[发明专利]一种负极极片及电池

说明书

本发明提供了一种负极极片及电池，所述负极极片包括负极集流体和设置在所述负极集流体至少一侧表面的活性物质层；其中，所述活性物质层包括至少两层硅基材料层和至少两层导电层，所述硅基材料层和所述导电层交替叠置，任意相邻的两个所述硅基材料层之间设置一个所述导电层，靠近所述负极集流体的一侧设置所述硅基材料层。本发明通过在任意相邻的两个硅基材料层之间设置一个导电层，硅基材料层在向外膨胀时，与硅基材料层相邻设置的导电层能抑制硅基材料层的膨胀，从而能够有效缓冲由于硅基材料体积膨胀导致的应力问题，减轻硅基负极材料体积膨胀的影响，提高锂离子电池的循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种负极极片和电池。

背景技术

随着电子产品及动力电池市场需求的不断扩张和升级，锂离子电池以其高能量密度、长寿命、优异的倍率性能和绿色环保等特点成为主流产品。目前，商用锂离子电池材料广泛使用石墨及改性石墨，但是其理论容量仅为372mAh/g，能量密度较低，已难满足动力电池未来发展的需求。

近年来，开发新型锂离子电极材料受到国内外专家的广泛关注，特别是研发具有高能量密度、良好循环寿命的负极材料成为锂离子电池电极研究的热点之一。硅材料因其理论容量高（4200mAh/g）、脱/嵌锂电位低、放电平台长且稳定、安全性高以及环境友好等优势，受到独特的研究和关注，被认为是最具前景的碳材料的商业化替代材料。然而，锂离子电池的硅基负极材料在充放电的过程中，体积膨胀率达到300%，导致材料在数次充电后结构坍塌、与负极集流体失去接触而发生性能失效，甚至从负极集流体上脱落的现象。同时，由于硅作为一种半导体，其电子导电率极低，与负极集流体的接触电阻较大，且硅颗粒表面的固体电解质层不断生长、破碎和重新形成，不断消耗电解液和正极中的锂源，从而导致硅负极的不可逆容量损失及容量衰减迅速、循环性能差。

发明内容

本发明旨在解决现有硅材料负极极片在充放电过程中，因体积膨胀造成材料粉化及易从负极集流体上脱落，以及体积膨胀导致材料之间导电接触性能差和硅颗粒表面的固体电解质层不断生长，造成硅负极材料不可逆容量损失和循环性能差的问题。

为解决上述问题，本发明第一方面提供一种负极极片，包括：负极集流体和设置在所述负极集流体至少一侧表面的活性物质层；

其中，所述活性物质层包括至少两层硅基材料层和至少两层导电层，所述硅基材料层和所述导电层交替叠置，任意相邻的两个所述硅基材料层之间设置一个所述导电层，靠近所述负极集流体的一侧设置所述硅基材料层。

进一步地，任意相邻的两个所述硅基材料层的厚度相同或不同，所述硅基材料层的厚度为25～300μm。

进一步地，任意相邻的两个所述硅基材料层的厚度不同，且所述硅基材料层的厚度沿所述负极集流体的方向逐层递增。

进一步地，最靠近所述负极集流体的所述硅基材料层的厚度为25～150μm，其余每层所述硅基材料层的厚度以5～50μm逐层递增。

进一步地，所述硅基材料层的面密度沿远离所述负极集流体的方向逐层递增；

和/或，所述硅基材料层的压实密度沿远离所述负极集流体的方向逐层递增。

进一步地，最靠近所述负极集流体的所述硅基材料层的面密度为50～150mg/cm²，其余每层所述硅基材料层的面密度以10～50mg/cm²逐层递增；

和/或，最靠近所述负极集流体的所述硅基材料层的压实密度为1～2g/cm³，其余每层所述硅基材料层的压实密度以0.1～0.5g/cm³递增。

进一步地，所述导电层的厚度为0.1～10μm。

进一步地，所述活性物质层远离所述负极集流体的一侧设置为所述导电层。