一种硅碳负极浆料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种硅碳负极浆料及其制备方法，属于锂离子电池技术领域。该硅碳负极浆料组分包括丙烯腈多元共聚LA型水性电极粘结剂、炭黑Super-p导电剂、单臂碳纳米管悬浮乳液、硅碳/碳纳米管复合负极材料和去离子水。该负极浆料制备方法是（1）丙烯腈多元共聚LA型水性电极粘结剂与去离子水加入行星搅拌机中搅拌，制备粘结剂溶液静置备用；（2）炭黑Super-p导电剂粉体与单臂碳纳米管悬浮乳液放入行星球磨机中球磨湿混；（3）混合好的两种导电剂与硅碳/碳纳米管复合负极材料放入行星搅拌机中进行稠料搅拌；（4）加入粘结剂溶液混合搅拌，最后加入去离子水搅拌调节负极浆料粘度，浆料过筛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂电池
，具体是涉及。
技术介绍
锂离子电池能量密度大，循环寿命长，倍率性能和安全性能好，绿色环保，成为主要能源产品。随着电子科技的飞速发展，电子和动力产品越来越小型化和轻量化，锂离子电池性能要求越来越高，尤其是锂离子电池能量密度的要求，在不影响使用性能的同时，锂离子电池要求具有更高的能量密度。人们在通过不断寻求和提高正极比容量的同时也在不断寻求和提高负极比容量来提高锂离子电池能量密度。石墨类负极材料由于具有较好循环性能等自身优势，已经得到最广泛的应用，但石墨类负极材料储锂容量较低，且嵌锂电位接近金属锂电位，高倍率充电困难且存在安全隐患。硅碳复合负极材料做为锂离子电池负极材料的后来者，储锂容量较高，但导电性能和循环性能相对较差，主要为硅碳材料在高程度脱嵌条件下，存在体积效应，导致充放电过程中材料与集流体的脱落，影响电池的循环性能，所以合理的导电剂和粘结剂以及浆料制备工艺对硅碳负极材料循环性能至关重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，要解决的技术问题是找到合理的负极导电剂和粘结剂，以及楽料制备工艺，提高娃碳负极材料的循环性能。本专利技术是通过下述技术方案来实现的。—种硅碳负极浆料及其制备方法，其特征是:一种硅碳负极浆料组分包括丙烯腈多元共聚LA型水性电极粘结剂、炭黑Super-p导电剂、单臂碳纳米管悬浮乳液、硅碳/碳纳米管复合负极材料和去离子水。—种娃碳负极楽料及其制备方法，其特征是:一种娃碳负极楽料制备方法的具体步骤是: (1)丙烯腈多元共聚LA型水性电极粘结剂与去离子水加入行星搅拌机中搅拌，制备粘结剂溶液静置备用；(2)炭黑Super-p导电剂粉体与单臂碳纳米管悬浮乳液放入行星球磨机中球磨湿混； (3)混合好的两种导电剂与硅碳/碳纳米管复合负极材料放入行星搅拌机中进行稠料搅拌； (4)加入粘结剂溶液混合搅拌，最后加入去离子水搅拌调节负极浆料粘度，浆料过150-200 目筛。上述的一种娃碳负极楽料制备方法，其特征在于:步骤(1)所述的丙稀腈多元共聚LA型水性电极粘结剂与去离子水以质量比1:2~3加入，搅拌时间l~2h。上述的一种娃碳负极楽料制备方法，其特征在于:步骤(2)所述的炭黑Super-p导电剂粉体与单臂碳纳米管悬浮乳液以质量比1:55~56加入，搅拌时间l~2h。上述的一种硅碳负极浆料制备方法，其特征在于:步骤(3)所述的混合好的两种导电剂与硅碳/碳纳米管复合负极材料以质量比1:1.8-1.9加入，搅拌时间l~2h。上述的一种娃碳负极楽料制备方法，其特征在于:步骤(4)所述的加入的粘结剂溶液与硅碳/碳纳米管复合负极材料以质量比1:1.3-1.4加入，搅拌时间2~3h，负极浆料粘度调节至2000~6000mpa.s。本专利技术的优点与效果是: 硅碳负极活性物质采用硅碳/碳纳米管复合负极材料，导电剂采用炭黑Super-p掺入部分碳纳米管导电剂，碳纳米管导电剂与硅碳/碳纳米管复合负极材料外层的碳结构相似，两者易于得到更好的连接，增加了负极材料的紧密程度，提高了负极材料的压实密度和导电性能，有利于电池的循环性能提升。导电剂采用炭黑Super-p掺入部分碳纳米管导电剂，粘结剂采用丙烯腈多元共聚水分散液，碳纳米管导电剂和丙烯腈多元共聚水分散液粘结剂具有较好的延展性，可以承受硅碳复合负极材料体积的反复膨胀与收缩，有利于提高材料的循环性能。导电剂使用球磨机进行球磨后再与硅碳/碳纳米管复合负极材料稠打，最后与胶分散溶液混合搅拌。