[发明专利]一种负极极片及其锂二次电池

说明书

本发明提供了一种锂二次电池及其负极极片，包括负极集流体与设置在负极集流体至少一个表面的负极活性物质层，其特征在于，在所述负极活性物质层靠近集流体的表面设置弹性涂层，所述弹性涂层包括弹性聚合物和导电剂；所述弹性涂层在1MPa‑20MPa压强下压缩形变为20％‑80％，弹性模量为1MPa‑800MPa；优选地，所述弹性涂层在1MPa‑20MPa压强下压缩形变为30％‑60％，弹性模量为5MPa‑100MPa。本发明所提供的含有弹性涂层的负极极片，涂层中包括的弹性聚合物有利于降低弹性模量和内部应力，而导电剂则有利于提高涂层电导率从而降低电子转移阻抗。弹性涂层可有效缓和锂金属电池充放电过程中产生的体积变化，降低充电过程中负极体积膨胀产生的内部应力从而抑制短路，并改善放电过程中负极体积收缩导致的界面接触失效。

技术领域

本发明涉及电池领域，更具体涉及一种负极极片及其锂二次电池。

背景技术

目前商用锂离子电池中所采用的液态电解质由于具有易泄露、易燃的特性，导致现在的电动汽车、储能产品往往存在巨大的安全风险，特别是伴随着近年来新能源行业的爆发式增长，电池起火爆炸的消息也是不绝于耳，因此消费者对于电池安全性的需求日益迫切。考虑到液态电解质的自身特性难以改变，固态电解质以及相应的固态电池成为了行业内公认的解决锂电池安全问题的终极方案。

固态电池中通常会面临锂金属负极容易生长枝晶的难题，且锂金属负极在锂离子沉积的过程中，容易发生膨胀，造成固态电解质受压时发生塑性形变，而在压力消除后并不会恢复形状，此时锂金属和电解质的界面就会出现孔隙并导致接触失效，这种界面失效一方面会导致电池极化增大循环衰减，另一方面也会进一步恶化后续充电过程锂金属沉积的不均匀问题，导致电池更易发生循环短路。因而全固态锂金属电池在不断的充放电循环中极易发生短路失效的问题。

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含有弹性涂层的负极极片及其锂二次电池，本发明可提高电极与固态电解质界面稳定性，减少锂金属在电池充放电过程中出现沉积和溶出导致界面接触失效的情况，同时缓解充放电过程中固态电池内部的膨胀应力，避免了电池短路。

为达到上述目的，在本发明的第一方面，本发明提供了一种锂二次电池的负极极片，包括集流体与设置在所述集流体至少一个表面的负极活性物质层，在所述负极活性物质层靠近集流体的表面设置弹性涂层，所述弹性涂层包括弹性聚合物和导电剂；所述弹性涂层在1MPa-20MPa压强下压缩形变为20％-80％，弹性模量为1MPa-800MPa；优选地，所述弹性涂层在1MPa-20MPa压强下压缩形变为30％-60％，弹性模量为5MPa-100MPa。

在本发明的第二方面，本发明提供了一种锂二次电池，所述锂二次电池包括固态电解质，所述固态电解质选自硫化物固态电解质和/或聚合物固态电解质，所述锂二次电池包括本发明第一方面所述的负极极片。

相比与现有技术，本发明至少包括如下所述的有益效果：本发明所提供的含有弹性涂层的负极极片，涂层中包括的弹性聚合物有利于降低弹性模量和内部应力，而导电剂则有利于提高涂层电导率从而降低电子转移阻抗。弹性涂层可有效缓和锂金属电池充放电过程中产生的体积变化，降低充电过程中负极体积膨胀产生的内部应力从而抑制短路，并改善放电过程中负极体积收缩导致的界面接触失效。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例详予说明。

首先说明本发明第一方面的一种锂二次电池的负极极片，包括集流体与设置在所述集流体至少一个表面的负极活性物质层，在所述负极活性物质层靠近集流体的表面设置弹性涂层，所述弹性涂层包括弹性聚合物和导电剂；所述弹性涂层在1MPa-20MPa压强下压缩形变为20％-80％，弹性模量为1MPa-800MPa；优选地，所述弹性涂层在1MPa-20MPa压强下压缩形变为30％-60％，弹性模量为5MPa-100MPa。