一种含造孔剂的负极极片及其制备方法与锂离子电池与流程

本发明属于锂离子电池材料，具体涉及一种含造孔剂的负极极片及其制备方法与锂离子电池。

背景技术：

1、在高倍率锂离子电池中，负极极片的孔隙结构直接影响电解液渗透性与离子传输效率。传统负极极片普遍采用高碾压密度（>1.7 g/cm³），导致孔隙率过低（<15%），电解液难以浸润，离子扩散路径长，极化严重，温升高。

2、现有技术虽尝试通过添加造孔剂提升孔隙率，如cn113840048a公开了使用碳酸氢钠作为造孔剂，但存在以下缺陷：

3、（1）造孔剂分布不均：未采用分散工艺，导致孔隙分布不均；

4、（2）孔隙连通性差：造孔后孔道封闭，离子传输受阻；

5、（3）残留物影响性能：部分造孔剂分解产物残留，引发电解液副反应；

6、（4）未与导电网络协同设计：造孔后未优化导电结构，电子传导效率低。

7、因此，现有技术难以实现“高孔隙率 + 高连通性 + 低内阻 + 长寿命”的综合目标。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种含造孔剂的负极极片及其制备方法与锂离子电池，通过在负极浆料中引入可控分解型造孔剂，结合超声分散与梯度碾压工艺，实现孔隙率提升、孔道连通性增强、导电网络优化，实现在10c放电条件下温升低于60℃、容量保持率≥90%、循环寿命超过1000次的技术效果。

2、本发明是这样实现的，一种含造孔剂的负极极片，包括：

3、集流体以及设置于所述集流体至少一个表面上的活性材料层；

4、所述活性材料层包含球形人造石墨、导电剂、粘结剂以及造孔剂移除后形成的孔道；

5、所述造孔剂为碳酸氢钠或聚苯乙烯微球；

6、所述负极极片的孔隙率为22%～28%，孔径分布为10～100nm，孔道连通性大于80%。

7、进一步，所述造孔剂为碳酸氢钠，其在所述活性材料层中的质量含量为2%～5%。

8、进一步，所述造孔剂为聚苯乙烯微球，其粒径为1～5μm，在所述活性材料层中的质量含量为3%～8%。

9、进一步，所述导电剂包含碳纳米管和导电炭黑，所述碳纳米管与所述导电炭黑的质量比为1.2:1至2:1。

10、进一步，所述球形人造石墨的粒径d50为10～15μm，球形度大于90%。

11、进一步，所述负极极片的碾压密度为1.55～1.65g/cm³。

12、一种如上述负极极片的制备方法，包括以下步骤：

13、（1）将球形人造石墨、导电剂、造孔剂按比例混合，加入溶剂，分散处理后加入粘结剂继续搅拌至完全溶解，得到浆料；

14、（2）对所述浆料进行超声处理；

15、（3）将超声处理后的浆料涂布于集流体表面，经干燥后移除所述造孔剂，形成孔道；

16、（4）对移除造孔剂后的极片进行碾压。

17、进一步，步骤（2）中所述超声处理的功率为80～120w，时间为10～15分钟。

18、进一步，步骤（4）中所述碾压采用预压和精压的双段梯度碾压工艺，碾压密度控制在1.55～1.65g/cm³。

19、一种锂离子电池，包含上述的负极极片或由上述的制备方法制得的负极极片。

20、本发明具有的优点和技术效果：本发明通过造孔剂协同设计实现以下协同效应：（1）造孔剂均匀分散，超声处理和剪切分散，避免团聚；（2）孔隙率提升，孔隙率可达25%–28%，离子扩散路径显著缩短；（3）孔道连通性好，孔径分布均匀（10–100 nm），连通性>80%；（4）导电网络优化，cnt网络贯穿孔道，电子传导效率高；（5）整体效果，在10c放电条件下，内阻下降38%，温升控制在56℃以内，500次循环后容量保持率≥92%。

1.一种含造孔剂的负极极片，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述造孔剂为碳酸氢钠，其在所述活性材料层中的质量含量为2%～5%。

3.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述造孔剂为聚苯乙烯微球，其粒径为1～5μm，在所述活性材料层中的质量含量为3%～8%。

4.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述导电剂包含碳纳米管和导电炭黑，所述碳纳米管与所述导电炭黑的质量比为1.2:1至2:1。

5.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述球形人造石墨的粒径d50为10～15μm，球形度大于90%。

6.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述负极极片的碾压密度为1.55～1.65g/cm³。

7.一种如权利要求1至6中任一项所述负极极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述超声处理的功率为80～120w，时间为10～15分钟。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述碾压采用预压和精压的双段梯度碾压工艺，碾压密度控制在1.55～1.65g/cm³。

10.一种锂离子电池，其特征在于，包含权利要求1至6中任一项所述的负极极片或由权利要求7至9中任一项所述的制备方法制得的负极极片。