混合材料稠打可以增加材料颗粒间的摩擦力，提高材料的混合均匀性，最后与粘结剂溶液混合搅拌，减少对胶体结构的破坏，有利于楽料的加工性能。【附图说明】图1为实施例中负极浆料制备20Ah_3.2V软包电池循环性能曲线图。【具体实施方式】本专利技术采用以下技术方案:硅碳负极浆料组分包括丙烯腈多元共聚LA型水性电极粘结剂、炭黑Super-p导电剂、单臂碳纳米管悬浮乳液、娃碳/碳纳米管复合负极材料和去离子水。将固含量15.0±0.2%的丙烯腈多元共聚LA型水性电极粘结剂与去离子水以质量比1:2~3加入行星搅拌机中搅拌l~2h，公转速度10~20r/min，自转速度为500~800r/min，制备粘结剂溶液静置备用。将炭黑Super-p导电剂粉体与固含量0.2±0.01%的单臂碳纳米管悬浮乳液以质量比1:55~56放入行星球磨机中球磨湿混，公转速度10~30r/min，自转速度50~80r/min，球磨时间l~2h。将混合好的两种导电剂与硅碳/碳纳米管复合负极材料以质量比1:1.8~1.9放入行星搅拌机中进行稠料搅拌，公转速度10~15r/min，自转速度为500~800r/min，搅拌时间1?2h0再加入粘结剂溶液混合搅拌，加入的粘结剂溶液与硅碳/碳纳米管复合负极材料质量比为1:1.3~1.4，公转速度10~20r/min，自转速度为600~1000r/min，搅拌时间2~3h，最后加入去离子水搅拌调节负极浆料粘度至2000~7000mpa.s，固含量40~50%。浆料过150-200 目筛。实施例将固含量15.0±0.2%的丙烯腈多元共聚LA型水性电极粘结剂LA133 (成都茵地乐电源科技有限公司)25±0.005kg与去离子水62.5±0.005kg混合加入行星搅拌机(广州红运混合设备有限公司HY-DLH(10L))中搅拌l~2h，公转速度10~20r/min，自转速度为500~800r/min,制备粘结剂溶液静置备用。将1 ± 0.005kg炭黑Super-p导电剂粉体(上海汇普工业化学品有限公司)与55 ± 0.005kg固含量0.2 ± 0.01%的单臂碳纳米管悬浮乳液(欧洲OCSiAl公司TUBALLSWCNT)平均混合放入行星球磨机(长沙米淇仪器设备有限公司MITR-QM-QX-100L)四个氧化招球磨罐中球磨湿混，氧化招球直径3mm，球总质量50±0.1kg，公转速度20r/min，自转速度60r/min，球磨时间2h。取50.9±0.005kg混合好的两种导电剂与96±0.005kg娃碳/碳纳米管复合负极材料混合放入行星搅拌机(广州红运混合设备有限公司HY-DLH(200L))中进行稠料搅拌，公转速度15r/min，自转速度为500r/min，搅拌时间lh。再加入70 ±0.005kg粘结剂溶液混合搅拌，公转速度20r/min，自转速度为1000r/min，搅拌时间3h，最后加入0.490 ±0.005kg去离子水搅拌调节负极楽料粘度至6500mpa.s，固含量46%，浆料过150目筛，得到负极浆料。使用该负极浆料匹配磷酸铁锂正极活性物质制备20Ah_3.2V软包锂离子电池测试，电池重量比容量达到160~162Wh/kg，较传统工艺使用石墨类负极材料制备20Ah-3.2V锂离子电池重量比能量至少提高了 5%，且1C充放循环寿命保持2000次以上，循环性能曲线如图1所示。以上所述的实施例对本专利技术的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本专利技术的具体实施例，并不用于限制本专利技术，凡在本专利技术的原则范围内所做的任何修改和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。【主权项】1.，其特征是:一种硅碳负极浆料组分包括丙烯腈多元共聚LA型水性电极粘结剂、炭黑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅碳负极浆料及其制备方法，其特征是：一种硅碳负极浆料组分包括丙烯腈多元共聚LA型水性电极粘结剂、炭黑Super‑p导电剂、单臂碳纳米管悬浮乳液、硅碳/碳纳米管复合负极材料和去离子水。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：关成善，宗继月，张敬捧，王勇，李涛，
申请(专利权)人：山东精工电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37