(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011613699.0
(22)申请日 2020.12.30
(71)申请人 远景动力技术（江苏）有限公司
地址 214000 江苏省无锡市江阴市申港街
道申泰路66号
申请人 远景睿泰动力技术（上海）有限公司
(72)发明人 张馨月
其他发明人请求不公开姓名
(74)专利代理机构 北京品源专利代理有限公司
11332
代理人 巩克栋
(51)Int.Cl.
H01M 4/131(2010.01)
H01M 4/133(2010.01)
H01M 4/134(2010.01)
H01M 4/137(2010.01)H01M 4/1391(2010.01)H01M 4/1393(2010.01)H01M 4/1395(2010.01)H01M 4/1399(2010.01)H01M 4/04(2006.01)H01M 10/058(2010.01)H01M 10/052(2010.01)H01M 4/02(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明涉及一种负极片及其制备方法以及
依次设置于负极片集流体两侧的负极材料层、绝
缘陶瓷层以及涂胶层；所述无隔膜电芯包括依次
层叠设置的正极片与负极片。所述正极片包括正
极片集流体以及设置于正极片集流体两侧的正
极材料层。本发明通过负极片两侧设置绝缘陶瓷
层以及涂胶层，能够省略常规隔膜层的设置，不
仅降低了电芯的空间，提高了体积能量密度；还
能够达到正负极绝缘的效果，并能不影响锂离子
的传输，保证正负极的良好粘结，从而使电芯能
够安全使用。权利要求书2页 说明书11页 附图1页CN 112750980 A 2021.05.04
C N 112750980
A
1.一种负极片，其特征在于，所述负极片包括负极片集流体以及依次设置于负极片集流体两侧的负极材料层、绝缘陶瓷层以及涂胶层。
2.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述负极片集流体为铜箔。
3.根据权利要求1或2所述的负极片，其特征在于，所述负极材料层的厚度为40‑320μm；
优选地，所述绝缘陶瓷层的厚度为10‑100μm；
优选地，所述涂胶层的厚度为2‑25μm。
4.一种权利要求1‑3任一项所述负极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)制备负极活性浆料，将负极活性浆料涂覆于负极片集流体的两侧，干燥后得到第一负极片；
(2)制备绝缘浆料，将绝缘浆料涂覆于第一负极片的两侧，干燥后得到第二负极片；
(3)制备涂胶浆料，将涂胶浆料喷涂于第二负极片的两侧，干燥后得到所述负极片结构。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，以质量百分数计，步骤(1)所述负极活性浆料包括：35‑80wt％的负极活性材料、5‑30wt％的负极导电剂以及5‑35wt％的第一粘合剂，余量为溶剂；
优选地，所述负极活性材料包括碳材料、金属复合氧化物、金属锂、锂合金或导电聚合物中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述负极导电剂包括科琴黑、导电纤维或碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述第一粘合剂包括羧甲基纤维素、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、聚酰亚胺、聚乙烯或聚偏氟乙烯与六氟丙烯的共聚物中的任意一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，以质量百分数计，步骤(2)所述绝缘浆料包括：5‑55wt％的绝缘陶瓷材料以及10‑75wt％的第二粘合剂，余量为溶剂；
优选地，所述第二粘合剂与绝缘陶瓷材料的总质量百分数不超过80wt％；
优选地，所述绝缘陶瓷材料包括氧化硅、氧化铝、勃姆石、氧化镁、氧化钛或氧化锌中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述第二粘合剂包括羧甲基纤维素、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、聚酰亚胺、聚乙烯或聚偏氟乙烯与六氟丙烯的共聚物中的任意一种或至少两种的组合。
7.根据权利要求4‑6任一项所述的制备方法，其特征在于，以质量百分数计，步骤(3)所述涂胶浆料包括：10‑75wt％的第三粘合剂，余量为低沸点溶剂；
优选地，所述第三粘合剂包括羧甲基纤维素、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、聚酰亚胺、聚乙烯或聚偏氟乙烯与六氟丙烯的共聚物中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述低沸点溶剂包括丙酮、乙醇、二氯甲烷、甲醇、乙醚或戊烷中的任意一种或至少两种的组合。
8.一种无隔膜电芯，其特征在于，所述无隔膜电芯包括依次层叠设置的正极片与负极片，所述负极片为如权利要求1‑3任一项所述的负极片。
9.根据权利要求8所述的无隔膜电芯，其特征在于，所述正极片包括正极片集流体以及设置于正极片集流体两侧的正极材料层。
10.根据权利要求8或9所述的无隔膜电芯，其特征在于，所述正极片集流体为铝箔。
一种负极片及其制备方法以及无隔膜电芯
技术领域
[0001]本发明属于电池技术领域，涉及一种极片结构，尤其涉及一种负极片及其制备方法以及无隔膜电芯。 背景技术
