本發(fā)明實施例涉及電池，尤其涉及一種負極電極及電池。

背景技術：

1、隨著電動汽車(ev)、混合動力電動汽車(hev)等新興市場出現(xiàn)，對鋰離子電池(lib)產生巨大需求。負極材料作為新能源汽車動力鋰離子電池的核心材料之一，對新能源汽車的最終性能起著至關緊要的用途。硅基負極材料，由于它具有極高的理論儲鋰容量(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環(huán)境有害；另硅基負極材料的膨脹性非常高，一直是行業(yè)里亟待解決的難題。而磷基負極作為另一種新興的負極材料，具有價格低廉、儲量豐富、環(huán)境友好、高比容量等優(yōu)點，逐漸發(fā)展為負極研究的重點。

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，盡管磷基負極材料與碳復合之后組成的磷碳復合負極材料，膨脹性得到了較大的改善，但用于全電池中仍然會產生較大的體積變形，易造成活性物質與導電劑、集流體之間的接觸不良，進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，成為本領域技術人員亟需解決的技術問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實施例解決的技術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)明實施例提供一種負極電極，所述負極電極中的活性物質材料為復合負極材料，包括復合磷碳材料和硬碳。

3、可選的，復合負極材料中復合磷碳材料的質量比例大于等于50％。

4、可選的，負極電極中采用的集流體為銅箔、鋁箔或涂炭鋁箔中的一種。

5、可選的，負極電極中活性物質質量含量比例為70％～98％。

6、可選的，所述硬碳的中值粒徑范圍是6μm-20μm。

7、可選的，復合負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合，制得磷碳材料；再將磷碳材料與硬碳中的一種或多種碳材料物理混合，從而制得復合負極材料；再將所述復合負極材料、導電劑、粘結劑和溶劑進行攪拌混合，從而制得含有復合負極材料的電池漿料；

9、先將多孔碳材料與硬碳物理混合，制得復合碳材料；再采用高溫吸附法或高能球磨法將磷與復合碳材料復合，制得復合負極材料；再將所述復合負極材料、導電劑、粘結劑和溶劑進行攪拌混合，從而制得含有復合負極材料的電池漿料；

10、先采用高溫吸附法或高能球磨法將磷與多孔碳復合，制得磷碳材料；再在負極制漿階段將磷碳材料與硬碳依次加入分散機內，再按照一定工藝加入導電劑、粘結劑和溶劑進行攪拌混合，從而制得含有復合負極材料的電池漿料。

11、可選的，所述電池漿料的涂覆厚度為小于等于56mg/cm2。

12、可選的，負極電極中采用的粘結劑為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，本申請還提供一種電池，包括正極電極、隔膜、電解液以及前述的負極電極。

14、可選的，正極電極中活性物質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/聚丙烯復合膜、尼龍布中的至少一種。

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

17、本發(fā)明實施例所提供的負極電極，所述負極電極中的活性物質材料為復合負極材料，包括復合磷碳材料和硬碳。通過將磷碳復合材料與硬碳混合使用，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”在負極表面的析出，大幅提升電池的安全性能。進一步地，硬碳的添加有利于改善磷碳負極片的加工性能。

技術特征：

1.一種負極電極，其特征在于，所述負極電極中的活性物質材料為復合負極材料，包括磷碳復合材料和硬碳。

2.如權利要求1所述的負極電極，其特征在于，復合負極材料中磷碳復合材料的質量比例大于等于50％。

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

4.如權利要求1所述的負極電極，其特征在于，負極電極中活性物質質量含量比例為70％～98％。

5.如權利要求1所述的負極電極，其特征在于，所述硬碳的中值粒徑范圍是6μm-20μm。

6.如權利要求1-5任一項所述的負極電極，其特征在于，復合負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.如權利要求6所述的負極電極，其特征在于，所述電池漿料的涂覆厚度為小于等于56mg/cm2。

8.如權利要求1-5任一項所述的負極電極，其特征在于，負極電極中采用的粘結劑為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、電解液以及如權利要求1-8任一項所述的負極電極。

10.如權利要求9所述的電池，其特征在于，正極電極中活性物質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/聚丙烯復合膜、尼龍布中的至少一種。

技術總結
一種負極電極及電池，所述負極電極中的活性物質材料為復合負極材料，包括復合磷碳材料和硬碳。通過將磷碳復合材料與硬碳混合使用，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”在負極表面的析出，大幅提升電池的安全性能。進一步地，硬碳的添加有利于改善磷碳負極片的加工性能。

技術研發(fā)人員：何向明,王莉
受保護的技術使用者：清華大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19