[发明专利]一种负极极片、锂离子电池及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种负极极片、锂离子电池及其制备方法和应用，所述负极极片包括依次设置的集流体层、活性物质层、活性锂片层和钝化层；通过在活性锂片层的一侧设置钝化层，有效提高了活性锂片层在空气中的稳定性，进而提高了锂离子电池的安全性；且所述钝化层为电子绝缘体，进而可以充当隔膜来使用，采用所述负极极片的锂离子电池可直接将负极极片与正极极片进行交错叠片，无需再使用隔膜，进而缩短了锂离子的传输通道，降低了电池的内阻，且进一步提高了所述锂离子电池的安全性能和循环性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种负极极片、锂离子电池及其制备方法和应用。

背景技术

由于充放电效率高、能量密度高、环保以及成本低廉等特点，锂离子电池目前被广泛运用在电子产品和动力汽车上。因此，对锂离子电池的质量和性能的要求越来越高，对于锂离子电池，循环寿命和安全性能是衡量锂离子电池及其内原材料性能的一个重要指标。硅基负极材料作为锂离子电池重要的负极材料，其首次充放电形成的SEI膜会带来的不可逆容量，因此，采用硅基负极材料制备得到的锂离子电池存在着首次库伦效率低和循环性能差等问题。

利用金属锂作为锂源向负极补锂是最直接有效的补锂手段，有助于提升硅基锂离子电池的循环性能。但是，由于浆电极层材料与锂层直接接触，容易发生锂化，严重地甚至可能引起起火或爆炸等安全问题；同时，金属锂作为补锂层与极片表面结构粗糙，贴合时以点接触为主，所以电子转移仅发生在接触点处并向周围辐射，导致负极极片补锂过程不均匀。此外，金属锂补锂层与极片活性物质直接接触，在接触点反应速率较快且反应放热，在连续生产过程中，补锂极片收卷后无法释放余热导致极卷内部反应热积聚引起内部局部过热甚至起火，存在生产安全隐患。

CN106848270A公开了一种负极补锂浆料、负极及锂二次电池，该发明的负极补锂浆料，包括金属锂粉及预聚体，所述预聚体作为补锂用粘结剂，其制作过程简单，且使用成本低；使用该预聚体进行的补锂方法操作简单，成本低，补锂量易控制。但是，该方法得到的锂离子电池在使用时，需要进行紫外光照或加热等条件使预聚体产生聚合反应来发挥预聚体，所说义具有操作复杂的缺点，且经该方法补锂后的锂离子电池的首次充放电效率和放电容量仍有待进一步提高。

CN112928381A公开一种锂离子电池的补锂电极片、补锂隔膜及其制备方法，其中，补锂电极片包括集流体层、电极材料层和补锂层，所述电极材料层涂覆于集流体层上，所述补锂层涂覆于所述电极材料层上；补锂隔膜，包括补锂层和隔膜层，所述补锂层在所述隔膜层的表面。该发明得到的补锂极片尽管做到了补锂层的具有超薄可控的厚度，但是在连续生产过程中，补锂极片收卷后无法释放余热会导致极卷的内部反应热积聚，进而引起极片的内部局部过热甚至起火的问题，存在生产安全隐患。

CN109301188A公开了一种高分散的锂离子电池补锂材料及其制备方法，该发明提供的补锂材料为表面均匀分散有金属锂粒子的石墨烯片，金属锂粒子的表面包覆有碳层，但该方案中单片状石墨烯表面的锂会在循环过程中粉碎脱离石墨烯表面，造成死锂，大大降低了该材料的有效性，限制了其大范围应用。

因此，为解决上述技术问题，开发一种新的负极极片，制备得到具有优异循环性能和安全性的锂离子电池，是本领域急需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种负极极片、锂离子电池及其制备方法和应用，所述负极极片包括依次设置的集流体层、活性物质层、活性锂片层和钝化层；所述负极极片在活性锂片层的一侧设置钝化层，所述钝化层不仅可以提高所述活性锂片层的稳定性和安全性，且作为电子绝缘体，还可替代隔膜，使应用其的锂离子电池在制备时无需再使用隔膜，进一步提高了所述锂离子电池的安全性能和循环性能。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种负极极片，所述负极极片包括依次设置的集流体层、活性物质层、活性锂片层和钝化层。