《鋰離子電池陽極極片及包含該陽極極片的鋰離子電池》是東莞新能源科技有限公司於2012年8月17日申請的發明專利，該專利申請號為201210294046X，公布號為CN102842701A，公布日為2012年12月26日，發明人是李白清、張盛武、陶澤天、李吉蓉、宋學文、張柏清。
《鋰離子電池陽極極片及包含該陽極極片的鋰離子電池》屬於鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種鋰離子電池陽極極片，包括集流體、設定於集流體表面的第一塗層和設定於第一塗層表面的第二塗層，第二塗層包括活性物質，活性物質為石墨、矽、矽合金和錫合金中的至少一種，第一塗層為包括粘結劑和導電劑的複合材料層，並且第一塗層的厚度為0.1微米-5微米。該發明無需增加陽極膜片中的粘接劑的含量就能夠解決高克容量陽極膜片在充放電過程中發生的脫膜問題，在不影響電池動力學性能的前提下能夠有效地防止陽極膜片在電池的反覆充放電過程中的膨脹脫膜，從而在實現電池的高容量和較高能量密度的同時，提高電池的安全性和可靠性。此外，該發明還公開了一種包含該陽極極片的鋰離子電池。
2021年6月24日，《鋰離子電池陽極極片及包含該陽極極片的鋰離子電池》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《鋰離子電池陽極極片及包含該陽極極片的鋰離子電池》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：鋰離子電池陽極極片及包含該陽極極片的鋰離子電池
- 申請日：2012年8月17日
- 申請號：201210294046X
- 申請公布日：2012年12月26日
- 申請公布號：CN102842701A
- 申請人：東莞新能源科技有限公司
- 地址：廣東省東莞市松山湖科技產業園區北部工業園工業西路1號
- 發明人：李白清、張盛武、陶澤天、李吉蓉、宋學文、張柏清
- 類別：發明專利
- Int. Cl.：H01M4/13(2010.01)I; H01M10/0525(2010.01)I
- 專利代理機構：天津市北洋有限責任專利代理事務所
- 代理人：曹玉平
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,專利榮譽,
專利背景
鋰離子電池因為具有能量密度高、循環壽命長、機械性能較優和環境友好等特點，被廣泛的套用到各種消費電子產品、各種電動汽車以及風能太陽能等儲能設備上。截至2012年8月，人們對電池的能量密度的要求越來越高，這就要求所使用的陽極材料的克容量也越來越高。在各種陽極材料中，具有較高克容量的要屬石墨材料和矽合金了。但是高克容量的陽極材料同時帶來了充電以及循環過程中的較大的膨脹問題，並導致電芯在反覆充放電過程中出現嚴重的脫膜問題。之所以會發生脫膜，是因為在充電過程中這兩類陽極材料製成的膜片在平行於集流體的平面內有很大的膨脹趨勢；而在充電過程中，集流體因為沒有嵌鋰過程發生，而且本身的強度很大，且在充電過程中集流體本身的延展基本上可以忽略，因此集流體幾乎不膨脹。所以在膜片和集流體界面上將會產生一個很大的膨脹梯度。在大的膨脹梯度的作用下，膜片和集流體界面上最終產生一個很大的剪下應力，從而導致膜片和集流體發生粘結脫落。膜片的脫落嚴重影響到電池的安全性和可靠性。
