一种浆料分散体系、负极浆料及锂离子电池制造技术

本发明专利技术属于电池领域，更具体地涉及一种新型浆料分散体系、负极浆料及锂离子电池。所述新型浆料分散体系包含导电剂、溶剂和添加剂，所述添加剂含有芳环，且所述芳环中含有的环的数量为1‑3个。本发明专利技术还提供了一种包含所述新型浆料分散体系和活性物质的负极浆料，并且提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极、负极、电解液及隔离膜，所述负极包含负极膜片和集流体，所述负极膜片由所述负极浆料涂覆在所述集流体上形成。采用了本发明专利技术提供的浆料分散体系的负极浆料分散性、流变性、均一性和稳定性均得到提高，从而使负极浆料具备均匀的导电率及合适的黏度，提高了锂离子电池的首效和循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种浆料分散体系、负极浆料及锂离子电池
本专利技术属于电池领域，更具体地涉及一种新型浆料分散体系、负极浆料及锂离子电池。
技术介绍
动力电池是新能源汽车行业的核心。电池浆料是整个电池极片制备过程中的最关键的因素。电池浆料是由活性物质、粘结剂、导电剂通过搅拌均匀分散于溶剂中形成，属于典型的高粘稠的固-液两相悬浮体系。锂离子电池负极浆料要求必须均一、稳定，负极浆料材料包括：活性物质、粘结剂、导电碳和分散剂，这一系列物质的颗粒度大小不一，表面能也各有不同。负极浆料在制备过程中经常会出现浆料分散不均的问题，从而导致浆料的颗粒度明显增大，进而引起负极浆料堵滤芯和涂布颗粒划痕，涂布断带、冷压外观差、优率低等问题，更严重的还可能引起导电性能恶化、循环析锂的后果。目前，为解决负极浆料分散不均的问题，通常会有如下途径：(1)提高搅拌罐分散盘的转速，该方法可能在一定程度上改善浆料的分散情况，但是搅拌桨的机械剪切力使假塑体的浆料粘度迅速降低，导致浆料的稳定性降低，涂布也会出现缺陷。另外，该解决方法对浆料大颗粒的问题改善不明显；(2)对负极活性物质石墨表面进行改性，通过表面改性，可使石墨表面接枝极性官能团，改善石墨与水的浸润性，该方法确实可有效改善浆料的分散，但是由于改性石墨在客观上会增加电芯的成本，其应用的范围较窄。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种浆料分散体系、负极浆料及锂离子电池，该浆料分散体系使所述负极浆料中的活性物质和导电剂在溶剂中得到充分浸润，进一步提高负极浆料的固含量，进而改善锂离子电池的动力学性能。为达到上述目的，在本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种浆料分散体系，包含：导电剂、溶剂和添加剂，所述添加剂含有芳环，且所述芳环中含有的环的数量为1-3个。在本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种负极浆料，其包含：活性物质及本专利技术第一方面所述的浆料分散体系。在本专利技术的第三方面，本专利技术提供了一种锂离子电池，其包括：正极，负极，电解液及隔离膜，所述负极包含负极膜片和集流体，所述负极膜片由根据本专利技术的第二方面所述的负极浆料涂覆在所述集流体上形成。相比于现有技术，本专利技术至少包括如下所述的有益效果：本专利技术提供含有添加剂的浆料分散体系，所述添加剂含有芳环，且所述芳环中含有的环的数量为1-3个，通过该添加剂分子上的极性和非极性官能团与溶剂形成分子间作用力，芳环独特的平面结构可以使活性物质和导电剂在溶剂中得到充分浸润，大大降低浆料中导电剂粉料发生团聚的风险，显著缩短锂离子电池负极浆料的分散时间，同时可提高负极浆料的固含量，降低浆料涂布之后负极极片的反弹，改善锂离子电池的动力学性能，当添加剂的芳环数量为3个时，其分散的作用表现为性能最优，这是因为芳环之间形成大的离域体系，因而对于改善活性物质及导电剂的分散作用更加明显，但是芳环数量太多的话，容易造成添加剂溶解性的难度，因而综合考虑，芳环数量为3个时，其性能最优。