【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及鋰離子電池，具體涉及一種負極極片、電芯及鋰離子電池。
技術(shù)介紹
1、硅材料可以作為鋰離子電池負極材料，其可通過合金化與li+反應(yīng)貢獻容量，具有高能量密度，硅負極材料具有高達4200mah/g的理論比容量，是最具有發(fā)展前景的新一代鋰離子電池負極材料。在鋰離子電池負極極片制造的過程中，由一層箔材(銅箔或鋁箔)作為集流體，在集流體單面或雙面涂布活性物質(zhì)用于鋰離子嵌入或脫出，達到供給能量的目的。相關(guān)技術(shù)中在集流體單面或雙面涂布含硅材料的活性物質(zhì)，在上述涂布時硅材料含量分布較為均勻，但是在硅負極工作的過程中，鋰離子的嵌入和脫出伴隨著硅負極材料的膨脹與收縮，從而導(dǎo)致充放電過程中材料體積出現(xiàn)大約300％的增長。特別是極片中心區(qū)域的體積膨脹最為嚴重，造成鋰離子電池大面中心區(qū)域鼓脹，電池循環(huán)衰減加速。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本申請的主要目的在于提供一種負極極片、電芯及鋰離子電池，既保證了電芯的高能量密度，又有效緩解電芯在大面中心區(qū)域的局部膨脹，提升了電芯的循環(huán)壽命。
2、為實現(xiàn)上述專利技術(shù)目的，本申請第一方面提供了一種負極極片，包括：集流體以及在集流體的表面設(shè)置的第一區(qū)域涂層及第二區(qū)域涂層；所述第一區(qū)域涂層位于所述集流體表面的中心區(qū)域，所述第二區(qū)域涂層位于所述第一區(qū)域涂層外圍，所述第一區(qū)域涂層和第二區(qū)域涂層中均包括含硅材料的活性物質(zhì)，所述第二區(qū)域涂層中的硅材料的質(zhì)量百分含量大于第一區(qū)域涂層中的硅材料的質(zhì)量百分含量。
3、進一步地，所述第一區(qū)域涂層在所述集流體表
4、進一步地，所述第一區(qū)域涂層中，硅材料在活性物質(zhì)中的質(zhì)量百分占比為3％-7％；所述第二區(qū)域涂層中，硅材料在活性物質(zhì)中的質(zhì)量百分占比為10％-15％。
5、進一步地，所述第一區(qū)域涂層由含硅材料的活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑組成的第一漿料制成；所述第二區(qū)域涂層由含硅材料的活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑組成的第二漿料制成。
6、進一步地，所述第一區(qū)域涂層的第一漿料或第二區(qū)域涂層的第二漿料中，均包括質(zhì)量百分占比為90％～95％的活性物質(zhì)、質(zhì)量百分占比為1％～2％的導(dǎo)電劑以及質(zhì)量百分占比為1％～4.5％的粘結(jié)劑；所述活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的質(zhì)量百分占比之和為100％。
7、進一步地，所述硅材料包含siox材料、si/c材料中的一種或多種。
8、進一步地，所述第一區(qū)域涂層和第二區(qū)域涂層中的含硅材料的活性物質(zhì)為硅材料與石墨材料的復(fù)合材料。
9、進一步地，所述導(dǎo)電劑選自炭黑、碳納米管和石墨烯中的一種或多種。
10、進一步地，所述粘結(jié)劑選自羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠、聚丙烯酸、聚丙烯腈和海藻酸鈉中的一種或多種。
11、本專利技術(shù)第二方面提供了一種電芯，包括隔膜和多個上述第一方面提供的負極極片。
12、本專利技術(shù)第三方面提供了一種鋰離子電池，包括殼體和電芯，所述電芯置于所述殼體內(nèi)，其中，所述電芯包括隔膜和上述第一方面提供的負極極片，各所述極片的兩側(cè)均設(shè)有所述隔膜。
13、本申請與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：
14、在鋰離子電池中，負極在充電過程中出現(xiàn)的體積膨脹是電芯整體發(fā)生膨脹的主要原因，特別是大面中心位置的局部膨脹最為嚴重。本申請?zhí)峁┑呢摌O極片，包括集流體以及在集流體的表面設(shè)置的第一區(qū)域涂層及第二區(qū)域涂層；所述第一區(qū)域涂層位于所述集流體表面的中心區(qū)域，所述第二區(qū)域涂層位于所述第一區(qū)域涂層外圍，所述第一區(qū)域涂層和第二區(qū)域涂層中均包括含硅材料的活性物質(zhì)，所述第二區(qū)域涂層中的硅材料的質(zhì)量百分含量大于第一區(qū)域涂層中的硅材料的質(zhì)量百分含量。本申請設(shè)置上述分區(qū)域涂層的負極極片，不同位置的硅含量分布存在差異：即位于中心區(qū)域的(對應(yīng)極片的中心位置)第一區(qū)域涂層的硅材料含量較低，可在一定程度上緩解電芯大面中心位置的局部膨脹，位于四周區(qū)域的第二區(qū)域涂層的硅材料含量較高，使得硅材料的高克容量特性得以應(yīng)用，進而保證電芯的高能量密度得以發(fā)揮。
15、本申請的其它特征和優(yōu)點將通過隨后的具體實施方式予以詳細說明。
