本技術涉及電池,尤其涉及負極片及其制備方法和電池。
背景技術:
1、鋰離子電池廣泛應用于消費類電子產品、新能源汽車及儲能等領域。隨著新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展,消費者對續(xù)航里程和應用場景提出了更高的要求,即電池具有更高的能量密度。
2、目前硅負極因其理論容量高、嵌鋰電勢低、原料豐富、無毒和環(huán)保等優(yōu)勢獲得廣泛關注和研究。然而,相比于石墨,硅顆粒材料在充放電過程中會發(fā)生較大程度的膨脹與收縮,體積變化高達300%,較大的體積變化易引起電極顆粒粉化和活性物質脫落,導致電池的循環(huán)性能劣化,在高溫條件下電池性能的劣化更加嚴重。
3、因此,亟待開發(fā)一種在高溫條件下仍具有高循環(huán)性能的電池。
技術實現思路
1、為解決或部分解決相關技術中存在的問題,本技術提供一種負極片及其制備方法和電池,能夠提升電池的循環(huán)性能。
2、本技術第一方面提供一種負極片,其中,包括負極集流體和設置于所述負極集流體至少一側表面的負極活性材料層;
3、計所述負極活性材料層的質量百分數為100wt%,所述負極活性材料層包括81wt%~97wt%的碳顆粒材料、1wt%~15wt%的硅顆粒材料、0.8wt%~2wt%的粘結劑;
4、所述粘結劑附著在所述硅顆粒材料的至少部分顆粒表面形成第一附著層,所述第一附著層的附著面積占所述硅顆粒材料表面積的百分比為0.5%~1.8%;
5、所述粘結劑附著在所述碳顆粒材料的至少部分顆粒表面形成第二附著層。
6、如上所述的負極片,其中,所述負極活性材料層還包括0.03wt%~0.2wt%的導電劑;
7、所述導電劑包覆在所述硅顆粒材料的至少部分顆粒表面形成第一導電層,所述粘結劑附著在包覆有所述第一導電層的所述硅顆粒材料的至少部分顆粒表面形成所述第一附著層;
8、所述導電劑包覆在所述碳顆粒材料的至少部分表面形成第二導電層,所述粘結劑附著在包覆有所述第二導電層的所述碳顆粒材料的至少部分表面形成所述第二附著層。
9、如上所述的負極片,其中,所述硅顆粒材料中的至少部分顆粒通過所述導電劑與所述碳顆粒材料連接。
10、如上所述的負極片,其中,所述第一導電層中預設面積內的導電劑的數量為n,10<n<50。
11、如上所述的負極片,其中,所述導電劑包括碳納米管;
12、所述碳納米管包括單壁碳納米管、多壁碳納米管中的一種或者多種;和/或,
13、所述碳納米管的長度為1μm~20μm;和/或,
14、所述碳納米管的直徑為1nm~5nm。
15、如上所述的負極片,其中,每個所述硅顆粒材料與其周圍的多個碳顆粒材料之間連接的碳納米管的平均數量不低于5;和/或,
16、所述負極活性材料層中每根所述碳納米管與剩余碳納米管中的至少3根出現交叉。
17、如上所述的負極片,其中,在所述負極活性材料層的表面上10000平方微米面積內的硅顆粒材料的顆粒數量為1~15;和/或,
18、所述硅顆粒材料包括硅氧化物、預鋰化硅氧化物、預鎂化硅氧材料、硅碳復合材料中的一種或者多種。
19、如上所述的負極片,其中,所述粘結劑包括丁苯橡膠;和/或,
20、所述碳顆粒材料包括人造石墨、天然石墨、硬碳、軟碳中的一種或多種;和/或,
21、所述負極活性材料層還包括0.5wt%~1.8wt%的分散劑,所述分散劑包括羧甲基纖維素鋰、羧甲基纖維素鈉中的一種或者多種。
22、本技術第二方面提供一種負極片的制備方法,其中,包括以下步驟:
23、s1、將1wt%~15wt%的硅顆粒材料和81wt%~97wt%的碳顆粒材料干混得到第一混合物;
24、s2、將0.8wt%~2.0wt%的粘結劑和所述第一混合物在水溶劑中混合得到負極漿料,使所述負極漿料中所述粘結劑附著在所述硅顆粒材料的至少部分顆粒表面形成第一附著層,使所述粘結劑附著在所述碳顆粒材料的至少部分顆粒表面形成第二附著層,以及使所述第一附著層的附著面積占所述硅顆粒材料表面積的百分比為0.5%~1.8%;其中,所述步驟s2中采用攪拌進行混合,攪拌的公轉速度為20r/min~50r/min,自轉速度為200r/min~1000r/min,攪拌時間為30min~120min;
25、s3、將所述負極漿料涂布至負極集流體的至少一側表面上,經過烘干、碾壓后,得到負極片。
26、如上所述的負極片的制備方法,其中,所述步驟s1包括:將硅顆粒材料、碳顆粒材料和導電劑干混得到第一混合物,使所述第一混合物中所述導電劑包覆在所述硅顆粒材料的至少部分顆粒表面形成第一導電層,以及使所述導電劑包覆在所述碳顆粒材料的至少部分顆粒表面形成第二導電層;
27、其中,步驟s1中所述干混的攪拌速度為20r/min~50r/min,攪拌時間為10min~60min。
28、如上所述的負極片的制備方法,其中,所述步驟s1之后、所述步驟s2之前還包括:
29、將所述第一混合物與分散劑的一部分在水溶劑中進行捏合處理,得到第二混合物;隨后將所述第二混合物與分散劑的剩余部分在水溶劑中進行攪拌處理,得到第三混合物;其中,所述捏合處理的公轉速度為20r/min~50r/min,自轉速度為0~500r/min,攪拌時間為10min~120min;所述攪拌處理的公轉速度為20r/min~50r/min,自轉速度為1500r/min~3000r/min,攪拌時間為60min~240min;
30、所述步驟s2包括:將0.8wt%~2.0wt%的粘結劑和所述第三混合物在水溶劑中混合得到負極漿料,使所述負極漿料中所述粘結劑附著在包覆有所述第一導電層的所述硅材料材料的至少部分表面形成所述第一附著層,以及使所述粘結劑附著在包覆有所述第二導電層的所述碳顆粒材料的至少部分表面形成所述第二附著層。
31、本技術第三方面提供一種電池,包括如上所述的負極片或按照如上所述的負極片的制備方法制備出的負極片。
32、本技術提供的技術方案可以包括以下有益效果:負極活性材料層中碳顆粒材料、硅顆粒材料和粘接劑的配比在上述范圍內,以及控制粘結劑在硅顆粒材料表面的附著面積與硅顆粒材料的表面積的百分比在上述范圍內時,粘結劑能夠對硅顆粒材料進行合理包覆,在硅顆粒發(fā)生體積膨脹時,粘結劑能夠產生彈性形變,吸收和緩沖硅顆粒膨脹所產生的應力,減少硅顆粒膨脹對電極結構的破壞,避免電極材料的粉化和脫落,從而提高電極的穩(wěn)定性,同時粘結劑在硅顆粒材料表面形成的附著層能夠改善硅顆粒材料與電解液之間的界面性能,阻止電解液與硅顆粒材料的直接接觸,減少電解液對硅顆粒材料的侵蝕和副反應的發(fā)生,從而改善電池的循環(huán)性能;此外,粘結劑在碳材料表面形成的附著層能夠提升碳材料與硅材料、負極集流體的粘結性,提升負極片的穩(wěn)定性,從而提高電池的電化學性能。
33、應當理解的是,以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性和解釋性的,并不能限制本技術。