一种负极浆料、其制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术涉及一种负极浆料及制备方法。所述负极浆料，以重量份计，所述负极浆料包括：负极活性碳材料100重量份；导电剂0.5～2重量份；尿素1～5重量份；粘结剂0.5～2重量份；增稠剂1～1.5重量份；和水110～125重量份。本发明专利技术的负极浆料能够涂布至更薄的集电体基材上，且不影响涂布效率，因此在减少基材的重量的同时，还能提高涂布效率，由此可以应用于工业生产。

A negative paste, its preparation method and lithium ion battery

The invention relates to a negative electrode slurry and a preparation method thereof. The negative electrode slurry comprises 100 parts by weight of the negative active carbon material, 0.5-2 parts by weight of the conductive agent, 1-5 parts by weight of urea, 0.5-2 parts by weight of the binder, 1-1.5 parts by weight of the thickener and 110-125 parts by weight of water. The negative electrode slurry of the invention can be coated on a thinner collector substrate without affecting the coating efficiency, so that the coating efficiency can be improved while reducing the weight of the substrate, thereby being applied in industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种负极浆料、其制备方法和锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池领域，特别涉及一种负极浆料及制备方法。
技术介绍
随着市场能量密度的逐渐提升的需求下，减小单体电芯重量，使用更加薄的铜箔基材已是必要手段。在目前业内使用厚度不超过10μm铜箔基材的情况下，在负极涂布烘烤过程中，水分蒸发一般靠一定温度、一定频率的风速吹干。由于铜箔本身导热性好，水分蒸发速度较快，而且靠近留白处导热性会较中间涂覆区更好，边缘极片经常出现干裂。如果使用更薄的铜箔基材，则在烘箱中温度稍高、风频稍大时，极片在烘烤过程中更容易出现开裂。基于以上原因，目前使用的负极箔材厚度停止于8μm。如果需要在更薄的铜箔基材上进行涂布，则只能通过降低温度、风频及涂布速度来实现烘干效果，而这种效率十分低下，无法进行工业化。因此有必要提供一种负极浆料既可以在更薄的铜箔上涂布，又同时保持涂布可以高效且可靠地进行。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种能够在薄的铜箔基材上进行高效涂布同时效果较好的负极浆料及其制备方法。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种负极浆料，以重量份计，所述负极浆料包括：根据一种实施方式，所述尿素的重量份优选为2～3重量份。根据一种实施方式，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠，所述导电剂选自Super-P、碳纳米管、Ks-6中的至少一种，所述负极活性碳材料为石墨或掺入硅碳材料的石墨，所述粘结剂为聚丙烯酸或丁苯橡胶。优选地，所述导电剂为Super-P。所述负极活性碳材料可以为石墨；也可以为掺有一定比例硅碳材料的石墨，例如，以石墨重量计，掺有20wt％以下(例如5～20wt％)的碳硅材料。根据一种实施方式，采用石墨作为负极活性材料时，所述粘结剂优选为丁苯橡胶。根据另一种实施方式，采用掺有碳硅材料的石墨作为负极活性材料时，所述粘结剂优选为聚丙烯酸。根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供了根据本专利技术第一方面所述的负极浆料的制备方法，包括：a)将1～1.5重量份的增稠剂与100重量份的水混合得到第一混合物；b)将100重量份的负极活性碳材料和0.5～2重量份的导电剂混合得到第二混合物；c)将40～60重量份所述步骤a)制备的第一混合物、所述第二混合物和6～10重量份的水混合得到第三混合物；d)向第三混合物中加入所述步骤a)制备剩余的所述第一混合物、6～10重量份的水和1～5重量份的尿素，得到第四混合物；e)将1.5～2.5重量份的粘结剂、所述第四混合物混合得到负极浆料。根据一种实施方式，所述尿素的重量份优选为2～3重量份。所述增稠剂、导电剂、负极活性碳材料、粘结剂如上所限定。根据一种实施方式，所述步骤a)～e)中的混合采用机械搅拌或高速分散器进行。当采用机械搅拌时，搅拌速率可为10～30rpm。当采用高速分散器时，高速分散头的转速可为500rpm～2500rpm。本领域技术人员可根据具体需要选择合适的搅拌方式及搅拌程度。根据本专利技术的第三方面，本专利技术提供了一种包括负极集电体和所述负极浆料在金属箔上形成的涂层的负极。