[0002]智能电话、笔记本电脑、平板电脑以及便携式游戏机等便携式设备的轻量化和高性能化的发展趋势，驱动着电源的二次电池的需求日益增加。目前最常使用的是具有高工作电压和高单位重量能量密度的锂二次电池。锂二次电池也已被用作电动车、混动电动车的电源和可再生能源存储中。
[0003]锂二次电池设计过程主要涉及将可进行充电和放电的具有正极/隔膜/负极结构的电极组件安装在电池外壳中。首先将包含电极活性材料的浆料涂布至金属集电体的一个表面或两个表面制成正极和负极，将该浆料干燥，并辊压涂布得到涂覆有干燥浆料的正极电极和/或负极电极。其次将正负极，隔膜材料通过卷绕或层叠的方式得到极片聚集体。最后将极片聚集体安装在电池外壳中封装得到成品电芯。
[0004]隔膜是影响二次电池的性能和寿命的最重要因素之一。优质隔膜设计必须使正极和负极彼此电隔离，并表现出良好的离子渗透性和机械强度，以使电解质溶液可以平稳地通过隔膜。随着高能量锂二次电池的需求以及应用市场进一步扩大，还需要确保隔膜在高温下使用具有安全性。
[0005]目前常用的聚烯烃隔膜基材凭借着较低的成本、良好的机械性能、优异的化学稳定性和电化学稳
定性等优点被广泛应用于锂电池隔膜中。但是聚烯烃基隔膜延展性不佳，容易导致电芯在机械滥用时被刺破，在隔膜破损的位置正负极之间形成短路点，进而造成电芯热失控失效，带来安全隐患。
[0006]CN 209249600U公开了一种无隔膜锂电池，包括电芯，该电芯上缠绕由正极和负极，所述负极为铜箔，所述铜箔的表面涂覆有一层石墨涂层，所述石墨涂层的表面涂覆有一层PVDF胶层；好包括锂电池防护组件；所述无隔膜锂电池将隔膜直接与负极结合在一起，使隔膜依托在负极材料上，降低了隔膜本身的张力，减少了薄膜的厚度，提升了电芯的体积能量密度。但是，所述正极和负极的设置方式为卷绕，该设置方式本身就需要较大的空间，不利于降低电芯的厚度。
[0007]CN 106505255A公开了一种无隔膜锂离子电芯的制作工艺，所述制作工艺包括：将陶瓷粉体浆料涂覆于正极片和/或负极片的表面，然后将正负极装配成电芯。具体为：将陶瓷粉与粘合剂混合并分散于溶剂中，调制成陶瓷粉体的膏状胶料；将膏状酱料均匀涂覆于已经制作好的正极片/负极片的表面，得到涂覆有陶瓷层的正极片/负极片；装配正极片与负极片，得到电芯。所述无隔膜锂离子电芯的制作工艺虽然能够得到无隔膜的锂离子电芯，但正极片与负极片的结合能力较弱，影响电芯的正常使用。
[0008]CN 205846133U公开了一种无隔膜的锂离子电池，包括正极、负极以及电极液，所述正极与负极交错叠层；所述负极包括负极集流体、涂覆于负极集流体表面的负极材料层；
所述正极包括正极集流体、涂覆于所述正极集流体表面的正极材料层；所述正极和负极中至少其一的表
面设有复合凝胶固化膜。所述无隔膜的锂离子电池通过复合凝胶固化膜的设置提高了电芯内部的空间利用率，但复合凝胶固化膜的设置同样影响着负极的透气率，且与负极以及正极的结合强度不佳。
[0009]对此，需要提供一种兼具透气度以及结合力的一种负极片及其制备方法、以及无隔膜电芯。
发明内容
[0010]本发明的目的在于提供一种负极片及其制备方法以及无隔膜电芯，所述负极片用于无隔膜电芯时，能够降低电芯的空间，提高电芯的体积能量密度；还能够达到正负极绝缘的效果，并能不影响锂离子的传输，保证正负极的良好粘结，从而使电芯能够安全使用。[0011]为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
[0012]第一方面，本发明提供了一种负极片，所述负极片包括负极片集流体以及依次设置于负极片集流体两侧的负极材料层、绝缘陶瓷层以及涂胶层。
[0013]本发明所述绝缘陶瓷层的设置能够保证离子导通，同时能够隔绝正负极，防止电芯短路，保证电池使用的安全性；所述涂胶层的设置能够提高负极片使用时的结合强度，降低负极片的吊料风险，改善无隔膜电芯装配后的稳定性。
[0014]而且，本发明提供的负极片与传统的软包电池Z字型堆叠结构相比，无需使用隔膜，避免了隔膜闭
孔温度和熔断温度不匹配造成的电池正负极短路问题，避免了热失控的危险；而且层叠结构的设置降低了加工成本，对设备的精度要求低。
[0015]优选地，所述负极片集流体为铜箔。
[0016]优选地，所述负极材料层的厚度为40‑320μm，例如可以是40μm、50μm、60μm、80μm、100μm、120μm、150μm、160μm、180μm、200μm、210μm、240μm、270μm、280μm、300μm或320μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0017]优选地，所述绝缘陶瓷层的厚度为10‑100μm，例如可以是10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0018]优选地，所述涂胶层的厚度为2‑25μm，例如可以是2μm、5μm、8μm、10μm、12μm、15μm、16μm、18μm、20μm、21μm、24μm或25μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0019]第二方面，本发明提供了一种第一方面所述负极片的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0020](1)制备负极活性浆料，将负极活性浆料涂覆于负极片集流体的两侧，干燥后得到第一负极片；
[0021](2)制备绝缘浆料，将绝缘浆料涂覆于第一负极片的两侧，干燥后得到第二负极片；
[0022](3)制备涂胶浆料，将涂胶浆料喷涂于第二负极片的两侧，干燥后得到所述负极片结构。
[0023]优选地，以质量百分数计，步骤(1)所述负极活性浆料包括：35‑80wt％的负极活性
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