一种抑制头部析锂或析钠的箔材及其制备方法和应用与流程

本发明涉及电池领域，尤其是涉及一种抑制头部析锂或析钠的箔材及其制备方法和应用。

背景技术：

1、无论是锂离子电池还是钠离子电池，由于集流体或极耳都在电池的头部或二端位置，电流在电池头部位置汇集，造成电池头部位置发热严重，且由于电极存在边缘效应，即电极的面密度靠近集流体位置会逐渐变小，尤其对于负极电极，边缘位置的面密度变小，意味着该位置容易析锂或析钠。尤其是在发热严重的时候，电化学反应活性更高，负极头部活性物质粘结性变差，易剥落，负极头部位置更易析锂或析钠，刺穿隔膜，引起电池短路失效，严重时引发起火、爆炸等安全风险。

2、现阶段针对电池头部析钠主要采用负极边缘涂覆高克比容量活性材料的方法。例如专利cn117476867a公开了一种改善边缘析锂或析钠的负极片及其制备方法和二次电池，通过在集流体表面的中间区域使用放电克容量较小的第一碳材料，在集流体表面的两边缘区域使用放电克容量较大的第二碳材料，提升边缘区域的面容量和边缘极片的界面状态，从而提升边缘区域的储锂/钠能力。该方法虽然在一定程度上可以缓解边缘析锂/析钠，但边缘发热、头部活性物质易剥落问题依然存在。据此需要一种理想的解决方法。

技术实现思路

1、本发明为了克服电池头部析锂或析钠的问题，提供一种抑制头部析锂或析钠的箔材及其制备方法和应用，大幅降低电芯头部位置发热，提升负极头部活性物质的粘结力，有效抑制电芯头部位置析锂/析钠。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种抑制头部析锂或析钠的箔材，箔材表面设有凹坑，凹坑表面设有盲孔，凹坑表面设有涂覆层一，涂覆层一中包含钛酸锂，凹坑的尺寸为钛酸锂粒径d50的1.1-2倍，盲孔的尺寸为凹坑尺寸的1-20％。

4、作为优选，单个凹坑的深度为箔材厚度的5-37％。箔材厚度为8-20μm，凹坑深度为1-3μm。

5、作为优选，箔材的正反两面均设有凹坑；作为进一步优选，箔材正反两面的凹坑对称设置。

6、作为优选，凹坑为圆柱体或球缺体(球缺指用一个平面去截一个球所得的部分)。

7、作为优选，若干个凹坑相邻排列成行，若干个行排列成矩形阵列，相邻凹坑的间距为10-100μm。

8、作为优选，凹坑位于箔材头部，距离箔材头部边缘5-20mm，凹坑所在区域的宽度为2-10mm。即，箔材的边缘留有5-20mm宽的极耳留白区，极耳留白区相邻处设有2-10mm宽的处理区；所述凹坑和盲孔位于处理区内，单面上凹坑总面积占处理区面积的50-80％，盲孔总面积占处理区总面积的20～50％；处理区设有涂覆层一。

9、作为优选，涂覆层一中包含钛酸锂与石墨烯；钛酸锂粒径d50为1-10μm；石墨烯为单层石墨烯，管径1-5nm、管长1-10μm；钛酸锂与石墨烯的质量比为(98-99.9):(0.1-2)，涂覆层一的厚度为1-5μm。

10、作为优选，涂覆层一的浆料由钛酸锂与石墨烯混合物、导电剂、粘结剂按质量比(85-95):(3-7):(2-8)组成。

11、作为优选，箔材为铝箔、铜箔、铜带中的一种。

12、本发明还提供所述抑制头部析锂或析钠的箔材的制备方法，包括以下步骤：对箔材进行冲压，在箔材表面形成凹坑；用化学试剂腐蚀凹坑所在位置，在凹坑表面形成盲孔；在凹坑表面涂覆浆料。

13、作为优选，化学试剂为硫酸银和硝酸银的混合溶液，混合溶液的质量分数为3-10％，硫酸银和硝酸银的摩尔比为(1-2):1；腐蚀条件为：化学试剂加热至70-100℃处理3-10min。

14、本发明还提供所述抑制头部析锂或析钠的箔材的应用，将其用于负极片。

15、作为优选，箔材的边缘留有5-20mm宽的极耳留白区，极耳留白区相邻处设有2-10mm宽的处理区；所述凹坑和盲孔位于处理区内；处理区设有涂覆层一；箔材上除了极耳留白区的位置均涂覆负极活性物质浆料，得到负极片。

