CN115775865B - 一种锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种锂离子电池，包括负极片，负极片包括集流体及设置在集流体表面的负极活性物质层，集流体的粗糙度为Ra，单位为μm；负极活性物层包含活性物质颗粒，活性物质颗粒累计分布为10%的粒径为D10，单位为μm，集流体与活性物质颗粒满足：1≤D10/Ra≤4。本发明提供的锂离子电池中的负极片具有优良的结构稳定性，由此使得本发明的锂离子电池具有优良的导电特性以及循环特性，具有较长的循环寿命。

Description

一种锂离子电池
技术领域
本发明属于电池技术领域，具体地，涉及一种锂离子电池。
背景技术
锂电池因具有工作电压高、循环使用寿命长、无记忆效应、自放电小、环境友好等优点，已被广泛应用于各种便携式电子产品和电动汽车中。负极占锂电池成本的 10%-15%，在锂电池中起到能量储存与释放的作用，主要影响锂电池的首次效率、循环性能、倍率等。
现有的锂离子电池负极片在负极集流体两侧主要采用单层负极活性层设计，单层负极活性层内为均匀的电极活性物质材料、粘接剂和导电剂的混合体。为了提高电池的能量密度，一般采用降低负极活性涂层中粘接剂（导电剂）的含量，以提升负极活性涂层中活性物质的含量。然而，降低粘接剂含量后，如何保证活性涂层牢固粘接及导电性就成为问题，较多的活性物质涂覆量会导致活性物质层容易从集流体表面脱落，也会可能加剧负极片表面析锂的情况，进而降低了锂离子电池的循环寿命和电动汽车的续航能力。
发明内容
为了延长锂离子电池的循环寿命的目的，本发明提供一种锂离子电池。
根据本发明的一个方面，提供一种锂离子电池，包括负极片，负极片包括集流体及设置在集流体表面的负极活性物质层，集流体的粗糙度为Ra，单位为μm；负极活性物层包含活性物质颗粒，活性物质颗粒累计分布为10%的粒径为D10，单位为μm，集流体与活性物质颗粒满足：1≤D10/Ra≤4。本发明提供的锂离子电池中的负极片具有优良的结构稳定性，由此使得本发明的锂离子电池具有优良的导电特性以及循环特性，具有较长的循环寿命。上述集流体的粗糙度Ra表征的是集流体表面的凹陷大小，在本发明的锂离子电池中，负极片的集流体的凹陷大小以及活性物质的粒径满足特定的比例关系，由此，在负极片上，活性物质与集流体表面的凹陷搭配形成的空隙能够储存足够的气体用以产生气道。另外，上述活性物质的粒径与集流体表面的凹陷大小相匹配以使活性物质层和集流体之间能够产生类似于铆钉式的复合结构，从而能够使活性物质层与集流体能够牢固地粘附，由此，即使在一定程度上减少活性物质涂层中的粘接剂，也不会出现活性物质层从集流体表面脱落的情况，从而保证了负极片的结构稳定性。
具体实施方式
根据本发明的一个方面，提供一种锂离子电池，包括负极片，负极片包括集流体及设置在集流体表面的负极活性物质层，集流体的粗糙度为Ra，单位为μm；负极活性物层包含活性物质颗粒，活性物质颗粒累计分布为10%的粒径为D10，单位为μm，集流体与活性物质颗粒满足：1≤D10/Ra≤4。一种负极片，该负极片包括集流体及活性物质层，集流体粗糙度为1.5~3 μm，活性物质层设置在集流体的表面，活性物质层包含活性物质，活性物质的粒径满足D10=5~10μm。本发明提供的锂离子电池中的负极片具有优良的结构稳定性，由此使得本发明的锂离子电池具有优良的导电特性以及循环特性，具有较长的循环寿命。上述集流体表面的粗糙度Ra表征的是集流体表面的凹陷大小，在本发明提供的负极片锂离子电池中，负极片的集流体的凹陷大小以及活性物质的粒径满足特定的比例关系，由此，在负极片上，具有特定粒径的活性物质与具有上述粗糙度的集流体表面的凹陷搭配形成的空隙能够储存足够的气体用以产生气道。另外，上述活性物质的粒径与集流体表面的凹陷大小相匹配以使活性物质层和集流体之间能够产生类似于铆钉式的复合结构，从而能够使活性物质层与集流体能够牢固地粘附，由此，即使在一定程度上减少活性物质涂层中的粘接剂，也不会出现活性物质层从集流体表面脱落的情况，从而保证了负极片的结构稳定性。
