锂离子电池负极片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池负极片及其制备方法，锂离子电池负极片包括负极集流体和分布在负极集流体上的负极活性物质层，负极活性物质层含有石墨、导电剂和粘结剂，其中，石墨表面镀有镍基合金层。本发明专利技术对石墨化学镀镍基合金后使其表面纳米合金化，改善了石墨负极材料首次效率低、不可逆容量大、倍率性能差等问题，进一步提高了锂电池的容量和倍率性能。

Lithium ion battery negative plate and preparation method thereof

The invention discloses a lithium ion battery cathode sheet and preparation method thereof, lithium ion battery cathode comprises a cathode current collector and distribution in negative negative electrode active material layer on the fluid, the negative electrode active material layer containing graphite, conductive agent and binder, the surface of graphite coated with nickel base alloy layer. The invention of graphite electroless nickel base alloy on the surface of nano alloying, improved the graphite anode material for the first time the efficiency is low, the irreversible capacity, poor rate performance, to further improve the capacity and rate performance of lithium batteries.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂电池
，更具体地说，本专利技术涉及一种锂离子电池负极片及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池由于其具有比能量大、单体工作电压高、工作温度范围宽、循环寿命长、自放电小、对环境友好等优点，在便携式电器和电动汽车等领域有着广阔的应用前景。锂离子电池的发展日新月异，随着锂离子电池材料的不断进步和锂离子电池生产工艺的不断改善，锂离子电池的性能已经得到明显提升，但是在能量密度、倍率性能等方面还是存在缺陷。负极材料的发展与电池性能密切相关，目前广泛使用的磷酸铁锂电池负极材料集中于石墨类，但其存在首次效率偏低，倍率性能较差和电解液匹配性难度大等方面的缺陷，使其应用范围大大受限。现有的磷酸铁锂-石墨电池存在倍率性能不佳、无法大电流充电的缺点，在大倍率充放电时，由于石墨负极不能快速的完成嵌锂/脱锂，导致容量下降、温升明显，从而带来了一定安全隐患。有鉴于此，确有必要提供一种能提高锂电池倍率性能和容量的锂离子电池负极片及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：提供一种能提高锂电池倍率性能和容量的锂离子电池负极片及其制备方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种锂离子电池负极片，其包括负极集流体和分布在负极集流体上的负极活性物质层，所述负极活性物质层含有石墨、导电剂和粘结剂，所述石墨表面镀有镍基合金层。作为本专利技术锂离子电池负极片的一种改进，所述镍基合金层晶粒尺寸为30～80nm。作为本专利技术锂离子电池负极片的一种改进，所述负极活性物质层中石墨的质量百分比为97～99％，导电剂的质量百分比为0.2～2％、粘结剂的质量百分比为0.5～1％。作为本专利技术锂离子电池负极片的一种改进，所述导电剂含有碳纳米管和导电炭黑。作为本专利技术锂离子电池负极片的一种改进，所述粘结剂含有羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶。一种锂离子电池负极片制备方法，包括以下步骤：1)对石墨进行化学除油；2)利用具有氧化性的酸溶液对化学除油后的石墨表面进行粗化处理；3)对粗化处理后的石墨进行敏化处理和活化处理；4)采用镀镍基合金镀液对步骤3)处理后的石墨表面进行化学镀镍基合金；5)对镀敷后的石墨进行纯水清洗并干燥得到具有镍基合金镀层的石墨；6)将具有镍基合金镀层的石墨、导电剂和粘结剂按比例溶解于溶剂中制成浆料并涂覆在负极集流体上，经干燥、冷压裁片后得到本申请所述负极片。作为本专利技术锂离子电池负极片制备方法的一种改进，所述步骤1)中采用工业酒精、丙酮中的至少一种对石墨进行化学除油。作为本专利技术锂离子电池负极片制备方法的一种改进，所述步骤2)中具有氧化性的酸溶液为发烟硝酸、浓硫酸、硼酸中的至少一种。作为本专利技术锂离子电池负极片制备方法的一种改进，所述步骤3)中采用SnCl2的盐酸溶液对石墨进行敏化处理，采用钯的卤化物或者氯化银对石墨进行活化处理。作为本专利技术锂离子电池负极片制备方法的一种改进，所述步骤4)中镀镍基合金镀液由镍盐、配位剂、非镍金属盐、还原剂、晶粒细化剂和分散剂组成，所述镀镍基合金镀液的工作温度为70～90℃。作为本专利技术锂离子电池负极片制备方法的一种改进，所述镀镍基合金镀液中镍盐的浓度为20～80g/L，配位剂的浓度为30～300g/L，非镍金属盐的浓度为10～150g/L，还原剂的浓度为3～20g/L，晶粒细化剂的浓度为0.1～5g/L，分散剂的浓度为1～10ml/L。作为本专利技术锂离子电池负极片制备方法的一种改进，所述镍盐为镍的硫酸盐、盐酸盐或醋酸盐。作为本专利技术锂离子电池负极片制备方法的一种改进，所述非镍金属盐为铜、锡、银、锌、金的硫酸盐或盐酸盐，以及碱金属盐中的一种或几种。作为本专利技术锂离子电池负极片制备方法的一种改进，所述配位剂为羧酸、多胺、磺酸、含氮硅烷中的一种或几种。