能扛得住大倍率充放电的高密度锂电池，才是好电池
来源：前沿情报站(qyqbz_2021)
高能量密度与大倍率充放电，难两全
随着锂离子电池的广泛使用，人们越来越要求电池能跑得远，充得快，对于能量密度以及倍率性能有着越来越高的追求。
现有锂离子电池多采用石墨或硅碳用作负极活性材料，为提高电池能量密度，常通过增加负极片中涂敷的负极活性材料的量，即增加负极片中涂层的厚度和增大负极片的压实密度来实现。
然而涂层厚度和压实密度的增大，会导致电解液较难渗透到涂层内部，尤其是越靠近集流体的部分，使得锂离子在涂层中的传输受阻，不利于锂离子的传输，进而造成电池大倍率充放电性能变差。
不仅如此，涂层厚还会导致靠近集流体的涂层中的活性材料的容量得不到充分发挥。
如果为了追求大倍率充放电的能力，以及避免活性材料的容量损失，去降低负极片的涂层厚度和压实密度，这又会降低负极片的能量密度。
目前看来，现有的负极片难以同时满足高能量密度和大倍率充放电性能的需求的。
比亚迪的负极方案
12月3日，比亚迪在公开的一篇专利提出一种方案，在增加负极片中活性材料的涂敷量的基础上，改进材料工艺，在负极片的涂层中设置孔隙率大且厚度薄的多孔扩散层，使之同时具备高能量密度和大倍率充放电性能。
专利相关号码在文章末尾，感兴趣的读者可以自行查阅。
比亚迪在此专利中的主要思路，是在负极片的涂层中设置孔隙率大且厚度薄的多孔扩散层。这样一来，不会影响负极片整体的能量密度，而且多孔扩散层还可用于存储电解液，从而利于锂离子在涂层中的传输，使得锂离子可较快的传输到邻近的活性材料层中，从而提高了电池的大倍率充放电性能，还使得活性材料的容量得到充分的发挥，进一步提高了电池的能量密度。
在本专利中，公开的负极活性物质选自碳材料、锡合金、硅合金、硅、锡、锗、锂金属、锂合金中的一种或多种。当选择碳材料时，碳材料可以采用非石墨化炭、石墨或由多炔类高分子材料通过高温氧化得到的炭或热解炭、焦炭、有机高分子烧结物、活性炭中的一种或多种。
当负极活性物质选用硅类材料时，活性层中还含有导电剂多孔介质材料。可选择不具有电池容量但具有锂离子可逆嵌入或沉积能力的材料，如多孔碳、石墨烯、碳纳米管、导电高分子材料（如聚苯氨）等导电碳基材料中的一种或多种。
在涂层中即活性层间引入了储液层即多孔扩散层，就可实现锂离子在活性层中的快速传输。
活性层与相邻多孔扩散层的厚度比不大于5时，负极片可以满足电池电流大于1 .5C的大倍率充放电的要求；不仅如此，还会使得集流体处的活性层也能得到足够的锂离子，避免了因锂离子无法到达集流体处的活性层而造成的容量损失，即进一步提高了负极片的容量发挥性能
相关专利：
CN 113745463 A
公开日：2021.12.03
申请人：比亚迪股份有限公司
专利名称：一种负极片及锂离子电池
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