對於傳統的單層結構膜片，沒有解決矽陽極材料和合金陽極材料的充電膨脹脫膜問題，為了解決該問題，可以大幅度地增加膜片中的粘結劑含量來增強膜片和集流體之間的粘結強度以抵抗充電過程中膜片層的膨脹在膜片層與集流體之間的界面所產生的應力，但是增加粘結劑含量會導致膜片中活性物質含量的減少以及膜片動力學性能的降低。
有鑒於此，確有必要提供一種鋰離子電池陽極極片，該陽極極片能夠在不影響電池動力學性能的前提下解決陽極膜片在電池的充電過程中容易發生的膨脹脫膜問題，在實現電池的高容量的同時，提高電池的安全性和可靠性。
發明內容
專利目的
《鋰離子電池陽極極片及包含該陽極極片的鋰離子電池》的目的之一在於提供一種鋰離子電池陽極極片，該陽極極片能夠在不影響電池動力學性能的前提下解決陽極膜片在電池的充電過程中容易發生的膨脹脫膜問題，在實現電池的高容量的同時，提高電池的安全性和可靠性。《鋰離子電池陽極極片及包含該陽極極片的鋰離子電池》的另一個目的在於提供一種鋰離子電池，包括陰極極片、陽極極片、設定於所述陰極極片和陽極極片之間的隔膜，以及電解液，所述陽極極片為該發明所述的鋰離子電池陽極極片。
技術方案
一種鋰離子電池陽極極片，包括集流體、設定於所述集流體表面的第一塗層和設定於所述第一塗層表面的第二塗層，所述第二塗層包括活性物質，所述活性物質為石墨、矽、矽合金和錫合金中的至少一種，所述第一塗層為包括粘結劑和導電劑的複合材料層，並且所述第一塗層的厚度為0.1微米-5微米。
《鋰離子電池陽極極片及包含該陽極極片的鋰離子電池》中，無需增大第二塗層中的粘接劑的含量，從而可以保證較高的克容量和能量密度。雖然在充放電過程中，第二塗層仍然會因為充電發生大的膨脹，但是因為該發明在集流體和第二塗層（包含活性物質的陽極膜片）之間設定了由粘結劑和導電劑按一定配比均勻混合製成複合材料的第一塗層，第一塗層和第二塗層之間、以及第一塗層和集流體之間都具有很好的粘結性，同時第一塗層本身具有很好的伸縮性，在該發明中充當了緩衝層的作用，其能通過伸縮延展來吸收第二塗層的膨脹和收縮，從而避免因為界面存在較大的膨脹趨勢梯度而導致界面發生粘結失效的現象發生，很好的解決了陽極膜片在電池的充電過程中容易發生的膨脹脫膜問題。為了不影響陽極極片的動力學性能，必須要確保第一塗層具有良好的導電性，第一塗層複合材料中含有的導電粒子可以實現良好的電子傳傳導作用。但是，因為第一塗層中不含有活性物質，為了儘量減小第一塗層的增加對電芯的能量密度造成的損失，第一塗層的厚度不應太大，以儘量減小第一塗層的增加對電芯厚度空間造成的損失；但同時，為了實現對第二塗層在充電過程中的膨脹的“吸收”，第一塗層應具有好的彈性和一定的厚度。綜合考慮以上因素，第一塗層的厚度範圍優選為0.2微米-5微米。
作為《鋰離子電池陽極極片及包含該陽極極片的鋰離子電池》鋰離子電池陽極極片的一種改進，所述導電劑占所述第一塗層複合材料總質量的質量百分比為10-90%。通過調整導電劑和粘結劑的比例，第一塗層的導電性、伸縮性和界面粘結性也能夠得到相應的調整。
作為《鋰離子電池陽極極片及包含該陽極極片的鋰離子電池》鋰離子電池陽極極片的一種改進，所述粘結劑為丁苯橡膠、聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、偏氟乙烯－六氟丙烯聚合物、聚丙烯腈、羧甲基纖維素鈉、丁二烯－丙烯腈聚合物、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯和聚丙烯酸－苯乙烯聚合物中的至少一種。這些粘結劑在固化後形成了第一塗層複合材料的分子骨架結構，提供了力學性能和粘接性能保障，並使導電粒子形成通道。
