[发明专利]电极集流体及其制备方法、负极和锂离子电池

说明书

本发明涉及一种电极集流体及其制备方法、负极和锂离子电池；该电极集流体包括多孔基体、设于所述多孔基体上的多孔硅橡胶层及设于所述多孔硅橡胶层上的金属层。本发明通过改进电极集流体的结构，有效抑制锂离子电池的锂枝晶增长，极大地改善了锂离子电池的循环、倍率及安全性能；同时避免了采用增大负极涂覆量、使用陶瓷隔膜、降低压实密度等方法造成电池质量能量密度降低或者体积能量密度降低的问题，因此极大地促进其在动力电池或者其他储能电池方面的应用。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种电极集流体及其制备方法、负极和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池作为目前主流的储能电池，在人们生活发展中扮演有着重要的作用，如数码手机、电动汽车、无人机、航模等，都需要通过锂离子电池来提供动力。但是锂离子电池在循环过程中，负极一侧容易产生锂枝晶现象，严重影响电池的循环及安全性能。造成锂枝晶的因素很多，如石墨在不断的充放电过程中膨胀发生结构坍塌，导致嵌锂空间减少，锂离子易析出产生枝晶；后期循环电解液不足，局部区域锂离子反应失去活性，产生锂枝晶；充电电压过大，更多的锂离子被还原，负极容纳不了也易发生析锂现象。锂枝晶在不断的增长过程中，不但会导致电池的可逆容量降低，循环性能下降，还容易刺穿隔膜导致电芯内部急剧发热，造成电池爆炸起火，安全隐患突出。所以，如何减小及控制锂枝晶的增长一致是锂电池发展过程中的难题。

为了解决这个问题，近年来人们主要通过增大负极涂覆量提升嵌锂空间、使用陶瓷隔膜防止枝晶刺穿、降低压实密度减小浓差极化等方法来阻止锂枝晶的形成或者降低锂枝晶形成后差生的危害，这些工作都在一定程度上改善了锂离子电池析锂现象，但会造成电池质量能量密度降低或者体积能量密度降低，导致在车载动力电池方面中应用受限。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够抑制锂枝晶生长且基本不影响电池的能量密度的负极用的电极集流体及其制备方法。

一种电极集流体，包括多孔基体、设于所述多孔基体上的多孔硅橡胶层及设于所述多孔硅橡胶层上的金属层。

在其中一个实施例中，所述多孔基体的孔径为1μm～5μm，所述多孔基体的孔隙率为10％～30％。

在其中一个实施例中，所述多孔硅橡胶层的孔径为1μm～2μm，所述多孔硅橡胶层的孔隙率为20％～50％。

在其中一个实施例中，所述多孔基体的厚度为2μm～10μm；所述多孔硅橡胶层的厚度为0.5μm～5μm；所述金属层为纳米金属层，所述金属层的厚度为 200nm～800nm。

一种电极集流体的制备方法，包括如下步骤：

将硅橡胶和固化剂混合，得到混合浆料；

将所述混合浆料涂覆在多孔基体上，固化形成硅橡胶层；

对所述硅橡胶层开孔，形成多孔硅橡胶层；

在所述多孔硅橡胶层上形成金属层，得到电极集流体。

在其中一个实施例中，所述固化的条件为于80℃～120℃干燥12h～36h。

在其中一个实施例中，所述多孔基体的孔径为1μm～5μm，所述多孔基体的孔隙率为10％～30％。

在其中一个实施例中，所述多孔硅橡胶层的孔径为1μm～2μm，所述多孔硅橡胶层的孔隙率为20％～50％。

一种负极，包括上述任一项所述的电极集流体及形成于所述电极集流体上的活性材料层。

一种锂离子电池，所述锂离子电池的负极为如上述负极。