锂离子电池的负极极片的横截面示意图；

图2为对比例2中未改性的多孔聚偏氟乙烯（PVDF）层的SEM照片；

图3为实施例1中改性的多孔聚偏氟乙烯（PVDF）层的SEM照片。

具体实施方式

下面详细说明根据本发明的锂离子电池及其负极极片及制备方法以及对比例、实施例以及测试结果。

首先说明根据本发明第一方面的锂离子电池的负极极片。

根据本发明第一方面的锂离子电池的负极极片，如图1所示，包括：负极集流体；负极活性材料层，含有负极导电剂、负极粘结剂、以及负极活性材料且涂覆在负极集流体上；改性的多孔离子聚合物层，涂覆在负极活性材料层表面。所述改性的多孔离子聚合物层为聚酰亚胺改性的多孔离子聚合物层。

在根据本发明第一方面的锂离子电池的负极极片中，所述负极活性材料层的厚度可为20μm～100μm。