作为本专利技术锂离子电池负极片制备方法的一种改进，所述还原剂为次磷酸盐、碱金属硼氢化物、可溶性硼烷化合物中的一种或几种。作为本专利技术锂离子电池负极片制备方法的一种改进，所述晶粒细化剂为铅盐、锡盐、锌盐、含硫化合物中的一种或几种。作为本专利技术锂离子电池负极片制备方法的一种改进，所述分散剂为异丙醇、丙酮、四氢呋喃、乙酸乙酯、甲苯、三乙醇胺中的一种或几种。相对于现有技术，本专利技术具有以下有益技术效果：对石墨化学镀镍基合金后使其表面纳米合金化，改善了石墨负极材料的首次效率低、不可逆容量大、倍率性能差等问题，进一步提高了锂电池的容量和倍率性能。附图说明下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术锂离子电池负极片进行详细说明，其中：图1为实施例1中负极片的SEM图。图2为实施例1与对比例1电池倍率充放电对比图。图3为实施例1与对比例1电池充放电循环对比图。具体实施方式为了使本专利技术的专利技术目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本专利技术，并非为了限定本专利技术。实施例1一种锂离子电池的制备方法，其包括以下步骤：1)负极片的制备采用工业酒精对石墨进行化学除油，然后使用浓硫酸对石墨表面进行粗化处理，再分别用SnCl2的盐酸溶液和氯化银对粗化后的石墨分别进行敏化处理和活化处理；镀镍基合金镀液组成为：硫酸镍20g/L、柠檬酸钠35g/L、硫酸锌30g/L、硼氢化钠5g/L、醋酸锡0.2g/L、三乙醇胺3mL/L，水浴温度80℃，对石墨进行化学镀镍基合金，对镀敷后的石墨进行纯水清洗并干燥得到具有镍基合金镀层的石墨，镍基合金层晶粒尺寸为72nm；选择导电剂为碳纳米管和导电炭黑的混合物，粘结剂为羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶的混合物，将具有镍基合金镀层的石墨、导电剂和粘结剂按98:1:1比例溶解于溶剂中制成浆料并涂覆在铜箔集流体上，经干燥、冷压裁片后得到负极片。2)正极片的制备正极片中的正极材料为95％的正极活性物质、2.5％导电剂和2.5％粘结剂组成，正极活性物质为磷酸铁锂，导电剂为碳纳米管(CNT)和石墨按1:1复合，粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)。隔膜为聚乙烯(PE)湿法双拉隔膜。将以上负极片、正极片和隔膜通过卷绕或叠片工艺形成电芯，组装成实施例1的锂离子电池。其中，实施例1中制备的具有镍基合金镀层的石墨的SEM图请参照图1所示，对石墨化学镀镍基合金后使其表面纳米合金化，改善了石墨负极材料的首次效率低、不可逆容量大、倍率性能差等问题，进一步提高了锂电池的容量和倍率性能。实施例2实施例2与实施例1基本相同，不同之处在于负极片的制备：采用工业酒精对石墨进行化学除油，然后使用浓硫酸对石墨表面进行粗化处理，再分别用SnCl2的盐酸溶液和氯化银对粗化后的石墨分别进行敏化处理和活化处理；镀镍基合金镀液组成：氯化镍80g/L、十二烷基磺酸钠100g/L、氯化锌150g/L、次磷酸钠12g/L、醋酸铅5g/L、三乙醇胺10mL/L，水浴温度70℃，对石墨进行化学镀镍基合金，对镀敷后的石墨进行纯水清洗并干燥得到具有镍基合金镀层的石墨，镍基合金层晶粒尺寸为56nm；选择导电剂为碳纳米管和导电炭黑的混合物，粘结剂为羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶的混合物，将具有镍基合金镀层的石墨、导电剂和粘结剂按97:2:1比例溶解于溶剂中制成浆料并涂覆在铜箔集流体上，经干燥、冷压裁片后得到负极片。实施例3实施例3与实施例1基本相同，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池负极片，包括负极集流体和分布在负极集流体上的负极活性物质层，所述负极活性物质层含有石墨、导电剂和粘结剂，其特征在于，所述石墨表面镀有镍基合金层。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极片，包括负极集流体和分布在负极集流体上的负极活性物质层，所述负极活性物质层含有石墨、导电剂和粘结剂，其特征在于，所述石墨表面镀有镍基合金层。2.根据权利要求1所述的锂离子电池负极片，其特征在于，所述镍基合金层晶粒尺寸为30～80nm。3.根据权利要求1所述的锂离子电池负极片，其特征在于，所述负极活性物质层中石墨的质量百分比为97～99％，导电剂的质量百分比为0.2～2％、粘结剂的质量百分比为0.5～1％。4.根据权利要求1所述的锂离子电池负极片，其特征在于，所述导电剂含有碳纳米管和导电炭黑。5.根据权利要求1所述的锂离子电池负极片，其特征在于，所述粘结剂含有羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶。6.一种权利要求1至5中任一项所述锂离子电池负极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对石墨进行化学除油；2)利用具有氧化性的酸溶液对化学除油后的石墨表面进行粗化处理；3)对粗化处理后的石墨进行敏化处理和活化处理；4)采用镀镍基合金镀液对步骤3)处理后的石墨表面进行化学镀镍基合金；5)对镀敷后的石墨进行纯水清洗并干燥得到具有镍基合金镀层的石墨；6)将具有镍基合金镀层的石墨、导电剂和粘结剂按比例溶解于溶剂中制成浆料并涂覆在负极集流体上，经干燥、冷压裁片后得到权利要求1至5中任一项所述锂离子电池负极片。7.根据权利要求6所述锂离子电池负极片的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中采用工业酒精、丙酮中的至少一种对石墨进行化学除油。8.根据权利要求6所述锂离子电池负极片的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中具有氧化性的酸溶液为发烟硝酸、浓硫酸、硼酸中的至少一种。9.根据权利要求6所述锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶睦敏，唐超，
申请(专利权)人：深圳市沃特玛电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44