作為《鋰離子電池陽極極片及包含該陽極極片的鋰離子電池》鋰離子電池陽極極片的一種改進，所述導電劑為碳粉、碳納米管、氣相生長碳纖維、納米炭纖維、乙炔黑、石墨烯、銅粉、金粉和銀粉中的至少一種。這些導電粒子本身具有良好的導電性能，可以在粘結劑中形成導電通路。為了形成更好的導電通路，這些導電粒子的中值粒徑優選為0.05微米-5微米。
作為《鋰離子電池陽極極片及包含該陽極極片的鋰離子電池》鋰離子電池陽極極片的一種改進，所述第一塗層的厚度為0.5微米-3微米，這是優選的範圍。
作為《鋰離子電池陽極極片及包含該陽極極片的鋰離子電池》鋰離子電池陽極極片的一種改進，所述第一塗層的厚度為1微米，這是較佳的選擇。
作為《鋰離子電池陽極極片及包含該陽極極片的鋰離子電池》鋰離子電池陽極極片的一種改進，所述第一塗層為連續的塗層，並且所述第一塗層的正投影面積與所述集流體的正投影面積之比為（0.6-1）:1。第一塗層不一定要布滿整個集流體的表面，只要能夠實現第二塗層與集流體之間的牢固粘接即可。但是，如果連續的第一塗層在集流體上塗覆的面積太小，又會使得較多的第二塗層直接與集流體接觸，導致充放電過程中的膨脹脫膜問題的發生。
作為《鋰離子電池陽極極片及包含該陽極極片的鋰離子電池》鋰離子電池陽極極片的一種改進，所述第一塗層包括若干個分布於所述集流體表面的塗塊，並且各塗塊的正投影面積之和與所述集流體的正投影面積之比為（0.1-0.99）:1。這種非連續的塗布方式既可以保證第二塗層和集流體之間的良好粘接，又能節省第一塗層中複合材料的使用量，同時，還能最大限度地減少電池能量密度的損失，最大限度地保證電池的能量密度和克容量。
作為《鋰離子電池陽極極片及包含該陽極極片的鋰離子電池》鋰離子電池陽極極片的一種改進，所述第二塗層的厚度為10微米-300微米。第二塗層的厚度越大，電池的容量越大，適用於對電池容量要求較高的場合。
有益效果
《鋰離子電池陽極極片及包含該陽極極片的鋰離子電池》的鋰離子電池陽極極片的有益效果在於：《鋰離子電池陽極極片及包含該陽極極片的鋰離子電池》中，無需增大第二塗層中的粘接劑的含量，從而可以保證較高的克容量和能量密度。雖然在充放電過程中，第二塗層仍然會因為充電發生大的膨脹，但是因為該發明在集流體和第二塗層（包含活性物質的陽極膜片）之間設定了由粘結劑和導電劑按一定配比均勻混合製成複合材料的第一塗層，第一塗層和第二塗層之間、以及第一塗層和集流體之間都具有很好的粘結性，同時第一塗層本身具有很好的彈性，在該發明中充當了緩衝層的作用，其能通過伸縮延展來吸收第二塗層的膨脹和收縮，從而避免因為界面存在較大的膨脹趨勢梯度而導致界面發生粘結失效的現象發生，很好的解決了陽極膜片在電池的充電過程中容易發生的膨脹脫膜問題。為了不影響陽極極片的動力學性能，必須要確保第一塗層具有良好的導電性，第一塗層複合材料中含有的導電粒子可以實現良好的電子傳傳導作用。但是，因為第一塗層中不含有活性物質，為了儘量減小第一塗層的增加對電芯的能量密度造成的損失，第一塗層的厚度不應太大，以儘量減小第一塗層的增加對電芯厚度空間造成的損失；但同時，為了實現對第二塗層在充電過程中的膨脹的“吸收”，第一塗層應具有好的彈性和一定的厚度。綜合考慮以上因素，第一塗層的厚度範圍優選為0.2微米-5微米。
總之，《鋰離子電池陽極極片及包含該陽極極片的鋰離子電池》無需增加陽極膜片中的粘接劑的含量就能夠解決高克容量陽極膜片在充放電過程中發生的脫膜問題，在不影響電池動力學性能的前提下能夠有效地防止陽極膜片在電池的充電過程中的膨脹脫膜，從而在實現電池的高容量和較高能量密度的同時，提高電池的安全性和可靠性。
