[发明专利]一种锂离子电池多层电极和锂离子电池

说明书

本公开涉及一种锂离子电池多层电极，该电极包括集流体和涂覆在所述集流体表面的活性材料涂层，所述活性材料涂层包括涂覆于所述集流体表面的第一涂层和涂覆于所述第一涂层表面的第二涂层，其中，所述第一涂层的电极材料比容量小于所述第二涂层的电极材料比容量，所述第一涂层的首次库伦效率小于所述第二涂层的首次库伦效率。该电池可以有效降低电芯在长期循环过程中产生的膨胀力。

技术领域

本申请涉及锂离子电池领域，具体的，涉及一种锂离子电池多层电极和锂离子电池。

背景技术

电动车作为一类需考虑长期耗损的交通工具，其长期可靠性需得到充分的保证，作为电动车的核心部件，动力电池的长期可靠性关系到整车长期可靠性。长期可靠性恶化的主要原因为动力电芯循环过程中的膨胀，膨胀主要表现为正常充放电循环过程的电极及电芯厚度增加。对于电芯电性能而言，膨胀将严重恶化电芯阴阳极界面，导致界面受力不均，充放电过程锂在阳极表面沉积将逐渐增加而导致严重容量衰减及功率衰减，对于电芯安全性能而言，膨胀一方面会挤压电极导致电极极片位置错动，另一方面会导致电芯内部阴阳极接触而发生内短路，并且较大的膨胀将导致电芯结构发生变化，甚至会影响安全设计装置而失去安全保护作用。

经研究，膨胀的主要原因是：充放电过程阴阳极颗粒反弹和充放电脱嵌锂过程的阴阳极的结构变化导致的体积变化。目前控制动力电芯膨胀的方法主要为：采用脱嵌锂过程结构体积变化小的材料，如LFP；阴极或阳极采用低压实密度设计。但是，采用脱嵌锂过程结构体积变化小的材料，此类材料会牺牲材料的比容量发挥，降低电芯能量密度；阴极或阳极采用低压实密度设计，低压密会增加电极厚度，减小了芯可用空间，一定程度恶化电芯能量密度。

因此，如何在降低动力电池长期应用过程的膨胀的同时优化动力电池的长期可靠性，并保证电池的能量密度不受影响是本领域仍需解决的技术难题。

发明内容

本公开的目的在于在保证电池能量密度保持不变的情况下，提供一种锂离子电池，该电池可以有效降低电芯在长期循环过程中产生的膨胀力。

为了实现上述目的，本公开的第一个方面提供了一种锂离子电池多层电极，该电极包括集流体和涂覆在所述集流体表面的活性材料涂层，所述活性材料涂层包括涂覆于所述集流体表面的第一涂层和涂覆于所述第一涂层表面的第二涂层，其中，所述第一涂层的电极材料比容量小于所述第二涂层的电极材料比容量，所述第一涂层的首次库伦效率小于所述第二涂层的首次库伦效率。

可选地，所述锂离子电池多层电极为阴极，所述第一涂层的电极材料比容量为160-170mAh/g，首次库伦效率为80-88％；所述第二涂层的电极材料比容量为170-185mAh/g，首次库伦效率为88-93％；

优选的，所述第一涂层的电极材料比容量为161-168mAh/g，首次库伦效率为81-85％；所述第二涂层的电极材料比容量为172-180mAh/g，首次库伦效率为88-92％。

可选地，所述锂离子电池多层电极为阳极，所述第一涂层的电极材料比容量为325-340mAh/g，首次库伦效率为89-93％；所述第二涂层的电极材料比容量为340-355mAh/g，首次库伦效率为93-96％；

优选的，所述第一涂层的电极材料比容量为330-340mAh/g，首次库伦效率为90-93％；所述第二涂层的电极材料比容量为345-355mAh/g，首次库伦效率为94-96％。

可选地，所述活性材料涂层的总厚度为50-300μm，所述第一涂层的厚度与所述第二涂层的厚度的比值为1：0.2-50；优选的，所述活性材料涂层的总厚度为80-240μm，所述第一涂层的厚度与所述第二涂层的厚度的比值为1：0.3-30。

可选地，所述活性材料涂层包括两层以上涂层，所述涂层的电极材料比容量和首次库伦效率由外层到内层逐层降低。