[发明专利]一种负极极片及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种负极极片及其制备方法和应用，所述负极极片包括电极材料和集流体，所述电极材料包括上层电极材料和下层电极材料，其中所述上层电极材料、下层电极材料和集流体依次层叠设置，所述上层电极材料为低镍含量金属氧化物材料，所述下层电极材料为高镍含量金属氧化物材料，本发明将耐电势能力强的低镍材料放置于上层，其改善程度远远高于纯物理混合以及高镍材料位于上层的方案；将高压低压纯物理混合长期性能如循环，产气，膨胀和存储相对高压和低压均有一定程度改善。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，涉及一种负极极片及其制备方法和应用。

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。长期可靠性恶化主因在于动力电芯循环过程中的膨胀，膨胀一部分在于正常充放电循环过程的电极厚度增加，一部分来源于充放电循环过程的产气，导致电芯厚度增加。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，膨胀将导致电极极片位置错动，或挤压电极，可能导致电芯内部阴阳极接触而发生内短路，另外较大的膨胀将导致电芯结构发生变化，其安全设计装置可能受到影响而失去安全保护作用。

CN109860508A公开了一种锂离子电池负极极片的制备方法，其包括以下步骤：制备集流体，集流体为金属纤维丝编织成的网状；制备负极浆料，负极浆料包括硅基负极活性材料、粘结剂及导电剂；涂布，负极浆料涂布于集流体，形成负极材料层；干燥；其所述集流体是金属纤维丝编织成的网状，在电池的充放电过程中，网状的集流体可提供硅基负极活性材料的膨胀空间，该集流体可以分散、减轻负极材料因体积变化而在其表面产生的的应力，防止负极材料发生开裂或脱落现象，提升了负极材料的利用率，进而减少锂离子电池容量的衰减，提高了电池的循环性能。但是其依旧没有改善电芯内部的膨胀力和产气量，存在安全隐患。

CN110197894A公开了一种负极极片和包括负极极片的锂离子电池，负极极片包括：负极集流体；负极活性物质层，设置在负极集流体上；其中，负极活性物质层包括负极活性物质和分散剂，负极活性物质和分散剂的质量比≥18.74，分散剂包括羧甲基纤维素锂。本申请在不损失锂离子电池的能量密度，不影响锂离子电池的循环寿命和引起循环膨胀的情况下，大幅降低锂离子电池的直流电阻和界面上的电荷转移电阻，避免了锂离子电池在循环充放电过程中的析锂现象。但是其容量保持率较低，导致电池性能较差。

因此，开发一种容量保持率高，且能够减少电芯析氧量，减弱对电解液的氧化，在充放电循环过程维持阴极良好的结构，控制产气和膨胀增长，从而改善长期可靠性的负极极片是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种负极极片及其制备方法和应用，所述负极极片包括电极材料和集流体，所述电极材料包括上层电极材料和下层电极材料，其中所述上层电极材料、下层电极材料和集流体依次层叠设置，所述上层电极材料为低镍含量金属氧化物材料，所述下层电极材料为高镍含量金属氧化物材料，本发明将耐电势能力强的低镍材料放置于上层，其改善程度远远高于纯物理混合以及高镍材料位于上层的方案；将高压低压纯物理混合长期性能如循环，产气，膨胀和存储相对高压和低压均有一定程度改善。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种负极极片，所述负极极片包括电极材料和集流体，所述电极材料包括上层电极材料和下层电极材料，其中所述上层电极材料、下层电极材料和集流体依次层叠设置，所述上层电极材料为低镍含量金属氧化物材料，所述下层电极材料为高镍含量金属氧化物材料。