一种锂离子电池负极浆料稳定剂及其制备方法、应用技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池，具体涉及一种锂离子电池负极浆料稳定剂。稳定剂包括以下组分：聚丙烯腈和溶解聚丙烯腈的极性溶剂。极性溶剂为N‑甲基吡咯烷酮或/和乙醇。锂离子电池负极浆料，包括以下按组分：CMC、负极导电剂、负极活性物质、SBR、稳定剂，其制备方法为：将CMC和去离子水搅拌均匀加入负极导电剂，搅拌均匀加入负极活性物质，搅拌均匀加入SBR，搅拌均匀加入稳定剂，搅拌均匀得负极浆料。本发明专利技术稳定剂应用于电池负极浆料中，能明显减小负极浆料TSI，提高负极浆料的稳定性，进而可以抑制浆料沉降，防止浆料涂覆边缘鼓边等不良现象。

A Paste Stabilizer for Lithium Ion Battery Anode and Its Preparation Method and Application

The invention relates to a lithium ion battery, in particular to a negative paste stabilizer for a lithium ion battery. Stabilizers include the following components: polyacrylonitrile and polar solvents for dissolving polyacrylonitrile. The polar solvents are N methyl pyrrolidone or/and ethanol. The cathode slurry for lithium ion batteries consists of the following components: CMC, negative conductive agent, negative active material, SBR and stabilizer. The preparation method is as follows: CMC and deionized water are stirred into negative conductive agent evenly, negative active material is stirred evenly, SBR is stirred evenly, stabilizer is added evenly, and negative slurry is stirred evenly. The stabilizer of the invention is applied to the battery negative slurry, which can significantly reduce the TSI of the negative slurry, improve the stability of the negative slurry, thereby inhibiting slurry settling and preventing bad phenomena such as edge bulging of the slurry coating.