优选地，1.8≤D10/Ra≤3。
优选地，集流体的粗糙度Ra为1~4 μm，活性物质颗粒的粒径D10=3~8μm。
优选地，集流体的粗糙度Ra为1.5～3 μm，活性物质颗粒的粒径D10=4～6 μm。
优选地，在负极片中，负极活性物质层还包括粘接剂，按照质量百分比计算，粘接剂的质量与负极活性物质层的总质量之比不超过3.5%。在本发明所的锂离子电池的负极片中，活性物质层中的粘接剂含量低于目前市面上通用同类产品中的粘接剂含量，然而，本发明的负极片中的活性物质层和集流体之间依然能够牢固复合，负极片具有良好的结构稳定性。通过降低活性物质层中粘接剂含量，则可以提高活性物质层中的活性物质含量，由此使得本发明提供的负极片相较于现有通用同类产品具有更优异的导电性。
优选地，在负极片中，按照质量百分比计算，活性物质颗粒的质量与负极活性涂层的总质量之比不低于95%。
优选地，活性物质包括石墨、硅碳材料、氧化亚硅中的至少一种。
优选地，负极活性物质层的面密度ρ为60～180g/m2。
优选地，负极活性物质层的面密度ρ为80～120g/m2。
优选地，上述负极片按照如下方式制备：S1.配制含有活性物质的活性浆料，将活性浆料的粘度调节至5000～8000mpa·s，得到待涂布的负极浆料；S2.将负极浆料涂布在集流体的表面，烘干负极浆料形成活性物质层，制得负极片。在制备本发明的负极片过程中，所采用的负极浆料的粘度较高，由此在涂布的过程中，负极浆料在集流体的表面具有良好的流平效果能够覆盖集流体表面的凹陷开口然而却不会完全填满凹陷的内部，从而在负极浆料烘干后，既能够形成平整、与集流体紧密结合的活性物质层，也不会堵塞集流体表面的凹陷，使凹陷与活性物质层之间留有足够的气体储存空间。
优选地，在S2中，以3~6m/min的涂布速度将负极浆料均匀涂覆在集流体的表面上，然后再在90~113℃下烘干负极浆料。通过对涂布速度以及干燥温度进行限定，布施在集流体上的负极浆料能够及时固化，进一步减少未固化的负极浆料填充集流体表面的凹陷的情况发生，由此，有利于保证凹陷内部留有足够的气体储存空间，以形成更多的气道。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。
在以下实施例中，所涉及的极片粗糙度的测试方法为触针法，具体操作如下：利用针尖曲率半径为2 μm 左右的金刚石触针沿被测箔材表面缓慢滑行，由于被测箔材表面凹凸不平，金刚石触针会沿垂直于箔材表面的方向做垂直运动，其上下位移量由经传感器转换为电信号，经放大、处理后由显示仪显示出表面粗糙度值Rz。
实施例1
1.正极片的制备：
按照如下方法制备正极浆料：将三元正极活性材料NCM、导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF按质量比为三元正极活性材料NCM：导电剂乙炔黑：粘结剂PVDF=96.4:1:3.6加入真空搅拌机中进行混合，然后向混合浆料中加入溶剂NMP，在真空搅拌机作用下将混合浆料搅拌至呈均一状，由此获得本实施例的正极浆料。
将上述正极浆料均匀涂覆在正极集流体铝箔的两个表面上，室温晾干后转移至烘箱继续干燥，在烘箱中烘干后得到正极片半成品，然后对正极片半成品进行冷压、分切得到待装配的正极片。
2.负极片的制备：
