[发明专利]一种负极极片和锂离子电池

说明书

本申请涉及一种负极极片，包括负极集流体和设置于所述负极集流体上的负极膜层，所述负极膜层包含至少两层负极活性物质层,至少两层所述负极活性物质层按所述负极活性物质层的锂离子动力学性能递减的顺序由内至外依次设置于所述负极集流体上；具体涉及负极活性材料为石墨/硬炭和/或硅材料复合材料的负极膜层；通过将石墨与硬炭和/或硅材料复合，并形成由外至内锂离子动力学性能依次增大的多层梯度，具有同时提高充电能力和增加能量密度的效果。

技术领域

本申请涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种负极极片和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池作为一种高效移动式能源凭借其高电压、高比能量、长循环寿命的优势已经广泛应用于电话、笔记本电脑、数码相机等电子产品中。尤其随着近年来智能手机的快速普及，人们对于储能的锂离子电池的充电速率要求越来越高。

但是目前锂离子电池中使用的负极石墨材料层间距只有0.33nm，锂离子嵌入脱出能力有限，锂离子扩散系数约10^-15cm²/s，因而限制了锂离子电池的快速充电能力。

鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本申请的目的在于提供一种负极极片和含有该负极极片的锂离子电池，通过将石墨与硬炭和/或硅材料复合，并形成由外至内动力学性能依次增大的多层梯度，具有同时提高充电能力和增加能量密度的效果。

本申请涉及的一种负极极片，包括负极集流体和设置于所述负极集流体上的负极膜层，所述负极膜层包含至少两层负极活性物质层,其特征在于，至少两层所述负极活性物质层按所述负极活性物质层的锂离子动力学性能递减的顺序由内至外依次设置于所述负极集流体上。

优选的，所述负极膜层的表面设有补锂层。

优选的，所述补锂层为锂粉或锂片。

优选的，所述负极活性物质层中含有负极活性材料，所述负极活性材料为石墨与锂离子动力学性能增强剂的混合物；所述锂离子动力学性能增强剂选自硬炭、硅材料中的至少一种。

优选的，所述硅材料为Si合金、SiO_x、硅/碳复合材料中的至少一种，其中0.5<x<2；所述硬炭为炭黑、或者由含碳前驱体经热分解制得的碳材料中的至少一种；优选的，所述含碳前驱体选自酚醛树脂、环氧树脂、蜜胺树脂、聚糠醇、聚苯、聚丙烯腈、聚氯乙稀、聚偏氟乙稀、聚苯硫醚、聚萘和纤维素材料。

优选的，所述锂离子动力学性能增强剂占所述负极活性材料总质量的5％～40％。

优选的，在最内层的负极活性物质层中，所述锂离子动力学性能增强剂占所述负极活性材料总质量的10％～40％；在最外层的负极活性物质层中，所述锂离子动力学性能增强剂占所述负极活性材料总质量比为5％～20％。

本申请还涉及一种锂离子电池，包括正极极片、负极极片、间隔设置于所述正极极片和负极极片之间的隔膜、以及电解液，所述负极极片为前任一所述的负极极片。

优选的，所述正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体上的正极膜层；所述正极膜层的表面设有补锂层。

优选的，所述补锂层为锂粉或锂片。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

石墨与硬炭和/或硅材料的复合电极能够将各组分材料的优势互补。动力学性能良好的硬炭和/或硅材料的加入，提高了石墨复合电极的充电能力。同时，多层梯度结构的负极极片的内层动力学性能比外层好，进一步提高负极的充电能力。

在提高充电能力的同时，引入的硬炭和/或硅材料也提高了电池的能量密度。补锂层补充了负极极片中硬炭和/或硅材料在首次充放电过程中消耗的不可逆锂，尤其提高了电极的首次充放电效率。