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池负极浆料稳定剂及其制备方法、应用
本专利技术涉及一种锂离子电池，具体涉及一种锂离子电池负极浆料稳定剂。
技术介绍
锂离子电池由于其能量密度高、循环寿命长、绿色无污染等优点被广泛应用于消费类电子产品、新能源汽车等领域。负极匀浆是锂离子电池非常重要的一道制作工序，其目的就是将负极活性物质(一般为天然石墨、人造石墨、钛酸锂、硅碳材料等)，导电剂、粘合剂均匀分散于溶剂中，获得一定固含量和粘度的负极浆料；其中，负极浆料的稳定性将直接关系到后续浆料涂覆的质量和成品率。随着锂离子电池对能量密度要求的提高，目前二次造粒技术越来越多应用于负极活性物质，但二次造粒的负极由于其比表面积大，在制作浆料过程中对工艺要求较高，很容易出现流变性或者稳定性较差的情况，出现沉降或者浆料涂覆边缘鼓边等不良现象。在公开号为CN109273717A中，公开了一种锂离子电池硅基负极改性粘结剂，其中粘结剂配方中包括聚丙烯腈、石墨烯量子点等，其所采用的聚丙烯腈作为硅基负极的粘结剂，目的在于提高硅基材料的粘结效果，但对于电池负极浆料的稳定性并未提到，特别是对于改进二次造粒的负极活性物质的稳定性，并未提到。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种能显著提高锂离子电池负极浆料稳定性的稳定剂；相应的，本专利技术还提供一种具有高稳定性的锂离子电池负极浆料；相应的，本专利技术还提供一种能显著提高锂离子电池负极浆料稳定性的锂离子电池负极浆料的制备方法。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种锂离子电池负极浆料稳定剂，其包括以下组分：聚丙烯腈和溶解聚丙烯腈的极性溶剂。本方案将聚丙烯腈与极性溶剂混合均匀后，作为锂离子电池负极浆料稳定剂，可以明显提高负极浆料的稳定性，特别是应用于含有二次造粒二次造粒的人造石墨或/和天然石墨的负极浆料，经实验表明，可以明显减小负极浆料TSI(不稳定性指数)，提高负极浆料的稳定性，进而可以抑制浆料沉降，防止浆料涂覆边缘鼓边等不良现象。锂离子电池负极浆料稳定剂的优选方案中，所述极性溶剂为N-甲基吡咯烷酮或/和乙醇。本方案中，N-甲基吡咯烷酮为无色透明油状液体，微有胺的气味。能与水、醇、醚、酯、酮、卤代烃、芳烃和蓖麻油互溶，挥发度低，热稳定性、化学稳定性均佳，能随水蒸气挥发，有吸湿性，对光敏感。本方案极性溶剂为N-甲基吡咯烷酮，或为乙醇，又或为N-甲基吡咯烷酮和乙醇的组合，用于溶解聚丙烯腈，作为稳定剂，应用于锂离子电池负极浆料中，可明显提高聚丙烯腈在电池负极浆料中的稳定作用。锂离子电池负极浆料稳定剂的优选方案中，所述聚丙烯腈为极性溶剂重量的0.1％～50％。在这个比例范围内，所起到的稳定作用更佳。本专利技术还提供一种锂离子电池负极浆料稳定剂制备方法，其步骤包括：将聚丙烯腈粉末加入到极性溶剂中，搅拌分散得到的溶液，即为稳定剂。本专利技术还提供一种锂离子电池负极浆料稳定剂在负极浆料中的应用。本专利技术还提供一种锂离子电池负极浆料，其包括以下组分：CMC、负极导电剂、负极活性物质、SBR和上述方案中的稳定剂。CMC：即羧甲基纤维素钠，(又称：羧甲基纤维素钠盐，羧甲基纤维素，CMC，Carboxymethyl，CelluloseSodium,SodiumsaltofCaboxyMethylCellulose)，是葡萄糖聚合度为100～2000的纤维素衍生物，白色纤维状或颗粒状粉末，无臭，无味，有吸湿性，不溶于有机溶剂。SBR：丁苯橡胶，由丁二烯和苯乙烯共聚制得。按生产方法分为乳液聚合和溶液聚合，其综合性能和化学稳定性较好。本方案中将前述所述的稳定剂与CMC、负极导电剂、负极活性物质能够制备得到稳定性更强的锂离子电池负极浆料。本专利技术锂离子电池负极浆料的优先方案中，各组分按重量百分比分别为：CMC为0.2％～2.0％、负极导电剂为0.5％～5％、负极活性物质为90％～98％、SBR为0.8％～2.5％、稳定剂为0.2％～5％。本方案中，各组分按照上述的百分比范围内，配伍后，电池负极浆料的效果最好。本专利技术锂离子电池负极浆料的优先方案中，所述负极导电剂为乙炔黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或两种以上的组合。本专利技术锂离子电池负极浆料的优先方案中，所述负极活性物质为二次造粒的人造石墨、天然石墨、钛酸锂、硅碳材料中的一种或两种以上的组合；本专利技术还提供一种上述锂离子电池负极浆料的制备方法，其包括以下步骤：S1：将CMC和去离子水搅拌均匀得CMC胶液；S2：将所得CMC胶液加入负极导电剂，搅拌均匀得导电胶液；S3：将所得导电胶液加入负极活性物质，搅拌均匀得负极活性料液；S4：在所得负极活性料液中加入SBR，搅拌均匀得半成品；S5：将所得半成品加入所述稳定剂，搅拌均匀得负极浆料。本专利技术锂离子电池负极浆料的制备方法采用分步依次加入CMC胶液、负极导电剂、负极活性物质、SBR，CMC先与水制成CMC胶液，再加入负极导电剂，使其先均匀分散在CMC胶液中，再加入如比表面积较大的二次造粒的人造石墨负极活性物质，形成负极活性物质与负极导电剂结合物，再加入SBR和上述的稳定剂。负极材料比表面积越大，材料表面越难被液体润湿，导致浆料不稳定。本专利技术的稳定剂可明显改善大比表面积负极材料与液体之间的润湿效果，改善因润湿难而产生的浆料不稳定情况，从而生成稳定的不易沉降的负极浆料。(三)有益效果与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术的锂离子电池负极浆料稳定剂应用于负极活性物质为二次造粒的人造石墨、天然石墨、人造石墨、钛酸锂、硅碳的电池负极浆料中，能明显减小负极浆料TSI(不稳定性指数)，提高负极浆料的稳定性，进而可以抑制浆料沉降，防止浆料涂覆边缘鼓边等不良现象。2.本专利技术的锂离子电池负极浆料稳定剂制备方法简单，成本低，市场前景大。3.本专利技术稳定剂特别是应用于锂离子电池负极浆料中的制备方法简单，且采用分步加入CMC胶液、负极导电剂、负极活性物质、SBR和稳定剂的方式，成功生成稳定性强的特别是包含有二次造粒的人造石墨的负极浆料。附图说明图1为实施例3-5和对比例1的TSI数据变化曲线图。具体实施方式为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。实施例1：锂离子电池负极浆料稳定剂，其包括以下组分：聚丙烯腈和极性溶剂，所述聚丙烯腈为极性溶剂重量的0.1％～50％。优选的，所述聚丙烯腈为极性溶剂重量的0.1％；优选的，所述聚丙烯腈为极性溶剂重量的50％；优选的，所述聚丙烯腈为极性溶剂重量的35％；优选的，所述聚丙烯腈为极性溶剂重量的42％；其中，极性溶剂为N-甲基吡咯烷酮；或极性溶剂为乙醇；或极性溶剂为N-甲基吡咯烷酮和乙醇的混合物。其中，锂离子电池负极浆料稳定剂的制备方法为：将聚丙烯腈粉末加入到极性溶剂中，搅拌分散得到的溶液，即为锂离子电池负极浆料稳定剂。实施例2：锂离子电池负极浆料，其包括以下重量百分比的组分：CMC为0.2％～2.0％、负极导电剂为0.5％～5％、负极活性物质为90％～98％、SBR为0.8％～2.5％、实施例1制得的稳定剂为0.2％～5％。其中，负极导电剂为乙炔黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或两种以上的组合。负极活性物质为二次造粒的人造石墨、天然石墨、钛酸锂和硅碳材料中的一种或两种以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池负极浆料稳定剂，其特征在于，其包括以下组分：聚丙烯腈和溶解聚丙烯腈的极性溶剂。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极浆料稳定剂，其特征在于，其包括以下组分：聚丙烯腈和溶解聚丙烯腈的极性溶剂。2.如权利要求1所述的锂离子电池负极浆料稳定剂，其特征在于：所述极性溶剂为N-甲基吡咯烷酮或/和乙醇。3.如权利要求1所述的锂离子电池负极浆料稳定剂，其特征在于：所述聚丙烯腈为极性溶剂重量的0.1％～50％。4.如权利要求1-3任一项所述的锂离子电池负极浆料稳定剂制备方法，其特征在于，其步骤包括：将聚丙烯腈粉末加入到极性溶剂中，搅拌分散得到的溶液，即为稳定剂。5.如权利要求1所述的锂离子电池负极浆料稳定剂在负极浆料中的应用。6.一种锂离子电池负极浆料，其特征在于，其包括以下组分：CMC、负极导电剂、负极活性物质、SBR和权利要求1-3任一项所述的稳定剂。7.如权利要求6所述的锂离子电池负极浆料，其特征在于：各组分按重量百分比分别为：CMC为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：赵家兴，王磊，张国伟，吕娟，杨允杰，
申请(专利权)人：福建冠城瑞闽新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35