按照如下方法制备负极浆料：用于配制负极浆料的粘接剂包括羧甲基纤维素钠(CMC)和丁苯乳胶(SBR)，将活性物质颗粒、导电剂乙炔黑、CMC 、SBR按质量比为活性物质颗粒：导电剂乙炔黑： CMC： SBR=96.4:1:1.2:1.4加入真空搅拌机中进行混合，其中，所采用的活性物质颗粒为粒径D10=4μm的石墨，然后向由此获得的混合物中加入溶剂去离子水，在真空搅拌机作用下将混合浆料搅拌至呈均一状，然后将上述混合浆料的浆料粘度调整为6500 mpa·s，由此获得本实施例的负极浆料。
采用粗糙度Ra为4 μm的铜箔作为负极集流体，以4 m/min的涂布速度将上述负极浆料均匀涂覆在负极集流体铜箔的两个表面上，使涂布完成后的极片直接进入烘箱中干燥，干燥温度为102℃，在烘箱中烘干后得到负极片半成品，然后对负极片半成品进行冷压、分切得到待装配的负极片。
3.电解液的制备
将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)按照按体积比EC:EMC:DEC=1:1:1进行混合得到有机溶剂，接着将充分干燥的锂盐LiPF6溶解于上述有机溶剂中，配制成浓度为1mol/L的电解液。
4.隔离膜的选择
本实施例选择聚乙烯膜作为锂离子电池的隔离膜。
5.锂离子电池的装配
将上述待装配的正极片、隔离膜、待装配的负极片依次叠置，使隔离膜处于正、负极片之间起到隔离的作用，得到裸电芯；将裸电芯置于电池壳体中，干燥后注入电解液，经过真空封装、静置、化成、整形等工序，获得锂离子电池。
实施例2
本实施例参照实施例1提供的方法制备锂离子电池。本实施例与实施例1的区别如下：在制备负极片的过程中，以粗糙度Ra为2 μm的铜箔作为负极片的集流体，所采用的活性物质颗粒为粒径D10=5 μm的石墨。除上述区别以外，本实施例用于制备锂离子电池的物料、方法步骤均与实施例1保持一致。
实施例3
本实施例参照实施例1提供的方法制备锂离子电池。本实施例与实施例1的区别如下：在制备负极片的过程中，以粗糙度Ra为1 μm的铜箔作为负极片的集流体，所采用的活性物质颗粒为粒径D10=4 μm的石墨。除上述区别以外，本实施例用于制备锂离子电池的物料、方法步骤均与实施例1保持一致。
实施例4
本实施例参照实施例1提供的方法制备锂离子电池。本实施例与实施例1的区别如下：在制备负极片的过程中，以粗糙度Ra为2.2 μm的铜箔作为负极片的集流体，所采用的活性物质颗粒为粒径D10=4 μm的石墨。除上述区别以外，本实施例用于制备锂离子电池的物料、方法步骤均与实施例1保持一致。
实施例5
本实施例参照实施例1提供的方法制备锂离子电池。本实施例与实施例1的区别如下：在制备负极片的过程中，以粗糙度Ra为2 μm的铜箔作为负极片的集流体，所采用的活性物质颗粒为粒径D10=6 μm的石墨。除上述区别以外，本实施例用于制备锂离子电池的物料、方法步骤均与实施例1保持一致。
实施例6
本实施例参照实施例1提供的方法制备锂离子电池。本实施例与实施例1的区别如下：在制备负极片的过程中，以粗糙度Ra为4.5 μm的铜箔作为负极片的集流体，所采用的活性物质颗粒为粒径D10=9 μm的石墨。除上述区别以外，本实施例用于制备锂离子电池的物料、方法步骤均与实施例1保持一致。
实施例7
本实施例参照实施例2提供的方法制备锂离子电池。本实施例与实施例2的区别如下：在制备负极浆料的过程中，将由活性物质颗粒、导电剂乙炔黑、CMC 、SBR与去离子水混合得到的混合浆料粘度调整为5000 mpa·s，由此获得本实施例的负极浆料。除上述区别以外，本实施例用于制备锂离子电池的物料、方法步骤均与实施例2保持一致。
实施例8
本实施例参照实施例2提供的方法制备锂离子电池。本实施例与实施例2的区别如下：在制备负极浆料的过程中，将由活性物质颗粒、导电剂乙炔黑、CMC 、SBR与去离子水混合得到的混合浆料粘度调整为8000 mpa·s，由此获得本实施例的负极浆料。除上述区别以外，本实施例用于制备锂离子电池的物料、方法步骤均与实施例2保持一致。