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1.一種負極極片，其特征在于，包括：集流體以及在集流體的表面設(shè)置的第一區(qū)域涂層及第二區(qū)域涂層；所述第一區(qū)域涂層位于所述集流體表面的中心區(qū)域，所述第二區(qū)域涂層位于所述第一區(qū)域涂層外圍，所述第一區(qū)域涂層和第二區(qū)域涂層均包括含硅材料的活性物質(zhì)，所述第二區(qū)域涂層中的硅材料的質(zhì)量百分含量大于第一區(qū)域涂層中的硅材料的質(zhì)量百分含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極片，其特征在于，所述第一區(qū)域涂層在所述集流體表面上的正投影面積在所述集流體總面積中百分占比為40-70％，所述第二區(qū)域涂層在所述集流體表面上的正投影面積在所述集流體總面積中百分占比為30-60％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極片，其特征在于，所述第一區(qū)域涂層中，硅材料在活性物質(zhì)中的質(zhì)量百分占比為3％-7％；所述第二區(qū)域涂層中，硅材料在活性物質(zhì)中的質(zhì)量百分占比為10％-15％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的極片，其特征在于，所述第一區(qū)域涂層由含硅材料的活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑組成的第一漿料制成；所述第二區(qū)域涂層由含硅材料的活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑組成的第二漿料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的極片，其特征在于，所述第一區(qū)域涂層、第二區(qū)域涂層中的活性物質(zhì)為硅材料與石墨材料的復(fù)合材料；和/或，
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的極片，其特征在于，所述導(dǎo)電劑選自炭黑、碳納米管和石墨烯中的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的極片，其特征在于，所述粘結(jié)劑選自羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠、聚丙烯酸、聚丙烯腈和海藻酸鈉中的一種或多種。
9.一種電芯，其特征在于，包括隔膜和多個如權(quán)利要求1-8任一項所述的負極極片。
10.一種鋰離子電池，其特征在于，包括殼體和電芯，所述電芯置于所述殼體內(nèi)；其中，所述電芯包括隔膜和多個如權(quán)利要求1-8任一項所述的負極極片，各所述極片的兩側(cè)均設(shè)有所述隔膜。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種負極極片，其特征在于，包括：集流體以及在集流體的表面設(shè)置的第一區(qū)域涂層及第二區(qū)域涂層；所述第一區(qū)域涂層位于所述集流體表面的中心區(qū)域，所述第二區(qū)域涂層位于所述第一區(qū)域涂層外圍，所述第一區(qū)域涂層和第二區(qū)域涂層均包括含硅材料的活性物質(zhì)，所述第二區(qū)域涂層中的硅材料的質(zhì)量百分含量大于第一區(qū)域涂層中的硅材料的質(zhì)量百分含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極片，其特征在于，所述第一區(qū)域涂層在所述集流體表面上的正投影面積在所述集流體總面積中百分占比為40-70％，所述第二區(qū)域涂層在所述集流體表面上的正投影面積在所述集流體總面積中百分占比為30-60％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極片，其特征在于，所述第一區(qū)域涂層中，硅材料在活性物質(zhì)中的質(zhì)量百分占比為3％-7％；所述第二區(qū)域涂層中，硅材料在活性物質(zhì)中的質(zhì)量百分占比為10％-15％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的極片，其特征在于，所述第一區(qū)域涂層由含硅材料的活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑組成的第一漿料制成；所述第二區(qū)域涂層由含硅材料的活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑組成的第二漿料制成。<...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：盧思奇，
申請(專利權(quán))人：北京車和家汽車科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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