一种负极片和锂离子电池的制作方法

本技术涉及锂离子电池，具体而言，涉及一种负极片和锂离子电池。

背景技术：

1、锂离子电池作为新型电化学储能装置，具有环境友好、能量密度高以及循环寿命长等优点，广泛应用于新能源汽车。电池是新能源汽车较为重要的组成部分，作为新能源汽车的能源供应，电芯容量的提升是解决新能源汽车里程焦虑的最有效的方法，因此，各个厂家致力于提高电芯的能量密度。

2、通过提升电芯极片的涂布密度，减少叠片层数可以提升电芯的能量密度，但是厚电极内阻较大，导致电芯的极化增大，从而导致电芯在极限情况下的性能发挥打折扣，例如低温充放电性能；此外，高镍硅碳体系具有较高的能量密度，然而电芯的循环性能较差，随着电池的质保周期日益加严，电芯需要平衡能量密度、低温性能以及循环寿命，以提高电芯产品的竞争力。

3、因此，提供一种在不影响电芯能量密度条件下能改善电芯低温性能和循环性能的负极片，对提升电芯的竞争力具有重要意义。

4、有鉴于此，特提出本实用新型。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种负极片和包含该负极片的锂离子电池，以解决现有技术中存在的电芯低温性能及循环性能差的技术问题，本实用新型提供的负极片能够提高电解液的浸润效果，减缓硅材料膨胀带来的影响，优化电芯的循环性能，并且能够降低电芯内阻，减缓极化，提高电芯的低温性能和倍率性能。

2、为了实现本实用新型的上述目的，特采用以下技术方案：

3、一种负极片，包括集流体和设置于所述集流体表面上的硅材料层，所述硅材料层包括多个沿垂直于电极片走带方向间隔分布的硅层区，所述硅层区远离所述集流体的表面上和相邻两所述硅层区之间裸漏出的所述集流体的表面上设有导电金属层，所述导电金属层远离所述集流体一侧的表面上设有多孔碳层，所述硅层区在垂直于走带方向上的截面为梯形截面，所述梯形截面靠近所述集流体一侧的宽度为所述硅层区的底层宽度，记为l1，所述梯形截面远离所述集流体一侧的宽度为所述硅层区的上层宽度，记为l2，且满足l1＞l2。

4、在上述技术方案中，进一步地，所述硅层区的底层宽度l1和所述硅层区的上层宽度l2满足：1.2l2≤l1≤1.3l2。

5、在上述技术方案中，进一步地，相邻两所述硅层区之间的底层间隙l3和上层间隙l4满足以下关系式：0.1l1≤l3≤0.2l1；0.3l2≤l4≤0.5l2。

6、在上述技术方案中，进一步地，所述硅层区的上层宽度l2、底层宽度l1，以及相邻两所述硅层区之间的上层间隙l4和底层间隙l3满足以下关系式：l1+l3＝l2+l4。

7、在上述技术方案中，进一步地，所述硅材料层、所述导电金属层和所述多孔碳层的总厚度为h1，所述硅材料层的厚度为h2，且满足1.4h2≤h1≤1.6h2；50μm≤h2≤l1-l2。

8、在上述技术方案中，进一步地，所述硅层区的底层宽度l1为500μm～1000μm。

9、在上述技术方案中，进一步地，所述硅材料层中的硅材料的颗粒尺寸为3μm～50μm。

10、在上述技术方案中，进一步地，所述集流体选自铜箔、钛箔、铜-pet复合集流体中的任意一种，厚度为4μm～6μm。

11、在上述技术方案中，进一步地，所述导电金属层中的金属包括ag、pt、au、w、cu中的至少一种；所述导电金属层的厚度为0.5μm～1μm。

12、一种锂离子电池，包括如上所述的负极片。

13、与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

14、(1)本实用新型为了减缓硅材料膨胀带来的影响，在厚度方向上设置多孔碳材料层，为硅材料嵌锂膨胀提供缓冲空间，同时提高电解液的浸润效果，提升电芯的循环性能；由于材料嵌锂是由电极表面优先开始，逐渐扩散到极片内部的，考虑到硅材料层梯度的膨胀空间，本实用新型将靠近电极表面的硅层区宽度(上层宽度l2)缩小，使l2＜l1，在靠近电极表面的区域留出更多的间隙余量，减缓硅材料膨胀带来的影响，进一步优化电芯的循环性能。

15、(2)本实用新型在界面之间设置导电金属层提高电导率，能够降低电芯的内阻，减缓极化，从而提高电芯的低温性能和倍率性能。

技术特征：

1.一种负极片，其特征在于，包括集流体和设置于所述集流体表面上的硅材料层，所述硅材料层包括多个沿垂直于电极片走带方向间隔分布的硅层区，所述硅层区远离所述集流体的表面上和相邻两所述硅层区之间裸漏出的所述集流体的表面上设有导电金属层，所述导电金属层远离所述集流体一侧的表面上设有多孔碳层，所述硅层区在垂直于走带方向上的截面为梯形截面，所述梯形截面靠近所述集流体一侧的宽度为所述硅层区的底层宽度，记为l1，所述梯形截面远离所述集流体一侧的宽度为所述硅层区的上层宽度，记为l2，且满足l1＞l2。

2.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述硅层区的底层宽度l1和上层宽度l2满足：1.2l2≤l1≤1.3l2。

3.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，相邻两所述硅层区之间的底层间隙l3和上层间隙l4满足以下关系式：0.1l1≤l3≤0.2l1；0.3l2≤l4≤0.5l2。

4.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述硅层区的上层宽度l2、底层宽度l1，以及相邻两所述硅层区之间的上层间隙l4和底层间隙l3满足以下关系式：l1+l3＝l2+l4。

5.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述硅材料层、所述导电金属层和所述多孔碳层的总厚度为h1，所述硅材料层的厚度为h2，且满足1.4h2≤h1≤1.6h2；50μm≤h2≤l1-l2。

6.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述硅层区的底层宽度l1为500μm～1000μm。

7.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述硅材料层中的硅材料的颗粒尺寸为3μm～50μm。

8.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述集流体选自铜箔、钛箔、铜-pet复合集流体中的任意一种，厚度为4μm～6μm。

9.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述导电金属层中的金属包括ag、pt、au、w、cu中的至少一种；所述导电金属层的厚度为0.5μm～1μm。

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1～9任一项所述的负极片。

技术总结本技术涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种负极片和锂离子电池。所述负极片包括集流体和设置于集流体表面上的硅材料层，硅材料层包括多个沿垂直于电极片走带方向间隔分布的硅层区，硅层区远离集流体的表面上和相邻两硅层区之间裸漏出的集流体表面上设有导电金属层，导电金属层远离集流体一侧的表面上设有多孔碳层，硅层区在垂直于走带方向上的截面为梯形截面，梯形截面靠近集流体一侧的宽度为硅层区的底层宽度，记为L<subgt;1</subgt;，梯形截面远离集流体一侧的宽度为硅层区的上层宽度，记为L<subgt;2</subgt;，且满足L<subgt;1</subgt;＞L<subgt;2</subgt;。本技术提供的负极片结构能在不影响电芯能量密度的条件下，提升电芯的低温性能和循环性能。技术研发人员：石中玉,邵梦,苏树发,吴江雪受保护的技术使用者：蜂巢能源科技股份有限公司技术研发日：20231128技术公布日：2024/7/23