实施例9
本实施例参照实施例2提供的方法制备锂离子电池。本实施例与实施例2的区别如下：在制备负极浆料的过程中，将由活性物质颗粒、导电剂乙炔黑、CMC 、SBR与去离子水混合得到的混合浆料粘度调整为4000 mpa·s，由此获得本实施例的负极浆料。除上述区别以外，本实施例用于制备锂离子电池的物料、方法步骤均与实施例2保持一致。
实施例10
本实施例参照实施例2提供的方法制备锂离子电池。本实施例与实施例2的区别如下：在制备负极浆料的过程中，将由活性物质颗粒、导电剂乙炔黑、CMC 、SBR与去离子水混合得到的混合浆料粘度调整为9000 mpa·s，由此获得本实施例的负极浆料。除上述区别以外，本实施例用于制备锂离子电池的物料、方法步骤均与实施例2保持一致。
实施例11
本实施例参照实施例2提供的方法制备锂离子电池。本实施例与实施例2的区别如下：在制备负极片的过程中，使涂布完成后的极片直接进入烘箱中干燥，干燥温度为115℃。除上述区别以外，本实施例用于制备锂离子电池的物料、方法步骤均与实施例2保持一致。
实施例12
本实施例参照实施例2提供的方法制备锂离子电池。本实施例与实施例2的区别如下：在制备负极片的过程中，使涂布完成后的极片直接进入烘箱中干燥，干燥温度为85℃。除上述区别以外，本实施例用于制备锂离子电池的物料、方法步骤均与实施例2保持一致。
实施例13
本实施例参照实施例2提供的方法制备锂离子电池。本实施例与实施例2的区别如下：在负极集流体的表面涂覆负极浆料的操作中，涂布速度为2 m/min。除上述区别以外，本实施例用于制备锂离子电池的物料、方法步骤均与实施例2保持一致。
实施例14
本实施例参照实施例2提供的方法制备锂离子电池。本实施例与实施例2的区别如下：在负极集流体的表面涂覆负极浆料的操作中，涂布速度为7 m/min。除上述区别以外，本实施例用于制备锂离子电池的物料、方法步骤均与实施例2保持一致。
实施例15
本实施例参照实施例2提供的方法制备锂离子电池。本实施例与实施例2的区别如下：在配制负极浆料的过程中，将活性物质颗粒、导电剂乙炔黑、CMC 、SBR按质量比为活性物质颗粒：导电剂乙炔黑： CMC： SBR=96:1:1.4:1.6加入真空搅拌机中进行混合。除上述区别以外，本实施例用于制备锂离子电池的物料、方法步骤均与实施例2保持一致。
实施例16
本实施例参照实施例2提供的方法制备锂离子电池。本实施例与实施例2的区别如下：在配制负极浆料的过程中，将活性物质颗粒、导电剂乙炔黑、CMC 、SBR按质量比为活性物质颗粒：导电剂乙炔黑： CMC： SBR=95.5:1:1.6:1.9加入真空搅拌机中进行混合。除上述区别以外，本实施例用于制备锂离子电池的物料、方法步骤均与实施例2保持一致。
实施例17
本实施例参照实施例2提供的方法制备锂离子电池。本实施例与实施例2的区别如下：在配制负极浆料的过程中，将活性物质颗粒、导电剂乙炔黑、CMC 、SBR按质量比为活性物质颗粒：导电剂乙炔黑： CMC： SBR=95:1:1.8:2.2加入真空搅拌机中进行混合。除上述区别以外，本实施例用于制备锂离子电池的物料、方法步骤均与实施例2保持一致。
对比例1
本对比例参照实施例1提供的方法制备锂离子电池。本对比例与实施例1的区别如下：在制备负极片的过程中，以粗糙度Ra为2 μm的铜箔作为负极片的集流体，所采用的活性物质颗粒为粒径D10=1.6 μm的石墨。除上述区别以外，本对比例用于制备锂离子电池的物料、方法步骤均与实施例1保持一致。
对比例2
