[发明专利]电池负极片及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明提供了一种电池负极片及其制备方法和锂离子电池。所述电池负极片包括负极集流体和结合在所述负极集流体上的活性物质层，所述活性物质层包括非晶态硅、导电剂和粘结剂。本发明锂离子电池含有所述电池负极片。所述电池负极片采用非晶态硅作为活性物质，有效提高了硅的含量，提高了所述电池负极片的能量密度，保证了所述电池负极片在充放电过程中的结构稳定。所述电池负极片制备方法工艺条件易控，有效保证了制备的电池负极片性能的稳定性。所述锂离子电池能量密度高，而且如循环性等电化学性能稳定。

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种电池负极片及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池以其高电压、高能量密度和长循环寿命等优异性能而被广泛应用于手机和笔记本电池、动力电池及储能电池等。其中手机和笔记本电池已完全被锂离子电池占据，其他种类的电池根本无法达到这些便携式智能设备的严苛要求。随着锂离子电池的应该越来越广，对锂离子电池的要求也越来越高。如对锂离子电池的能量密度等性能要求也越来越高。其中，正负极材料对锂离子电池能量密度密切相关。

由于硅基材料作为锂离子电池负极具有容量高、来源广泛以及环境友好等优势，有望替代目前应用广泛的石墨负极成为下一代锂离子电池的主要负极材料。

现有的锂离子电池硅基负极片采用的是将晶体硅粉或氧化硅粉与石墨材料进行复合，后均匀涂覆在集流体表面，传统的晶体硅和氧化硅粉颗粒空隙率较低，堆积密度较大，充电过程中，由于硅的体积膨胀达到300％，远远不能满足电芯的工艺需求，所以人们将硅粉或氧化硅粉少量的与石墨材料进行复合，但是硅粉或氧化硅粉的掺杂比例只能低于10％，这种方法虽然降低了负极体积膨胀率，但是对整体能量密度的贡献有限；如果进一步增大硅或氧化硅的掺杂量，虽然能提升能量密度，但是体积膨胀率会随着硅含量的增加而增大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种电池负极片及其制备方法，以解决在现有电池硅基负极片晶体硅含量低，或随着晶体硅含量增大导致负极体积膨胀率增大的技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种锂离子电池，以解决现有锂离子电池能量密度不理想和充放电过程中性能不稳定的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明一方面，提供了一种电池负极片。所述电池负极片包括负极集流体和结合在所述负极集流体上的活性物质层，所述活性物质层包括负极活性物质、导电剂和粘结剂，且所述负极活性物质为非晶态硅。

本发明另一方面，提供了一种电池负极片的制备方法。所述电池负极片的制备方法包括如下步骤：

将非晶态硅、导电剂和粘结剂配制成负极浆料；

将所述负极浆料涂敷在负极集流体上，后直接进行干燥处理，形成负极片；

对所述极片进行面密度检测，选取符合预定面密度值的所述负极片。

本发明再一方面，提供了一种锂离子电池。所述锂离子电池包括正极片和负极片，所述负极片为本发明电池负极片或由本发明制备方法制备的电池负极片。

与现有技术相比，本发明电池负极片采用非晶态硅作为活性物质，有效提高了硅的含量，提高了所述电池负极片的能量密度。另外，利用非晶态硅自身的高孔隙率和低堆积密度特性，使得所述电池负极片在充放电过程能够起到体积膨胀的缓冲作用，从而保证了所述电池负极片的结构稳定，避免粉化不良现象发生。优选地，控制所述活性物质层的面密度为2-3mg/cm²，这样，使得相邻非晶态硅粒子之间具有适度的间隙，这样当所述电池负极片在充放电过程中，使得所述粒子间的间隙能有效缓冲非晶态硅的体积膨胀而不损伤邻近粒子；也即是使得减少或消除粒子间的间隙，实现低密度非晶态硅在不增加层厚度的情况下膨胀，能够有效起到体积膨胀的缓冲作用，提高所述电池负极片的结构稳定性和循环性能的稳定性。