本發(fā)明實(shí)施例涉及電池，尤其涉及一種負(fù)極電極及電池。

背景技術(shù)：

1、隨著電動(dòng)汽車(ev)、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(hev)等新興市場(chǎng)出現(xiàn)，對(duì)鋰離子電池(lib)產(chǎn)生巨大需求。負(fù)極材料作為新能源汽車動(dòng)力鋰離子電池的核心材料之一，對(duì)新能源汽車的最終性能起著至關(guān)緊要的用途。硅基負(fù)極材料，由于它具有極高的理論儲(chǔ)鋰容量(4200mah/g)、較低的脫鋰電位，近年來在高能量密度電池方向得到了很好的應(yīng)用。但是硅基電池在制作過程中，與之匹配的電解液要用到大量的氟代碳酸乙烯酯(fec)，該電解液在高溫下易分解生成hf，影響電池的高溫性能且對(duì)環(huán)境有害；另硅基負(fù)極材料的膨脹性非常高，一直是行業(yè)里亟待解決的難題。而磷基負(fù)極作為另一種新興的負(fù)極材料，具有價(jià)格低廉、儲(chǔ)量豐富、環(huán)境友好、高比容量等優(yōu)點(diǎn)，逐漸發(fā)展為負(fù)極研究的重點(diǎn)。

2、磷基材料電池電解液不需要用到fec，不存在高溫下分解生成hf的問題；然而，盡管磷基負(fù)極材料與碳復(fù)合之后組成的磷碳復(fù)合負(fù)極材料，膨脹性得到了較大的改善，但用于全電池中仍然會(huì)產(chǎn)生較大的體積變形，易造成活性物質(zhì)與導(dǎo)電劑、集流體之間的接觸不良，進(jìn)而造成電池容量迅速衰減，影響電池的循環(huán)壽命；且極片涂布過程中由于其克容量較高導(dǎo)致涂布厚度過薄，也不利于加工制造。

3、因此，如何優(yōu)化磷碳電池的體積膨脹及極片加工性能，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例解決的技術(shù)問題是改善磷碳電池的膨脹及極片加工性能。

2、為解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種負(fù)極電極，所述負(fù)極電極中的活性物質(zhì)材料為復(fù)合負(fù)極材料，包括磷碳復(fù)合材料和碳類材料，所述磷碳復(fù)合材料的質(zhì)量百分比大于等于50％。

3、可選的，所述碳類材料為石墨。

4、可選的，所述石墨的中值粒徑范圍是6μm-20μm。

5、可選的，負(fù)極電極中活性物質(zhì)質(zhì)量百分比為70％～98％。

6、可選的，負(fù)極電極中采用的集流體為銅箔、鋁箔或涂炭鋁箔中的一種。

7、可選的，復(fù)合負(fù)極材料制備方式為以下一種方式中的一種或幾種的組合：

8、先采用高溫吸附法或高能球磨法將磷與多孔碳復(fù)合，制得磷碳材料；再將磷碳材料與石墨物理混合，從而制得復(fù)合負(fù)極材料；再將所述復(fù)合負(fù)極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑進(jìn)行攪拌混合，從而制得含有復(fù)合負(fù)極材料的電池漿料；

9、先將多孔碳材料石墨物理混合，制得復(fù)合碳材料；再采用高溫吸附法或高能球磨法將磷與復(fù)合碳材料復(fù)合，制得復(fù)合負(fù)極材料；再將所述復(fù)合負(fù)極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑進(jìn)行攪拌混合，從而制得含有復(fù)合負(fù)極材料的電池漿料；

10、先采用高溫吸附法或高能球磨法將磷與多孔碳復(fù)合，制得磷碳材料；再在負(fù)極制漿階段將磷碳材料與石墨依次加入分散機(jī)內(nèi)，再按照一定工藝加入導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑進(jìn)行攪拌混合，從而制得含有復(fù)合負(fù)極材料的電池漿料。