本对比例参照实施例1提供的方法制备锂离子电池。本对比例与实施例1的区别如下：在制备负极片的过程中，以粗糙度Ra为0.8 μm的铜箔作为负极片的集流体，所采用的活性物质颗粒为粒径D10=6 μm的石墨。除上述区别以外，本对比例用于制备锂离子电池的物料、方法步骤均与实施例1保持一致。
对比例3
本对比例参照实施例1提供的方法制备锂离子电池。本对比例与实施例1的区别如下：在制备负极片的过程中，以粗糙度Ra为4 μm的铜箔作为负极片的集流体，所采用的活性物质颗粒为粒径D10=3 μm的石墨。除上述区别以外，本对比例用于制备锂离子电池的物料、方法步骤均与实施例1保持一致。
测试例
1.测试对象
以实施例1～17和对比例1~3所制得的负极片以及锂离子电池作为本测试例的测试对象，进行相关参数及性能测试。
上述测试对象的工艺条件以及产品结构情况如表1所示。
表1.测试对象的工艺条件以及产品结构情况
测试对象 负极活性物质颗粒粒径D10/μm 负极集流体粗糙度Ra/μm D10/Ra 负极活性涂层粘接剂含量% 负极活性涂层活性物质含量% 负极浆料粘度/mpa.s 负极浆料涂布速度/m/min 负极片烘干温度/℃ 负极活性物质层的单面面密度g/m2
实施例1 4 4 1 2.6 96.4 6500 4 102 120
实施例2 5 2 2.5 2.6 96.4 6500 4 102 120
实施例3 4 1 4 2.6 96.4 6500 4 102 120
实施例4 4 2.2 1.8 2.6 96.4 6500 4 102 120
实施例5 6 2 3 2.6 96.4 6500 4 102 120
实施例6 9 4.5 2 2.6 96.4 6500 4 102 120
实施例7 5 2 2.5 2.6 96.4 5000 4 102 120
实施例8 5 2 2.5 2.6 96.4 8000 4 102 120
实施例9 5 2 2.5 2.6 96.4 4000 4 102 120
实施例10 5 2 2.5 2.6 96.4 9000 4 102 120
实施例11 5 2 2.5 2.6 96.4 6500 4 115 120
实施例12 5 2 2.5 2.6 96.4 6500 4 85 120
实施例13 5 2 2.5 2.6 96.4 6500 2 102 120
实施例14 5 2 2.5 2.6 96.4 6500 7 102 120
实施例15 5 2 2.5 3 96 6500 4 102 120
实施例16 5 2 2.5 3.5 95.5 6500 4 102 120
实施例17 5 2 2.5 4 95 6500 4 102 120
对比例1 1.6 2 0.8 2.6 96.4 6500 4 102 120
对比例2 6 0.8 7.5 2.6 96.4 6500 4 102 120
对比例3 3 4 0.75 2.6 96.4 6500 4 102 120
2.测试项目
(1) 循环性能测试
在25℃下,将制备得到的锂离子电池以1C 倍率充电、以1C倍率放电,进行满充满放循环测试,循环1000圈，记录容量保持率。
(2) 动力学性能测试（DCR测试）
设备：新威尔充放电机
测试方法：
1）25℃恒温箱中，达到热平衡，软包电池以1C/1C放电至技术文件中规定的放电终止电压，搁置不低于10 min，然后软包电池1C/1C电流恒流充电至终止电压，然后转恒压充电，至充电终止电流降至0.05C时停止充电，充电后搁置不低于10min。
2）调荷至50%SOC，静置时间为2 h，记录开路电压V0；
3）以1C/1C电流ID放电18s，采样间隔为0.1 s，记录18s电压V18D；
4）静置40 s，采样间隔为0.1 s，记录电压V1；
