负极极片及其制备方法、固态电池、电池包及终端与流程

本申请属于电池，具体涉及一种负极极片及其制备方法、固态电池、电池包及终端。

背景技术：

1、近年来，利用具有高锂离子电导率的硫化物固态电解质设计而成的全固态电池引起研究人员的广泛关注。硫化物固态电池的负极极片通常由负极活性材料（如硅基材料、石墨等）、硫化物固态电解质、导电剂、粘结剂等制成。

2、然而，高容量硅等负极材料在充放电过程中体积变化巨大（＞300%），且负极材料与硫化物电解质两者界面为固-固“点接触”，结合力较弱，体积膨胀时极易发生接触失效，导致容量快速衰减；同时，硫化物固态电解质（如lgps、lpscl等）电化学窗口较窄，对还原电位敏感，与低电位负极材料直接接触时会发生严重还原分解反应，在界面处生成高阻抗副产物（如li2s、p2s5等），显著增大界面阻抗，恶化电池的倍率性能和循环寿命。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的是提供一种负极极片及其制备方法、固态电池、电池包及终端，至少解决现有硫化物固态电池的负极极片容易因负极材料膨胀以及硫化物固态电解质与负极材料之间的接触反应，导致倍率性能以及循环寿命快速衰减的问题。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种负极极片，所述负极极片包括负极集流体以及设置于所述负极集流体至少一面上的负极活性材料层，所述负极活性材料层包括第一硫化物固态电解质、负极活性颗粒和导电剂，所述负极活性颗粒包括内核以及设置于所述内核表面的包覆层，所述内核包括负极活性材料，所述包覆层包括无机锂盐、烷基碳酸锂以及聚碳酸酯。

3、可选地，所述的负极极片中，所述无机锂盐包括li2co3、lif、li2s、li3p中的至少一种。

4、可选地，所述的负极极片中，所述包覆层的厚度为2~20 nm。

5、可选地，所述的负极极片中，所述第一硫化物固态电解质包括li6ps5cl、li10gep2s12、li7p3s11、li3ps4中的至少一种；和/或，

6、所述负极活性材料包括纯硅、硅碳、石墨中的至少一种；和/或，

7、所述导电剂包括炭黑、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯、气相生长碳纤维中的至少一种。

8、可选地，所述的负极极片中，所述第一硫化物固态电解质的粒径为0.1~2 μm。

9、可选地，所述的负极极片中，所述负极活性材料层还包括粘结剂，所述粘结剂选自丁苯橡胶、聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸、氢化丁腈橡胶、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物中的至少一种。

10、第二方面，本申请实施例提供了一种上述的负极极片的制备方法，其中，包括：

11、将负极活性材料、第一硫化物固态电解质、导电剂以及五元环状碳酸酯加入溶剂，匀浆使所述五元环状碳酸酯与部分所述第一硫化物固态电解质反应并在所述负极活性材料表面形成包覆层，以形成负极浆料；

12、将负极浆料刮涂于负极集流体表面，以获得所述负极极片。

13、可选地，所述的制备方法中，所述五元环状碳酸酯包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、二氟碳酸乙烯酯中的至少一种。

14、可选地，所述的制备方法中，所述负极活性材料、所述第一硫化物固态电解质、所述导电剂以及所述五元环状碳酸酯之间的质量比为100:(1~50):(0.5~10):(0.1~3)；和/或，

15、匀浆温度控制在20~60℃，时间为0.5~4小时，搅拌速度为500~2000 rpm；和/或，

16、匀浆过程包括：在惰性气氛或露点≤-30°c的干房条件下进行机械搅拌或球磨混合。

17、第三方面，本申请实施例提供一种固态电池，包括上述的负极极片、正极极片和固态电解质膜，所述固态电解质膜设置于所述正极极片与所述负极极片之间。

18、第四方面，本申请实施例提供了一种电池包，包括如上述的固态电池。

19、第五方面，本申请实施例提供了一种终端，包括上述的电池包，所述电池包作为所述终端的供电电源。

20、在本申请实施例中，负极极片包括负极集流体以及设置于负极集流体至少一面上的负极活性材料层，负极活性材料层包括第一硫化物固态电解质、负极活性颗粒和导电剂，负极活性颗粒包括内核以及设置于内核表面的包覆层，内核包括负极活性材料，包覆层包括无机锂盐、烷基碳酸锂以及聚碳酸酯；其中，因为无机锂盐、烷基碳酸锂以及聚碳酸酯具有较低的表面能，能够优先润湿并均匀包覆在负极活性材料表面，形成兼具无机物硬度与有机物柔韧性的包覆层，可以将负极活性材料与硫化物电解质有效隔离，从而抑制硫化物电解质的还原分解，使得界面阻抗显著降低，界面稳定性大幅提高；同时，包覆层具有良好的柔韧性和机械强度，能够有效缓冲硅负极在循环过程中的体积膨胀，保持极片结构的完整性，避免因体积效应导致的接触失效，使得电池的循环寿命得到极大提升；另外，包覆层提供了高效的锂离子传输通道，改善了界面动力学，使得电池在较高倍率下仍能保持较高的容量发挥。

1.一种负极极片，其特征在于，所述负极极片包括负极集流体以及设置于所述负极集流体至少一面上的负极活性材料层，所述负极活性材料层包括第一硫化物固态电解质、负极活性颗粒和导电剂，所述负极活性颗粒包括内核以及设置于所述内核表面的包覆层，所述内核包括负极活性材料，所述包覆层包括无机锂盐、烷基碳酸锂以及聚碳酸酯。

2.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述无机锂盐包括li2co3、lif、li2s、li3p中的至少一种。

3.根据权利要求1~2任一所述的负极极片，其特征在于，所述包覆层的厚度为2~20 nm。

4.根据权利要求1~3任一所述的负极极片，其特征在于，所述第一硫化物固态电解质包括li6ps5cl、li10gep2s12、li7p3s11、li3ps4中的至少一种；和/或，

5.根据权利要求1~4任一所述的负极极片，其特征在于，所述第一硫化物固态电解质的粒径为0.1~2 μm。

6.根据权利要求1~5任一所述的负极极片，其特征在于，所述负极活性材料层还包括粘结剂，所述粘结剂选自丁苯橡胶、聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸、氢化丁腈橡胶、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物中的至少一种。

7.一种如权利要求1~6中任一所述的负极极片的制备方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述五元环状碳酸酯包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、二氟碳酸乙烯酯中的至少一种。

9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述负极活性材料、所述第一硫化物固态电解质、所述导电剂以及所述五元环状碳酸酯之间的质量比为100:(1~50):(0.5~10):(0.1~3)；和/或，

10.一种固态电池，其特征在于，包括权利要求1~6所述的负极极片、正极极片和固态电解质膜，所述固态电解质膜设置于所述正极极片与所述负极极片之间。

11.一种电池包，其特征在于，包括如权利要求10所述的固体电池。

12.一种终端，其特征在于，包括如权利要求11所述的电池包，所述电池包作为所述终端的供电电源。