《鋰離子電池陽極極片及包含該陽極極片的鋰離子電池》的鋰離子電池由於在其陽極極片中採用了由粘結劑和導電劑按一定配比均勻混合製成複合材料的第一塗層，第一塗層複合材料具有較好的伸縮性和界面粘接性，因此在電池充電過程中，陽極極片基本上不發生脫膜現象，從而保證電池具有較高的容量、安全性和可靠性。同時，由於第一塗層複合材料具有良好的導電性，因此不會影響電池的動力學性能。
附圖說明
圖1為《鋰離子電池陽極極片及包含該陽極極片的鋰離子電池》的陽極極片的結構示意圖。
圖1
技術領域
《鋰離子電池陽極極片及包含該陽極極片的鋰離子電池》屬於鋰離子電池技術領域,尤其涉及一種鋰離子電池陽極極片及包含該陽極極片的鋰離子電池。
權利要求
1.一種鋰離子電池陽極極片，包括集流體、設定於所述集流體表面的第一塗層和設定於所述第一塗層表面的第二塗層，所述第二塗層包括活性物質，所述活性物質為石墨、矽、矽合金和錫合金中的至少一種，其特徵在於：所述第一塗層為包括粘結劑和導電劑的複合材料層，並且所述第一塗層的厚度為0.1微米-5微米，所述粘結劑包括丁苯橡膠、聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、偏氟乙烯－六氟丙烯聚合物、丁二烯－丙烯腈聚合物、聚丙烯酸甲酯和聚丙烯酸乙酯中的至少一種；所述第一塗層包括若干個分布於所述集流體表面的塗塊，並且各塗塊的正投影面積之和與所述集流體的正投影面積之比為（0.1-0.99）:1。
2.根據權利要求1所述的鋰離子電池陽極極片，其特徵在於：所述導電劑占所述第一塗層總質量的質量百分比為10-90%。
3.根據權利要求2所述的鋰離子電池陽極極片，其特徵在於：所述導電劑為碳粉、碳納米管、氣相生長碳纖維、納米炭纖維、乙炔黑、石墨烯、銅粉、金粉和銀粉中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的鋰離子電池陽極極片，其特徵在於：所述第一塗層的厚度為0.5微米-3微米。
5.根據權利要求4所述的鋰離子電池陽極極片，其特徵在於：所述第一塗層的厚度為1微米。
6.根據權利要求1所述的鋰離子電池陽極極片，其特徵在於：所述第二塗層的厚度為10微米-300微米。
7.一種鋰離子電池，包括陰極極片、陽極極片、設定於所述陰極極片和陽極極片之間的隔膜，以及電解液，其特徵在於：所述陽極極片為權利要求1-6任一項所述的鋰離子電池陽極極片。
實施方式
- 一種鋰離子電池陽極極片
實施例1
如圖1所示，該實施例提供的一種鋰離子電池陽極極片，包括集流體1、設定於集流體1表面的第一塗層2和設定於第一塗層2表面的第二塗層3。其中，第二塗層3中的活性物質為石墨，且第二塗層3的厚度為20微米；第一塗層2為連續的塗層，其厚度為2微米，其正投影面積與集流體1的正投影面積之比為1（其中，正投影面積是指集流體1和第一塗層2的長和寬所在平面的正投影面積）。並且第一塗層2為複合材料層，複合材料層由丁苯橡膠和碳粉組成，其中碳粉占第一塗層總質量的質量百分比為90%。
製備時，先將丁苯橡膠分散到N-甲基吡咯烷酮中，得到混合液，然後將碳粉加入該混合液中（碳粉與丁苯橡膠的質量比例為9:1，碳粉的中值粒徑為1微米），使碳粉均勻分散於混合液中，然後將其塗覆在集流體1上，乾燥，得到第一塗層2；然後再第一塗層2的表面塗覆含有石墨的漿料（漿料中還含有粘接劑和導電劑及溶劑，具體的，粘接劑可以為丁苯橡膠、導電劑可以為超導碳、溶劑可以為去離子水），乾燥後，得到第二塗層3。