5）以1C/1C电流Ic充电10 s，采样间隔为0.1 s，记录10 s电压V10C，静置10 min；
计算公式：18s放电内阻（mΩ）=（V0-V18D）/ID×1000。
（3）活性涂层剥离力测试
取一标准钢板（50mmx125mm）作为刚性测试底板，用无尘纸蘸取酒精将钢板表面擦拭干净，将50mmx125mm 3M双面胶的一面贴在钢板上，保证粘贴平整、无褶皱；将单面带有活性涂层的负极片裁剪成50mmx200mm的待测试样品；将待测极片粘贴在双面胶的另一胶面上，粘贴过程中保证接触平整、无褶皱，使用压辊滚筒滚压后，用万能试验机拉伸夹爪一段夹住钢板、一端夹住极片，以300mm/min的速度做拉升测试，设定拉力机行程为100mm，记录拉力机软件图中曲线走平且位移大于80mm时，机器停止，读取曲线走平部分的平均拉力值即为剥离力。
3.测试结果
测试结果如表2所示。
表2.测试对象的产品性能结果
组别 剥离力F/m 循环性能/1000cls DCR/Ω
实施例1 12.8 89.54% 30.7
实施例2 15 92.12% 26.4
实施例3 13.4 88.64% 28.9
实施例4 13 91.8% 26.1
实施例5 15.5 92.8% 27.8
实施例6 13.2 89.2% 28.3
实施例7 14.8 91.2% 31.3
实施例8 15.3 92.4% 28.5
实施例9 14.5 89.7% 32.3
实施例10 15.5 90.2% 30.5
实施例11 14.6 89.6% 31.5
实施例12 15.4 89.6% 25.6
实施例13 14.1 88.1% 28.4
实施例14 13.1 88.6% 29.5
实施例15 16.4 91.8% 27.2
实施例16 17 91.2% 28.8
实施例17 17.6 89.8% 30.3
对比例1 12.4 87.3% 32.5
对比例2 11.9 86.28% 32.7
对比例3 13.1 87.0% 33.1
实施例1~14所制得的负极片均属于D10/Ra=1~4的产品结构，分别应用这些负极片所制得的锂离子电池都具有良好的循环性能以及保持较低的直流阻抗水平（DCR）值。而对比例1~3所制得的负极片均不属于D10/Ra=1~4的产品结构，与实施例1~16相比，对比例1~3所制得的负极片对应的剥离力（集流体和活性物质层之间的剥离力）偏低，并且分别应用这些负极片所制得的锂离子电池的循环性能较差、直流阻抗水平（DCR值）偏高。由此表明，应用具有D10/Ra=1~4的产品结构特征的负极片，能够使锂离子电池同时具备优良的导电特性以及循环特性。
上述集流体表面的粗糙度Ra表征的是集流体表面的凹陷大小，实施例1~14所制得的负极片都满足D10/Ra=1~4，由此，在负极片上，活性物质与集流体表面的凹陷搭配形成的空隙能够储存足够的气体用以产生气道。另外，上述活性物质的粒径与集流体表面的凹陷大小相匹配以使活性物质层和集流体之间能够产生类似于铆钉式的复合结构，从而能够使活性物质层与集流体能够牢固地粘附，由此，即使在一定程度上减少活性物质涂层中的粘接剂，也不会出现活性物质层从集流体表面脱落的情况，从而保证了负极片的结构稳定性。
其中，实施例1~6、对比例1~3之间的区别在于通过在制备负极的工序中采用具有不同粒径D10的活性物质以及具有不同粗糙度Ra的集流体，从而以D10/Ra作为变量设置对比。为了清楚比对，表3中展示了实施例1~6、对比例1~3的变量设置情况以及产品性能测试结果。
