[发明专利]一种多层负极极片及其制备方法和应用的锂离子电池

说明书

本发明公开的一种多层负极极片，包括金属箔集流体，所述金属箔集流体的表面涂布有导电涂层；所述导电涂层的表面涂布有主体功能层；所述主体功能层的表面涂布有石墨层。此外，本发明还公开了一种多层负极极片的制备方法及其制备的锂离子电池。本发明公开的一种多层负极极片及其制备方法和应用的锂离子电池，该多层负极极片具有的充电效率高、低温充放电能力强，能显著提高锂离子电池的大倍率充放电性能，延长大倍率充放电下极片寿命，有利于提高电池生产厂家产品的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种多层负极极片及其制备方法和应用的锂离子电池。

背景技术

目前，已经商品化的锂离子电池中的负极材料，主要是石墨类碳材料。石墨相对较好地满足了铁锂电池对于电极活性材料高电导率、较大的嵌入锂容量、高化学稳定性的要求，同时其还具有嵌锂电位低，来源丰富，价廉易得，无毒无污染的优点，因此，其最终成为了首选的锂离子电池负极材料。

然而，在研究和应用的过程中人们发现，由于石墨材料自身存在的一些缺陷，会影响锂离子电池的性能发挥。第一，石墨材料与集流体粘结性差，易掉料；第二，石墨材料的层与层间依靠范德华力结合，在脱嵌锂过程中碳材料表现出较大的体积变化，在电池循环过程中这会使碳材料颗粒间产生较大应力，导致负极掉粉，影响电池的循环寿命；第三，石墨材料的层间距d002<0.34nm，由于石墨的层间距小，锂离子Li+在石墨层间的扩散速率较小，大电流充放电性能较低，无法满足动力电源对于功率特性的要求；第四，以石墨体系为主的锂离子电池，在低温环境使用时的充电能力欠佳，由于进行大倍率充电，会导致负极产生锂枝晶，产生严重的安全隐患以及电池性能的严重衰减。

因此，目前迫切需要开发出一种负极极片，其具有的充电效率高、低温充放电能力强，能显著提高锂离子电池的大倍率充放电性能，延长大倍率充放电下极片寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种多层负极极片及其制备方法和应用的锂离子电池，该多层负极极片具有的充电效率高、低温充放电能力强，能显著提高锂离子电池的大倍率充放电性能，延长大倍率充放电下极片寿命，有利于提高电池生产厂家产品的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。

为此，本发明提供了一种多层负极极片，包括金属箔集流体，所述金属箔集流体的表面涂布有导电涂层；

所述导电涂层的表面涂布有主体功能层；

所述主体功能层的表面涂布有石墨层。

其中，所述导电涂层包含质量百分比为25％～75％的导电剂和25％～75％的粘合剂；

其中，所述导电剂包括导电炭黑Super P、导电石墨KS-6、碳纤维VGCF和碳纳米管中的至少一种；

所述粘合剂包括丙烯腈多元共聚物LA133、羧甲基纤维素钠、丁苯胶乳SBR和聚偏氟乙烯PVDF中的任意一种。

其中，所述主体功能层包括质量百分比为60％～99％的硬碳、软碳或者两者混合物质，0％～25％的导电剂，0％～5％的羧甲基纤维素钠，以及1％～10％的粘合剂；

其中，所述导电剂包括导电炭黑Super P、导电石墨KS-6、碳纤维VGCF和碳纳米管中的至少一种；

所述粘合剂包括丙烯腈多元共聚物LA133、丁苯胶乳SBR或聚偏氟乙烯PVDF。

其中，所述石墨层包括质量百分比为60％～99％的人造石墨或者天然石墨，0％～30％的导电剂，0％～5％的羧甲基纤维素钠，以及1％～5％的粘合剂；

其中，所述导电剂包括导电炭黑Super P、导电石墨KS-6、碳纤维VGCF和碳纳米管中的至少一种；