實施例2
如圖1所示，該實施例提供的一種鋰離子電池陽極極片，包括集流體1、設定於集流體1表面的第一塗層2和設定於第一塗層2表面的第二塗層3。其中，第二塗層3中的活性物質為石墨和矽的混合物（二者的質量比例為7:3），且第二塗層3的厚度為100微米；第一塗層2為不連續的塗層，其包括若干個分布於集流體1表面的塗塊，並且各塗塊的正投影面積之和與集流體1的正投影面積之比為0.5:1。第一塗層2的厚度為1微米，並且第一塗層2為複合材料層，複合材料層由聚偏氟乙烯和碳納米管組成，其中碳納米管占第一塗層總質量的質量百分比為80%。
製備時，先將聚偏氟乙烯分散到N-甲基吡咯烷酮中，得到混合液，然後將碳納米管加入該混合液中（碳納米管與聚偏氟乙烯的質量比例為8:2，碳納米管的中值粒徑為0.1微米），使碳納米管均勻分散於混合液中，然後將其塗覆在集流體1上，乾燥，得到第一塗層2；然後再第一塗層2的表面塗覆含有石墨和矽（二者的質量比為7:3）的漿料（漿料中還含有粘接劑和導電劑及溶劑），乾燥後，得到第二塗層3。
實施例3
如圖1所示，該實施例提供的一種鋰離子電池陽極極片，包括集流體1、設定於集流體1表面的第一塗層2和設定於第一塗層2表面的第二塗層3。其中，第二塗層3中的活性物質為錫碳合金，且第二塗層3的厚度為50微米；第一塗層2為不連續的塗層，其包括若干個分布於集流體1表面的塗塊，並且各塗塊的正投影面積之和與集流體1的正投影面積之比為0.6:1。第一塗層2的厚度為3微米，並且第一塗層2為複合材料層，複合材料層由羧甲基纖維素鈉和氣相生長碳纖維組成，其中氣相生長碳纖維占第一塗層總質量的質量百分比為70%。
製備時，先將羧甲基纖維素鈉分散到去離子水中，得到混合液，然後將氣相生長碳纖維加入該混合液中（氣相生長碳纖維與羧甲基纖維素鈉的質量比例為7:3，氣相生長碳纖維的中值粒徑為1.5微米），使氣相生長碳纖維均勻分散於混合液中，然後將其塗覆在集流體1上，乾燥，得到第一塗層2；然後再第一塗層2的表面塗覆含有錫碳合金的漿料（漿料中還含有粘接劑和導電劑及溶劑），乾燥後，得到第二塗層3。
實施例4
如圖1所示，該實施例提供的一種鋰離子電池陽極極片，包括集流體1、設定於集流體1表面的第一塗層2和設定於第一塗層2表面的第二塗層3。其中，第二塗層3中的活性物質為Si-C合金，且第二塗層3的厚度為150微米；第一塗層2為不連續的塗層，其包括若干個分布於集流體1表面的塗塊，並且各塗塊的正投影面積之和與集流體1的正投影面積之比為0.9:1。第一塗層2的厚度為5微米，並且第一塗層2為複合材料層，複合材料層由羧甲基纖維素鈉和氣相生長碳纖維組成，其中氣相生長碳纖維占第一塗層總質量的質量百分比為60%。
製備時，先將羧甲基纖維素鈉分散到去離子水中，得到混合液，然後將氣相生長碳纖維加入該混合液中（氣相生長碳纖維與羧甲基纖維素鈉的質量比例為6:4，氣相生長碳纖維的中值粒徑為1.5微米），使氣相生長碳纖維均勻分散於混合液中，然後將其塗覆在集流體1上，乾燥，得到第一塗層2；然後再第一塗層2的表面塗覆含有Si-C合金的漿料（漿料中還含有粘接劑和導電劑及溶劑），乾燥後，得到第二塗層3。
實施例5