在实施例1~6中，实施例2、4、5的循环特性更佳、DCR值低，由此说明，当负极片满足1.8≤D10/Ra≤3时，能够进一步地提高锂离子电池的导电特性以及循环特性。实施例6的负极片的D10/Ra虽然也落在上述优选范围内，特别地，其与实施例4的负极片的D10/Ra相近，然而，通过比对两者的测试结果数据，实施例4的锂离子电池对应的数据更佳，其原因在于实施例4的负极片的集流体的Ra取值范围落在1~4 μm范围内，并且负极所采用的活性物质颗粒的粒径D10的取值范围落在3~8 μm范围内，符合上述特征的负极片，其活性颗粒既能够与其集流体具有优良的搭配效果，还能够保证活性颗粒能够在活性涂层中良好填充。
表3.实施例1~6、对比例1~3的变量设置情况以及产品性能测试结果
测试对象 负极活性材料粒径D10/μm 负极集流体粗糙度Ra/μm D10/Ra 剥离力F/m 循环性能/1000cls DCR/Ω
实施例1 4 4 1 12.8 89.54% 30.7
实施例2 5 2 2.5 15 92.12% 26.4
实施例3 4 1 4 13.4 88.64% 28.9
实施例4 4 2.2 1.8 13 91.8% 26.1
实施例5 6 2 3 15.5 92.8% 27.8
实施例6 9 4.5 2 13.2 89.2% 28.3
对比例1 1.6 2 0.8 12.4 87.3% 32.89
对比例2 6 0.8 7.5 11.9 86.28% 31.23
对比例3 3 4 0.75 13.1 87.0% 32.94
实施例2、7~10之间的区别在于在制备负极浆料的过程中将负极浆料调节至不同的粘度，以负极浆料粘度作为变量设置对比。为了清楚比对，表4中展示了实施例2、7~10的变量设置情况以及产品性能测试结果。
在实施例2、7~10提供的锂离子电池的性能测试结果中可以看到，实施例2、7、8所对应的循环性能更佳、DCR值更低，在这几个实施例中所涉及的活性浆料的涂布粘度介于5000～8000mpa·s，属于高粘度范围，因此在涂布的过程中，活性浆料在集流体的表面具有良好的流平效果能够覆盖集流体表面的凹陷开口然而却不会完全填满凹陷的内部，从而在负极浆料烘干后，既能够形成平整、与集流体紧密结合的活性物质层，也不会堵塞集流体表面的凹陷，使凹陷与活性物质层之间留有足够的气体储存空间，从而保证了应用由此制得的负极片的锂离子电池具有优良的循环性能和导电性能。而实施例9中用于制作负极的活性浆料的粘度偏低，在涂布过程中，活性浆料容易堵塞集流体表面的凹陷，使气道数量减少。另一方面，实施例10中用于制作负极的活性浆料的粘度过高，活性浆料在涂布过程中的流平效果不佳，由此制得的活性涂层的均匀度和平整度均不足。
表4. 实施例2、7~10的变量设置情况以及产品性能测试结果
实施例2、11~14用于制备锂离子电池的物料并没有区别，构成区别的是负极浆料的涂布速度以及负极片烘干温度。为了清楚比对，表5中展示了实施例2、11~14的变量设置情况以及产品性能测试结果。
在实施例2、11~14中，实施例2提供的锂离子电池的综合性能最佳。与实施例2相比：实施例11在制备负极片过程中的烘干温度过高，从而使得负极片的活性涂层面密度过高，导致了应用其的锂离子电池的综合性能劣化；而实施例12在制备负极片过程中的烘干温度过低，烘干效率偏低，导致了实施例12所制得的负极片的活性涂层中残留水分，降低了应用其的锂离子电池的能量密度。此外，同样与实施例2相比：实施例13在制备负极片过程中的涂布速度偏低，极片在烘箱中的停留时间过长，极片出现局部开裂、卷曲甚至有活性涂层脱落的情况；而实施例14在制备负极片过程中的涂布速度过快，负极片的活性涂层中的水分烘干不充分，降低了应用其的锂离子电池的能量密度。
表5. 实施例2、11~14的变量设置情况以及产品性能测试结果
测试对象 负极浆料涂布速度/m/min 负极片烘干温度/℃ 剥离力F/m 循环性能/1000cls DCR/Ω
实施例2 4 102 15 92.12% 26.4
