[发明专利]一种锂离子电池无机陶瓷涂层负极片及其制作方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池无机陶瓷涂层负极片及其制作方法，所述无机陶瓷涂层负极片包括一层集流体、两层辅料层和两层无机陶瓷涂层，两层辅料层附着于集流体的两个辅料面，两层无机陶瓷涂层涂覆于两层辅料层之上。本发明的无机陶瓷涂层负极片能减少活性物质与电解液的直接接触从而减少负极活性物质与电解液的副反应，同时增加电解液保有量，减少负极表面的析锂现象，提高电芯容量、循环性能、倍率性能和安全性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及到一种锂离子电池无机陶瓷涂层负极片及其制作方法。

背景技术

锂离子电池工作电压高，能量密度大，使用寿命长，自放电小，无记忆效应，安全性能好，无污染，现已广泛应用于汽车、笔记本电脑、手机、摄像机、电动单车、移动电源、医疗设备、军工和航天等领域。

负极析锂是影响锂离子电池安全性能和循环寿命的关键因素之一，尤其是电解液对负极表面的润湿不足，负极表面的电解液分布不均匀或处于电解液少液状态时，更容易发生析锂现象。负极析锂形成的锂枝晶可能将隔离膜刺穿造成内部短路引发热失控，使电池发生起火、爆炸等安全事故。

石墨具有各向异性的特点，影响了锂离子在石墨层状结构中的扩散方向，限制了石墨的克容量发挥，充放电过程中较易出现析锂现象；而硬碳具有各向异性的结构特点，层间距较石墨类大，在充放电过程中锂离子扩散速率快，因此具有较好的倍率性能，在大倍率充放电过程中不易出现析锂现象，但硬碳首次充放电效率低，影响了电池容量的发挥。

发明内容

针对石墨类负极容易出现的析锂现象，本发明提供了一种锂离子电池无机陶瓷涂层负极片及其制作方法，可增加电池的电解液保留能力，提高充放电过程中电池内部电流密度分布的均匀性，负极表面不易形成锂枝晶，进而提高电池的容量发挥、安全性能、倍率性能和循环性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种锂离子电池无机陶瓷涂层负极片及其制作方法，所述无机陶瓷涂层负极片包括一层集流体、两层辅料层和两层无机陶瓷涂层，两层辅料层附着于集流体的两个辅料面，两层无机陶瓷涂层涂覆于两层辅料层之上。

进一步地，所述集流体的厚度为6~25μm，所述两层辅料层的总面密度为40~240g/m²，所述两层无机陶瓷涂层的总厚度为2~36μm。

进一步地，所述集流体为铜箔；所述辅料层含活性物质、导电剂、增稠剂和粘结剂，其中活性物质为石墨和硬碳，导电剂为SP（导电炭黑），增稠剂为CMC（羧甲基纤维素钠），粘结剂为SBR（丁苯橡胶），辅料层中各物质的质量百分比为：石墨占比80%~93%，硬碳占比2%~15%，SP（导电炭黑）占比0.8%~2.0%，CMC（羧甲基纤维素钠）占比1.5%~1.9%，SBR（丁苯橡胶）占比1.5%~2.5%；所述无机陶瓷涂层含无机陶瓷材料、助悬剂和粘结剂，其中无机陶瓷材料为Al₂O₃（三氧化二铝）或SiO₂（二氧化硅）或ZrO₂（二氧化锆）中的一种或几种，助悬剂为CMC（羧甲基纤维素钠），粘结剂为SBR（丁苯橡胶），无机陶瓷涂层中各物质的质量百分比为：无机陶瓷材料占比78%~91%，CMC（羧甲基纤维素钠）占比3%~9%，SBR（丁苯橡胶）占比6%~13%。

进一步地，所述的活性物质石墨的比表面积为1~3 m²/g，颗粒粒径分布的D10为4~10μm，D50为12~18μm，D90为20~35μm；所述的活性物质硬碳的比表面积为3~6 m²/g，颗粒粒径分布的D10为2~6μm，D50为7~12μm，D90为14~22μm；所述的无机陶瓷材料的纯度大于99.999%，比表面积为2~8m²/g，粒径分布范围为50~900nm。

进一步地，所述制作方法包括以下步骤：