负极片及其制备方法与电池.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115188919A(43)申请公布日2022.10.14(21)申请号202211009709.9H01M4/60(2006.01)(22)申请日2022.08.22H01M10/052(2010.01)D01D5/00(2006.01)(71)申请人蜂巢能源科技(无锡)有限公司D04H1/728(2012.01)地址214105江苏省无锡市锡山经济开发区东部园大成路1066号(72)发明人陈少杰王志文袁文森王磊(74)专利代理机构北京三聚阳光知识产权代理有限公司11250专利代理师周雷(51)Int.Cl.H01M4/04(2006.01)H01M4/134(2010.01)H01M4/1395(2010.01)H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图1页(54)发明名称负极片及其制备方法与电池(57)摘要本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种负极片及其制备方法与电池。本发明提供的负极片，包括集流体，以及依次层叠设置在所述集流体至少一个表面上的锂金属层和复合硅负极层，所述复合硅负极层由负极材料以及包埋在所述负极材料中的纤维层组成，所述负极材料包括硅基负极材料。该负极片不仅缓解了硅基负极材料因体积膨胀而导致容量衰减的问题，还缓解了锂金属易产生锂枝晶、与电解质层发生副反应的问题，同时通过锂金属层和复合硅负极层的复用，显著提升了电池的电化学性能，特别是显著提升了电池的能量密度。CN115188919ACN115188919A权利要求书1/2页1.一种负极片，其特征在于，所述负极片包括集流体，以及依次层叠设置在所述集流体至少一个表面上的锂金属层和复合硅负极层，所述复合硅负极层由负极材料以及包埋在所述负极材料中的纤维层组成，所述负极材料包括硅基负极材料，所述纤维层中负载有金属颗粒。2.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述锂金属层的厚度为20～80μm，所述复合硅负极层的厚度为10～50μm，所述复合硅负极层中所述纤维层的厚度为5～20μm；可选的，所述锂金属层与所述复合硅负极层的厚度之比为(1～3):(1～2)；可选的，所述锂金属层与所述复合硅负极层的重量之比为(1～5):(1～2)。3.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，以所述负极材料的总重量为基准，所述硅基负极材料的重量百分含量为90～99wt％；可选的，所述负极材料还包括导电剂和粘结剂，以所述负极材料的总重量为基准，所述导电剂的重量百分含量为0.5～5wt％，所述粘结剂的重量百分含量为0.5～5wt％；可选的，所述硅基负极材料选自硅粉、硅氧化物、硅薄膜、硅纳米线、硅纳米管、多孔硅和中空结构硅中的至少一种；所述导电剂选自碳纳米管、乙炔黑、碳纤维、科琴黑和导电炭黑中的至少一种；所述粘结剂选自聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶和海藻酸钠中的至少一种。4.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述纤维层包括静电纺丝纤维层，所述静电纺丝纤维层包括静电纺丝纤维，所述金属颗粒负载于所述静电纺丝纤维中。5.根据权利要求4所述的负极片，其特征在于，所述静电纺丝纤维的直径为3～10μm，所述金属颗粒的粒径为50～200nm；可选的，所述静电纺丝纤维由聚合物原料制备得到，所述聚合物原料选自聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚己内酯和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种；可选的，所述金属颗粒选自银、金、铜、铝、铟、锗、钠、镁、铬、钛、钡、镍、钼、钴、铂、锌、铁、锡、铋和锑中的至少一种；可选的，在所述静电纺丝纤维中，所述聚合物原料与所述金属颗粒的重量之比为(2～5):1。6.一种制备权利要求1～5中任一项所述的负极片的方法，其特征在于，包括如下操作：将负极材料浆料涂覆于纤维层的一个表面，烘干，得负极材料‑纤维复合片；其中，所述负极材料浆料中含有硅基负极材料，所述负极材料‑纤维复合片由负极材料以及包埋在所述负极材料中的纤维层组成，所述纤维层中负载有金属颗粒；将所述负极材料‑纤维复合片与锂金属‑集流体复合片的锂金属面相对设置，压合。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述纤维层为静电纺丝纤维层，所述静电纺丝纤维层包括静电纺丝纤维，所述金属颗粒负载于所述静电纺丝纤维中，所述静电纺丝纤维层的制备过程包括：取聚合物原料，溶于溶剂，得聚合物溶液；取所述聚合物溶液，加入所述金属颗粒，分散均匀，得复合流体；取所述复合流体，进行静电纺丝处理，烘干；可选的，所述溶剂选自N,N‑二甲基甲酰胺、去离子水、四氢呋喃、丙酮和N,N‑二甲基乙2CN115188919A权利要求书2/2页酰胺中的至少一种；可选的，所述聚合物溶液中，所述聚合物原料的浓度为0.1～0.2g