16、作为优选，负极活性物质浆料包括负极活性物质和粘结剂、导电剂、溶剂。

17、作为优选，负极活性物质为天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳中的一种或几种；粘结剂为羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚四氟乙烯及聚氧化乙烯中的一种或几种；导电剂为活性炭、导电碳黑、碳纳米管、石墨烯、气相生长碳纤维中的一种或几种。

18、作为优选，负极活性物质、导电剂及粘结剂的质量比为(85-95):(3-10):(2-5)。

19、本发明还提供所述抑制头部析锂或析钠的箔材或负极片的应用，将其用于电池。

20、作为优选，将负极片与正极片、隔膜卷绕或叠片，装配成电芯，烘烤除水后注液、化成，制成电池。

21、作为优选，所述隔膜为pp、pe、无纺布中的一种或复合体。

22、因此，本发明的有益效果为：(1)箔材经过冲压处理，形成的小圆孔可以增大浆料与箔材的接触面积，大大减缓了涂覆物料与箔材的剥离，且圆孔的孔径大小可以与物料的粒径形成更好的配合包覆，接触更好，大大增加了粘结力；

23、(2)硫酸银与硫酸银的混合溶液，可以有效对箔材进行蚀刻，形成微孔，不但可以增加箔材与物料的粘附力，且沉积的银可以提供更好的导热性，降低发热；

24、(3)尖晶石型的钛酸锂具有三维通道，具备优异的倍率性能，可以实现大倍率电流下的充放电，且钛酸锂嵌锂/钠电位较高，不会析锂/析钠；石墨烯具有优异的导电导热性能，不但可以提高钛酸锂的导电性，还能减少热量的累积。

1.一种抑制头部析锂或析钠的箔材，其特征在于，箔材表面设有凹坑，凹坑表面设有盲孔，凹坑表面设有涂覆层一，涂覆层一中包含钛酸锂，凹坑的尺寸为钛酸锂粒径d50的1.1-2倍，盲孔的尺寸为凹坑尺寸的1-20%。

2.根据权利要求1所述的一种抑制头部析锂或析钠的箔材，其特征在于，单个凹坑的深度为箔材厚度的5-37%；和/或箔材的正反两面均设有凹坑。

3.根据权利要求1所述的一种抑制头部析锂或析钠的箔材，其特征在于，若干个凹坑相邻排列成行，若干个行排列成矩形阵列，相邻凹坑的间距为10-100 μm。

4.根据权利要求1或3所述的一种抑制头部析锂或析钠的箔材，其特征在于，凹坑位于箔材头部，距离箔材头部边缘5-20 mm，凹坑所在区域的宽度为2-10 mm。

5.根据权利要求1所述的一种抑制头部析锂或析钠的箔材，其特征在于，涂覆层一中包含钛酸锂与石墨烯；钛酸锂粒径d50为1-10 μm；石墨烯为单层石墨烯，管径1-5 nm、管长1-10 μm；钛酸锂与石墨烯的质量比为(98-99.9):(0.1-2)，涂覆层一的厚度为1-5 μm。

6.根据权利要求5所述的一种抑制头部析锂或析钠的箔材，其特征在于，涂覆层一的浆料由钛酸锂与石墨烯混合物、导电剂、粘结剂按质量比(85-95):(3-7):(2-8)组成。

7.权利要求1-6任一所述的一种抑制头部析锂或析钠的箔材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：对箔材进行冲压，在箔材表面形成凹坑；用化学试剂腐蚀凹坑所在位置，在凹坑表面形成盲孔；在凹坑表面涂覆浆料。

8.根据权利要求7所述的一种抑制头部析锂或析钠的箔材的制备方法，其特征在于，化学试剂为硫酸银和硝酸银的混合溶液，混合溶液的质量分数为3-10%，硫酸银和硝酸银的摩尔比为(1-2):1；腐蚀条件为：化学试剂加热至70-100 ℃处理3-10 min。

9.权利要求1-6任一所述的一种抑制头部析锂或析钠的箔材的在负极片或电池中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，箔材的边缘留有5-20 mm宽的极耳留白区，极耳留白区相邻处设有2-10 mm宽的处理区；所述凹坑和盲孔位于处理区内；处理区设有涂覆层一；箔材上除了极耳留白区的位置均涂覆负极活性物质浆料，得到负极片。