如圖1所示，該實施例提供的一種鋰離子電池陽極極片，包括集流體1、設定於集流體1表面的第一塗層2和設定於第一塗層2表面的第二塗層3。其中，第二塗層3中的活性物質為Si0.9Sn0.1O2-C合金，且第二塗層3的厚度為200微米；第一塗層2為不連續的塗層，其包括若干個分布於集流體1表面的塗塊，並且各塗塊的正投影面積之和與集流體1的正投影面積之比為0.8:1。第一塗層2的厚度為4微米，並且第一塗層2為複合材料層，複合材料層由聚丙烯酸－苯乙烯聚合物和石墨烯組成，其中石墨烯占第一塗層總質量的質量百分比為50%。
製備時，先將聚丙烯酸－苯乙烯聚合物分散到甲醇中，得到混合液，然後將石墨烯加入該混合液中（石墨烯與羧甲基纖維素鈉的質量比例為5:5，石墨烯的中值粒徑為3.5微米），使石墨烯均勻分散於混合液中，然後將其塗覆在集流體1上，乾燥，得到第一塗層2；然後再第一塗層2的表面塗覆含有Si0.9Sn0.1O2-C合金的漿料（漿料中還含有粘接劑和導電劑及溶劑），乾燥後，得到第二塗層3。
實施例6
如圖1所示，該實施例提供的一種鋰離子電池陽極極片，包括集流體1、設定於集流體1表面的第一塗層2和設定於第一塗層2表面的第二塗層3。其中，第二塗層3中的活性物質為Si0.87Al0.13O2，且第二塗層3的厚度為10微米；第一塗層2為連續的塗層，其厚度為0.1微米，其正投影面積與集流體1的正投影面積之比為0.8。並且第一塗層2為複合材料層，複合材料層由偏氟乙烯－六氟丙烯聚合物和銀粉組成，其中銀粉占第一塗層總質量的質量百分比為40%。
製備時，先將偏氟乙烯－六氟丙烯聚合物分散到甲醇中，得到混合液，然後將銀粉加入該混合液中（銀粉與偏氟乙烯－六氟丙烯聚合物的質量比例為4:6，銀粉的中值粒徑為0.05微米），使銀粉均勻分散於混合液中，然後將其塗覆在集流體1上，乾燥，得到第一塗層2；然後再第一塗層2的表面塗覆含有Si0.87Al0.13O2的漿料（漿料中還含有粘接劑和導電劑及溶劑），乾燥後，得到第二塗層3。
實施例7
如圖1所示，該實施例提供的一種鋰離子電池陽極極片，包括集流體1、設定於集流體1表面的第一塗層2和設定於第一塗層2表面的第二塗層3。其中，第二塗層3中的活性物質為石墨，且第二塗層3的厚度為70微米；第一塗層2為連續的塗層，其厚度為3微米，其正投影面積與集流體1的正投影面積之比為0.7。並且第一塗層2為複合材料層，複合材料層由聚丙烯腈、聚丙烯酸甲酯、銀粉和銅粉組成，其中，四者的質量比例依次為2:4:1:3。
製備時，先將聚丙烯腈和聚丙烯酸甲酯按質量比例分散到丙酮中，得到混合液，然後將銀粉和銅粉按質量比例分別加入該混合液中（銀粉的中值粒徑為1微米，銅粉的中值粒徑為0.8微米），使銀粉和銅粉均勻分散於混合液中，然後將其塗覆在集流體1上，乾燥，得到第一塗層2；然後再第一塗層2的表面塗覆含有石墨的漿料（漿料中還含有粘接劑和導電劑及溶劑），乾燥後，得到第二塗層3。
- 一種鋰離子電池
實施例1
該實施例提供了一種鋰離子電池，包括陰極極片、陽極極片、設定於所述陰極極片和陽極極片之間的隔膜，以及電解液，其中的陽極極片包括集流體1、設定於集流體1表面的第一塗層2和設定於第一塗層2表面的第二塗層3。其中，第二塗層3中的活性物質為石墨，且第二塗層3的厚度為20微米；第一塗層2為連續的塗層，其厚度為2微米，其正投影面積與集流體1的正投影面積之比為1（其中，正投影面積是指集流體1和第一塗層2的長和寬所在平面的正投影面積）。並且第一塗層2為複合材料層，複合材料層由丁苯橡膠和碳粉組成，其中碳粉占第一塗層總質量的質量百分比為90%。
組裝時，將該實施例的陽極極片、陰極極片和隔膜組裝成電芯，並將電芯置於包裝袋內，並向包裝袋內灌注電解液，然後化成等處理後，即製得《鋰離子電池陽極極片及包含該陽極極片的鋰離子電池》的鋰離子電池。
實施例2