11、可選的，所述電池漿料的涂覆厚度小于等于48mg/cm2。

12、可選的，負(fù)極電極中采用的粘結(jié)劑為pvdf、cmc、sbr、paa、paa-na、paa-li中的一種或幾種的組合。

13、為解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種電池，包括正極電極、隔膜、電解液以及前述的負(fù)極電極。

14、可選的，正極電極中活性物質(zhì)為鎳鈷錳或鎳鈷鋁三元材料、磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰、鎳酸鋰中的一種或幾種的組合。

15、可選的，所述隔膜為聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯復(fù)合膜、尼龍布中的至少一種。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

17、本發(fā)明實(shí)施例所提供的負(fù)極電極，負(fù)極活性物質(zhì)材料包括磷碳復(fù)合材料和碳類材料，其中磷碳復(fù)合材料的質(zhì)量比例大于等于50％。通過將磷碳復(fù)合材料與石墨等碳類材料混合使用，能夠大幅提升磷碳體系電池的循環(huán)性能和改善體積膨脹問題，從而鋰離子電池能夠有效兼顧高能量和高功率性能，在一定程度上還能有效避免“鋰枝晶”在負(fù)極表面的析出，大幅提升電池的安全性能。進(jìn)一步地，碳類材料的添加有利于改善磷碳負(fù)極片的加工性能。

技術(shù)特征：

1.一種負(fù)極電極，其特征在于，所述負(fù)極電極中的活性物質(zhì)材料為復(fù)合負(fù)極材料，包括磷碳復(fù)合材料和碳類材料，所述磷碳復(fù)合材料的質(zhì)量百分比大于等于50％。

2.如權(quán)利要求1所述的負(fù)極電極，其特征在于，所述碳類材料為石墨。

3.如權(quán)利要求2所述的負(fù)極電極，其特征在于，所述石墨的中值粒徑范圍是6μm-20μm。

4.如權(quán)利要求1所述的負(fù)極電極，其特征在于，負(fù)極電極中活性物質(zhì)質(zhì)量百分比為70％～98％。

5.如權(quán)利要求1所述的負(fù)極電極，其特征在于，負(fù)極電極中采用的集流體為銅箔、鋁箔或涂炭鋁箔中的一種。

6.如權(quán)利要求2所述的負(fù)極電極，其特征在于，復(fù)合負(fù)極材料制備方式為以下一種方式中的一種或幾種的組合：

7.如權(quán)利要求6所述的負(fù)極電極，其特征在于，所述電池漿料的涂覆厚度小于等于48mg/cm2。

8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的負(fù)極電極，其特征在于，負(fù)極電極中采用的粘結(jié)劑為pvdf、cmc、sbr、paa、paa-na、paa-li中的一種或幾種的組合。

9.一種電池，其特征在于，包括正極電極、隔膜、電解液以及如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的負(fù)極電極。

10.如權(quán)利要求9所述的電池，其特征在于，正極電極中活性物質(zhì)為鎳鈷錳或鎳鈷鋁三元材料、磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰、鎳酸鋰中的一種或幾種的組合。

11.如權(quán)利要求9所述的電池，其特征在于，所述隔膜為聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯復(fù)合膜、尼龍布中的至少一種。

技術(shù)總結(jié)
一種負(fù)極電極及電池，所述負(fù)極電極中的活性物質(zhì)材料為復(fù)合負(fù)極材料，包括磷碳復(fù)合材料和碳類材料，所述磷碳復(fù)合材料的質(zhì)量百分比大于等于50％。通過將磷碳復(fù)合材料與石墨等碳類材料混合使用，能夠大幅提升磷碳體系電池的循環(huán)性能和改善體積膨脹問題，從而鋰離子電池能夠有效兼顧高能量和高功率性能，在一定程度上還能有效避免“鋰枝晶”在負(fù)極表面的析出，大幅提升電池的安全性能。進(jìn)一步地，碳類材料的添加有利于改善磷碳負(fù)極片的加工性能。

技術(shù)研發(fā)人員：何向明,王莉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：清華大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19