[发明专利]锂电池负极片及其制备方法以及锂电池

说明书

本发明提供一种锂电池负极片及其制备方法以及锂电池，锂电池负极片包括基底和涂敷于基底上的活性材料层，所述活性材料层的原料包括含锂活性材料、导电剂、粘结剂和流平剂。本发明提供的锂电池负极片具有良好的循环效率等性能。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种锂电池负极片及其制备方法以及锂电池。

背景技术

近年来，随着消费水平的提高以及便携式3C电子设备的快速发展，人们对于其能量提供核心锂离子电池的要求也随之越来越高。就锂离子电池而言，其核心成分为电解液、隔膜、正极以及负极，其中商业负极所使用的材料主要是石墨，其理论比容量为372mAh/g，目前实际容量可以达到360mAh/g左右，接近理论极限。因而迫切需要研究一些新型高比容量锂离子电池负极材料，以满足人们对大容量、长使用寿命锂离子电池的需求。

金属锂负极在高比容量负极材料中具有极高的研究价值，这是因为金属锂是已知金属中质量最轻、标准电极电位(-3.04V)最负的金属，同时其理论比容量高达3860mAh/g，是石墨理论比容量的10倍多，因而金属锂负极在高比能锂电池应用方面具有相当诱人的前景。但是锂金属负极存在着一些难以解决的问题，导致其一直无法大规模商业化使用，第一个突出的问题是锂枝晶的生长，当电池充电时，锂离子沉积在负极处，由于锂离子的电荷转移速度远大于离子迁移速率，负极界面处锂被严重消耗，形成空间电荷层，极易诱导锂枝晶的生成，并且由于尖端效应的存在，之后的循环过程中锂离子会优先在枝晶尖端处沉积，加速枝晶的生长，从而穿透隔膜，造成正负极短路，甚至造成电池起火爆炸等安全事故的发生；第二个问题是锂会与电解液反应，虽然两者反应之后会形成一层钝化的SEI膜，可以阻止后续反应的继续发生，但这层钝化膜机械强度很差，会在电池循环的过程中不断破裂，破裂处暴露的活性锂又会重新与电解液反应，消耗大量电池活性材料，使得容量急剧衰减。

具体来说，商业锂片的制备方法一般是将金属锂通过机械方法辊压在铜集流体上，形成锂铜复合带，然而此方法并没有对锂进行任何保护，实际使用效果也一般。使用商业锂粉将其与导电碳和溶剂通过浆料涂覆的方式制备成极片也是一种可行的方式，商业锂粉具有钝化表面，可阻止活性锂与电解液发生副反应，导电碳可以起到分散电流的作用，可在一定程度上降低其实际电流密度，起到保护锂负极的作用。然而，该方法也存在如下缺陷：涂覆时(尤其是涂覆厚度较薄时)，由于表面张力的原因，涂覆层与基体表面润湿性较差，在干燥时极片容易出现厚薄不一、鱼眼、甚至漏出基底等现象。极片表面的厚薄不一会使得电极表面电流分布不均，不利于锂离子的均匀沉积，容易诱发锂枝晶等问题，所制得的电池同样具有循环性能差等缺陷。

综上，现有锂电池负极易产生锂枝晶等问题，使得锂电池的循环性等性能较差，因此，研发新型锂电池负极片及锂电池以及优化制备工艺，改善锂电池的性能，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种锂电池负极片，以至少解决现有技术所存在的循环效率差、容量小等问题。

本发明还提供一种锂电池负极片的制备方法，该方法可制备得到上述优异性能的锂电池负极片，且制备过程简单，易操作。

本发明还提供一种锂电池，该锂电池采用上述锂电池负极片形成，具有良好的循环性能和较高的容量。

本发明的一方面，提供一种锂电池负极片，包括基底和涂敷于基底上的活性材料层，该活性材料层的组分包括含锂活性材料、导电剂、粘结剂和流平剂。

本发明提供的锂电池负极片，采用特定组成的活性材料层(功能层)，具有较高的循环效率，并使得采用该负极片形成的锂电池具有较高的循环效率、容量等优良特性。发明人经研究分析认为，流平剂的引入不仅可以使得活性材料层(极片表面)更加均匀，使得锂离子沉积剥离过程更为均匀，SEI膜不易破裂，从而抑制锂与电解液的副反应，而且可以改善SEI膜的离子电导率，均匀诱导锂离子沉积，有效避免锂枝晶生成等问题，从而使得采用本发明负极片的锂电池能够表现出良好的循环性等优良特性。