該實施例提供了一種鋰離子電池，包括陰極極片、陽極極片、設定於所述陰極極片和陽極極片之間的隔膜，以及電解液，其中的陽極極片包括集流體1、設定於集流體1表面的第一塗層2和設定於第一塗層2表面的第二塗層3。其中，第二塗層3中的活性物質為石墨和矽的混合物（二者的質量比例為7:3），且第二塗層3的厚度為100微米；第一塗層2為不連續的塗層，其包括若干個分布於集流體1表面的塗塊，並且各塗塊的正投影面積之和與集流體1的正投影面積之比為0.5:1。第一塗層2的厚度為1微米，並且第一塗層2為複合材料層，複合材料層由聚偏氟乙烯和碳納米管組成，其中碳納米管占第一塗層總質量的質量百分比為80%。
實施例3
該實施例提供了一種鋰離子電池，包括陰極極片、陽極極片、設定於所述陰極極片和陽極極片之間的隔膜，以及電解液，其中的陽極極片包括集流體1、設定於集流體1表面的第一塗層2和設定於第一塗層2表面的第二塗層3。其中，第二塗層3中的活性物質為錫碳合金，且第二塗層3的厚度為50微米；第一塗層2為不連續的塗層，其包括若干個分布於集流體1表面的塗塊，並且各塗塊的正投影面積之和與集流體1的正投影面積之比為0.6:1。第一塗層2的厚度為3微米，並且第一塗層2為複合材料層，複合材料層由羧甲基纖維素鈉和氣相生長碳纖維組成，其中氣相生長碳纖維占第一塗層總質量的質量百分比為70%。
實施例4
該實施例提供了一種鋰離子電池，包括陰極極片、陽極極片、設定於所述陰極極片和陽極極片之間的隔膜，以及電解液，其中的陽極極片包括集流體1、設定於集流體1表面的第一塗層2和設定於第一塗層2表面的第二塗層3。其中，第二塗層3中的活性物質為Si-C合金，且第二塗層3的厚度為150微米；第一塗層2為不連續的塗層，其包括若干個分布於集流體1表面的塗塊，並且各塗塊的正投影面積之和與集流體1的正投影面積之比為0.9:1。第一塗層2的厚度為5微米，並且第一塗層2為複合材料層，複合材料層由羧甲基纖維素鈉和氣相生長碳纖維組成，其中氣相生長碳纖維占第一塗層總質量的質量百分比為60%。
實施例5
該實施例提供了一種鋰離子電池，包括陰極極片、陽極極片、設定於所述陰極極片和陽極極片之間的隔膜，以及電解液，其中的陽極極片包括集流體1、設定於集流體1表面的第一塗層2和設定於第一塗層2表面的第二塗層3。其中，第二塗層3中的活性物質為Si0.9Sn0.1O2-C合金，且第二塗層3的厚度為200微米；第一塗層2為不連續的塗層，其包括若干個分布於集流體1表面的塗塊，並且各塗塊的正投影面積之和與集流體1的正投影面積之比為0.8:1。第一塗層2的厚度為4微米，並且第一塗層2為複合材料層，複合材料層由聚丙烯酸－苯乙烯聚合物和石墨烯組成，其中石墨烯占第一塗層總質量的質量百分比為50%。
實施例6
該實施例提供了一種鋰離子電池，包括陰極極片、陽極極片、設定於所述陰極極片和陽極極片之間的隔膜，以及電解液，其中的陽極極片包括集流體1、設定於集流體1表面的第一塗層2和設定於第一塗層2表面的第二塗層3。其中，第二塗層3中的活性物質為Si0.87Al0.13O2，且第二塗層3的厚度為10微米；第一塗層2為連續的塗層，其厚度為0.1微米，其正投影面積與集流體1的正投影面積之比為0.8。並且第一塗層2為複合材料層，複合材料層由偏氟乙烯－六氟丙烯聚合物和銀粉組成，其中銀粉占第一塗層總質量的質量百分比為40%。
實施例7
