[发明专利]负极片及锂离子电池

说明书

本发明涉及一种负极片及锂离子电池，该负极片包括集流体和位于集流体第一表面的负极活性材料层，所述集流体第一表面具有孔，所述孔内填充有含硅负极活性材料，所述孔的孔径不小于含硅负极活性材料平均粒径的2～5倍，本发明可有效改善负极片中含硅负极活性材料的循环膨胀以及由此导致的负极片及电池的循环性变差问题。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种负极片及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池被广泛应用于手机、笔记本电脑、蓝牙耳机、智能穿戴设备、储能及电动汽车等领域，并在该些领域中发挥重要作用。伴随着工业技术的快速发展，各应用领域对锂离子电池也提出了更高的要求，即在保证良好的安全性、循环寿命和倍率性能的情况下，不断提高锂离子电池能量密度，开发具有高能量密度的锂离子电池。

提高活性物质的理论比容量是提高锂离子电池能量密度的有效途径之一。而硅类材料理论比容量高达4200mAh/g，是传统石墨类负极活性物质的11倍以上，有希望被应用于锂离子电池，提升锂离子电池能量密度的负极材料。但是硅类材料在锂离子的嵌入与脱出过程中存在巨大的体积膨胀，易使负极片上的活性物质与集流体、活性物质与活性物质之间的接触性变差，甚至失去接触，导致负极片及电池的循环性等性能变差，影响电池在终端上的应用。

发明内容

本发明提供一种负极片和锂离子电池，以至少解决上述现有技术所存在的硅类材料的体积膨胀以及由此导致的负极片及电池的循环性等性能变差问题。

本发明的一方面，提供一种负极片，包括集流体和位于集流体第一表面的负极活性材料层，所述集流体第一表面具有孔，所述孔内填充有含硅负极活性材料，所述孔的孔径不小于含硅负极活性材料平均粒径的2～5倍。

根据本发明的一些实施例，所述负极活性材料层的原料包括石墨、粘结剂以及增稠剂；所述孔为未穿透所述集流体的半通孔，所述孔的孔深不小于含硅负极活性材料平均粒径的2～4倍；所述孔为多个，任意相邻的两个孔的孔间距为所述孔的半径的0.5～2倍；所述孔间距为2～10μm；所述孔径为1～30μm，和/或，所述含硅负极活性材料的平均粒径为0.5～6μm；在所述集流体厚度方向上，存在未打孔区域和具有所述孔的打孔区域，未打孔区域的厚度不小于3μm；还包括位于集流体第二表面的所述负极活性材料层，所述第二表面与第一表面相对，所述集流体的第二表面具有所述孔，所述孔内填充有所述含硅负极活性材料。

本发明的另一方面，提供一种锂离子电池，包括上述负极片。

本发明的负极片中引入硅类材料(含硅负极活性材料)，能够有效提升负极片及电池的能量密度，同时通过特殊结构设计，能够有效改善硅材料的体积膨胀以及由此导致的负极片及电池的循环性等性能变差问题，使电池兼具良好的能量密度、循环性、稳定性和安全性等品质，研究表明，本发明的电池在800T下的循环膨胀率低于8.7％，体积能量密度高达752.7Wh/L，800T下的循环容量保持率高达78％，具有重要的实用意义。

附图说明：

图1为本发明一实施方式的表面具有孔的集流体的孔中填充含硅负极活性材料的示意图。

附图标记说明：

1、硅负极材料；2、孔；3、集流体。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的方案，下面结合附图对本发明作进一步地详细说明。

本发明的一方面，提供一种负极片，如图1所示，该负极片包括集流体3和位于集流体3第一表面的负极活性材料层(图中未示出)，集流体3第一表面具有孔2，孔2内填充有含硅负极活性材料1，孔2的孔径不小于含硅负极活性材料1平均粒径的2～5倍。