所述金属箔通常为铜箔，也可以是其他合适的金属箔。根据本专利技术的第四方面，本专利技术提供了一种包括由所述负极形成的锂离子电池。本专利技术的负极浆料通过加入一定量的尿素，使浆料的粘度和均匀性等性质在涂覆中保持稳定，因而能够在不降低涂布效率的情况下涂布在更薄的集电体基材上，而不会引起涂层的开裂或造成集电体基材损坏。因此，本专利技术的负极浆料在原有涂覆工艺下使更薄的集电体的使用成为可能，并由于减少了基材的重量和厚度，从而提高了电池能量密度，减轻了电池的重量减小了电池的体积。附图说明图1为测试例1的粘度测试结果；图2为测试例3中实施例制备的负极浆料涂布后的照片；图3为测试例3中对比例制备的负极浆料涂布后的照片；图4为测试例3中实施例制备的负极浆料涂布后的100倍的显微照片；图5为测试例3中对比例制备的负极浆料涂布后的100倍的显微照片；图6为测试例4中负极浆料涂布后的剥离强度结果。具体实施方式以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所提供的实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。另外，以下所提供的实施例是用于实施本专利技术的部分实施例，而非提供实施本专利技术的全部实施例，在不冲突的情况下，本专利技术实施例记载的技术方案可以任意组合的方式实施。需要说明的是，本文所涉及的术语“第一\第二\第三\第四”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三\第四”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序或同时进行，以使这里描述的本专利技术的实施方式能够以除了在这里描述的那些以外的顺序实施。例如本专利技术的制备负极浆料的方法中，步骤a)和步骤b)可以按任意顺序或同时进行。具体的顺序及变形方案是本领域技术人员根据实际需要可以确定的。实施例负极浆料(添加尿素)的制备步骤1)使0.75kg羧甲基纤维素钠和50kg去离子水混合，首先向60L打胶机中进行打胶，具体方法如下：首先加入50kg去离子水，加入0.75kg羧甲基纤维素钠，在25rpm的公转搅拌速度下，在2100rpm的分散转速下，搅拌180分钟；步骤2)使50kg石墨和0.5kgSuper-P混合，具体方法如下：首先向100L搅拌罐中加入20kg石墨，再加入Super-P，在20rpm的公转搅拌速度下搅拌20分钟；然后，加入剩余的30kg石墨，在20rpm的公转搅拌速度下搅拌20分钟。步骤3)取30kg步骤1)中制得的混合物加入至步骤2)制得的混合物中，再加入4.8kg去离子水，在25rpm的公转搅拌速度下，在800rpm的分散转速下，搅拌60分钟。步骤4)将20.75kg步骤1)中制得的混合物加入至步骤3)制得的混合物中，然后加入3.2kg的去离子水，同时加入添加1.2kg尿素，在25rpm的公转搅拌速度下，在1200rpm的分散转速下，搅拌90分钟。步骤5)将1kg重量份的丁苯橡胶加入至步骤4)制得的混合物中，在25rpm的公转搅拌速度下，在1000rpm的分散转速下，搅拌60分钟，制得负极浆料。对比例负极浆料(不添加尿素)的制备除了在实施例1步骤4)中不使用尿素之外，以与实施例1的方式制备负极浆料。测试例1粘度测试分别对实施例和对比例的制备的负极浆料进行0h、2h、24h、48h后的粘度测试。结果如附图1所示。结果表明，添加尿素制备的负极浆料的24小时、48小时时的粘度基本稳定。测试例2稳定性测试分别对实施例和对比例的制备的负极浆料进行48h后的固含量测试。结果如下表1所示：含固量变化备注实施例0.35％添加尿素对比例0.2％不添加尿素结果表明，添加尿素和不含尿素的负极浆料的48小时时的固含量均在1％内，即均未出现颗粒团聚现象。测试例3涂布负极浆料后目测开裂情况分别对实施例和对比例的制备的负极浆料涂布在6μm厚铜箔基材上，在从机头至机尾的四节烘箱温度分别为88℃、95℃、95℃、92℃下，在风频分别为26Hz、29Hz、32Hz、30Hz下，单面涂覆量110g/m2，涂布速度为7m/min和5m/min的条件下，观察其开裂情况；停机后，对上述2种负极浆料涂布过程中在烘箱内停止走带，按照上述烘箱条件进行10min烘烤，观察其开裂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负极浆料，以重量份计，所述负极浆料包括：

【技术特征摘要】
1.一种负极浆料，以重量份计，所述负极浆料包括：2.根据权利要求1所述的负极浆料，其中，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠，所述导电剂选自Super-P、碳纳米管、Ks-6中的至少一种，所述负极活性碳材料为石墨或掺入硅碳材料的石墨，所述粘结剂为聚丙烯酸或丁苯橡胶。3.一种制备负极浆料的方法，其中，所述方法包括以下步骤：a)将1～1.5重量份的增稠剂与100重量份的水混合得到第一混合物；b)将100重量份的负极活性碳材料和0.5～2重量份的导电剂混合得到第二混合物；c)将40～60重量份所述步骤a)制备的第一混合物、所述第二混合物和6～10重量份的水混合得到第三混合物；d)向第三混合物中加入所述步骤a)制备的剩余的所述第一混合物、6～10重量份的水和1～5重量份的尿素，得到第四...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘升，李华，韩辉，
申请(专利权)人：中兴高能技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42