該實施例提供了一種鋰離子電池，包括陰極極片、陽極極片、設定於所述陰極極片和陽極極片之間的隔膜，以及電解液，其中的陽極極片包括集流體1、設定於集流體1表面的第一塗層2和設定於第一塗層2表面的第二塗層3。其中，第二塗層3中的活性物質為石墨，且第二塗層3的厚度為70微米；第一塗層2為連續的塗層，其厚度為3微米，其正投影面積與集流體1的正投影面積之比為0.7。並且第一塗層2為複合材料層，複合材料層由聚丙烯腈、聚丙烯酸甲酯、銀粉和銅粉組成，其中，四者的質量比例依次為2:4:1:3。
對比例1
該對比例提供了一種鋰離子電池，包括陰極極片、陽極極片、設定於所述陰極極片和陽極極片之間的隔膜，以及電解液，其中的陽極極片，僅包括集流體和設定於集流體表面的活性物質層，而不含有第一塗層（複合材料層）。活性物質層中的活性物質為石墨，且活性物質層的厚度為20微米。
對比例2
該對比例提供了一種鋰離子電池，包括陰極極片、陽極極片、設定於所述陰極極片和陽極極片之間的隔膜，以及電解液，其中的陽極極片，僅包括集流體和設定於集流體表面的活性物質層，而不含有第一塗層（複合材料層）。活性物質層中的活性物質為石墨和矽的混合物（二者的質量比例為7:3），且活性物質層的厚度為100微米。
對比例3
該對比例提供了一種鋰離子電池，包括陰極極片、陽極極片、設定於所述陰極極片和陽極極片之間的隔膜，以及電解液，其中的陽極極片，僅包括集流體和設定於集流體表面的活性物質層，而不含有第一塗層（複合材料層）。活性物質層中的活性物質為Si0.87Al0.13O2，且活性物質層的厚度為10微米。
對實施例1-7提供的鋰離子電池和對比例1-3中提供的鋰離子電池進行反覆充放電測試。在電池第一次充電測試完成後、以及在電池第100次充電測試完成後，分別拆解10個電池，檢查陽極膜片的脫膜情況，所得結果示於表1。
表1為實施例1-7和對比例1-3中的鋰離子電池在充電測試後陽極膜片的脫膜情況。
組別 | 第一次充電測試後陽極膜片發生脫落的電池個數 | 第100次充電測試後陽極膜片發生脫落的電池個數 |
|---|---|---|
實施例1 | 0 | 0 |
實施例2 | 0 | 0 |
實施例3 | 0 | 0 |
實施例4 | 0 | 0 |
實施例5 | 0 | 0 |
實施例6 | 0 | 1 |
實施例7 | 0 | 0 |
對比例1 | 3 | 6 |
對比例2 | 5 | 10 |
對比例3 | 2 | 5 |
由表1可知，實施例1-5和實施例7的電池不管是第一次充電測試後，還是第100次充電測試後，陽極膜片中都沒有發現脫膜情況。而實施例6中的電池在第一次充電測試後陽極膜片中沒有發現脫膜的情況，但是第100次充電測試後，發現一個電池的陽極膜片發生了脫膜，這是因為第一塗層2的厚度太小，粘接性不夠。而對比例1-3中的電池則在第一次充電測試就有較多電池發生陽極膜片脫落的情況，100次循環後則有更多的電池發生陽極膜片脫落的情況，對比例5中的電池甚至全部發生陽極膜片的脫落。這表明《鋰離子電池陽極極片及包含該陽極極片的鋰離子電池》的陽極極片能夠該陽極極片能夠很好的解決陽極膜片在電池的充電過程中容易發生的膨脹脫膜問題，這是因為第一塗層2具有較好的彈性和界面粘接性，而且由於第一塗層2中的第一塗層具有良好的導電性，因此，《鋰離子電池陽極極片及包含該陽極極片的鋰離子電池》的第一塗層並不影響電池的動力學性能，從而在實現電池的高容量的同時，提高電池的安全性和可靠性。
專利榮譽
2021年6月24日，《鋰離子電池陽極極片及包含該陽極極片的鋰離子電池》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