实施例11 4 115 14.6 89.6% 31.5
实施例12 4 85 15.4 89.6% 25.6
实施例13 2 102 14.1 88.1% 28.4
实施例14 7 102 13.1 88.6% 29.5
实施例2、15~17的区别在于用于配制负极浆料的活性物质颗粒的含量以及粘结剂的含量。为了清楚比对，表6中展示了实施例2、15~17的变量设置情况以及产品性能测试结果。实施例2、15~17所制得的负极片都具有良好的结构稳定性，负极片的活性物质层和集流体之间都能够牢固复合，与实施例2相比，实施例15~17用于配制负极浆料的粘结剂含量更高，由此体现为负极片所测得的剥离力更高，然而由于负极活性物质颗粒的含量下降，使得负极片的能量密度降低，从而折损应用该负极片的锂离子的循环特性以及导电特性。
表6. 实施例2、15~17的变量设置情况以及产品性能测试结果
测试对象 负极活性涂层粘接剂含量% 负极活性涂层活性物质含量% 剥离力F/m 循环性能/1000cls DCR/Ω
实施例2 2.6 96.4 15 92.12% 26.4
实施例15 3 96 16.4 91.8% 27.2
实施例16 3.5 95.5 17 91.2% 28.8
实施例17 4 95 17.6 89.8% 30.3
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，但这些修改或替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种锂离子电池，包括负极片，其特征在于：所述负极片包括集流体及设置在集流体表面的负极活性物质层，所述集流体的粗糙度为Ra，所述集流体的粗糙度Ra为1~4 μm；所述负极活性物层包含活性物质颗粒，所述活性物质颗粒累计分布为10%的粒径为D10，所述活性物质颗粒的粒径D10=3~8μm，所述集流体与所述活性物质颗粒满足：1≤D10/Ra≤4。
2.如权利要求1所述锂离子电池，其特征在于：1.8≤D10/Ra≤3。
3. 如权利要求1所述锂离子电池，其特征在于：所述集流体的粗糙度Ra为1.5～3 μm，所述活性物质颗粒的粒径D10=4～6 μm。
4.如权利要求1所述锂离子电池，其特征在于：在所述负极片中，所述负极活性物质层还包括粘接剂，按照质量百分比计算，所述粘接剂的质量与所述负极活性物质层的总质量之比不超过3.5%。
5.如权利要求4所述锂离子电池，其特征在于：在所述负极片中，按照质量百分比计算，所述活性物质颗粒的质量与所述负极活性涂层的总质量之比不低于95%。
6.如权利要求5所述锂离子电池，其特征在于：所述活性物质包括石墨、硅碳材料、氧化亚硅中的至少一种。
7. 如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述负极活性物质层的单面面密度ρ为60～180 g/m2。
8. 如权利要求7所述锂离子电池，其特征在于：所述负极活性物质层的单面面密度ρ为80～120 g/m2。
9.如权利要求1～8任一项所述锂离子电池，其特征在于，所述负极片按照如下方式制备：
S1.配制含有所述活性物质的活性浆料，将所述活性浆料的粘度调节至5000～8000mpa·s，得到待涂布的负极浆料；
S2.将所述负极浆料涂布在所述集流体的表面，烘干所述负极浆料形成所述活性物质层，制得所述负极片。
10. 如权利要求9所述锂离子电池，其特征在于：在所述S2中，以3~6 m/min的涂布速度将所述负极浆料均匀涂覆在所述集流体的表面，然后再在90~113℃下烘干所述负极浆料。
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