值得说明的是当芳环数量小于3个时，也可以起到改善活性物质与导电剂的作用，达到本专利技术的目的。具体实施方式下面详细说明本专利技术第一方面的浆料分散体系、第二方面的负极浆料及第三方面的锂离子电池。首先说明本专利技术第一方面的浆料分散体系，浆料分散体系包含：导电剂、溶剂和添加剂，其中，所述添加剂含有芳环，且所述芳环中含有的环的数量为1-3个。要避免负极浆料分散不均、导电剂粉料团聚，所述浆料分散体系中的添加剂应能够使导电剂和溶剂能够充分浸润，并且与负极浆料的活性物质之间能够通过分子间作用力及表面结合力形成稳定的分散体系。专利技术人经过大量研究发现，当浆料分散体系中的添加剂含有芳环时，能够提供很好的平面结构，与负极导电剂粉料形成强结合，使得导电剂粉料在浆料中团聚之前先与添加剂优先结合，稳定均匀地分散在溶剂中，使负极浆料具备均匀的导电率及合适的黏度。更具体地，要使浆料分散体系中导电剂和添加剂在溶剂中分散均匀，所述添加剂所含环的数量不能过高，便于在促使达成均匀的物质颗粒度的同时提供最适宜的表面能，优选地，所述芳环中含有的环的数量为1-3个。当添加剂的芳环数量为3个时，其分散的作用表现为性能最优，这是因为芳环之间形成大的离域体系，因而对于改善活性物质及导电剂的分散作用更加明显，但是芳环数量太多的话，容易造成添加剂溶解性的难度，因而综合考虑，芳环数量为3个时，其性能最优。所述溶剂选自制备负极浆料的常用溶剂，如可以为水、醇、醚、酮、吡咯烷酮和酰胺类溶剂的一种或几种。进一步地，添加剂的化学结构对浆料分散体系的性能具有一定影响。该添加剂的化学结构中应具备一定的链式结构和一定的平面结构，并且该添加剂作为独立组分，必须具备化学性质稳定，能够在电解液中稳定存在的特性。优选地，所述添加剂含有通式Ⅰ结构所示的化合物，所述通式Ⅰ的结构如下：其中，R1、R2、R3和R4均选自-CH3，-CH2CH3，-CH＝CH2，-Ph，-OOCH2CH3，-OCH3，-OCH2CH3，-OPh，-OH和-COOH中的一种，n的取值为8-10。更优选地，所述通式Ⅰ结构所示的化合物，满足R1、R2、R3和R4均选自-OCH2CH3，-OPh，-OH和-COOH中的一种。更具体地，所述添加剂选自以下式1-12中的一种或几种：进一步地，导电剂的种类对浆料分散体系的性能具有一定影响，该导电剂的种类应能使其与添加剂上的芳环有更强的结合力，从而避免导电剂粉料之间在溶剂中团聚成大颗粒。优选地，所述导电剂选自导电炭、乙炔黑、Super-P、碳纳米管、炉黑、碳纤维、石墨、导电石墨、铜粉和镍粉中的一种或几种。进一步地，在所述浆料分散体系中加入适当量增稠剂，可以使浆料分散体系与活性物质混合之后得到的负极浆料的黏度更符合涂布窗口的黏度范围，同时，所述添加剂的特殊结构可以有效改善增稠剂在石墨表面的包覆，可以提高所得电芯的首效。优选地，所述浆料分散体系中还包括增稠剂，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠CMC。进一步地，所述添加剂在浆料分散体系中的添加量对浆料分散体系的性能具有较大影响，该添加剂的添加量太少则浆料中粉料还有发生部分团聚的可能，无法有效地避免所得负极的颗粒度不均一和极化现象，若该添加剂的添加量太多则会使浆料中导电剂的相对含量降低，从而降低负极的导电率。优选地，所述添加剂的含量为浆料分散体系总重量的0.01wt％-3wt％，优选为0.1wt％-2wt％。更进一步地，在具体实施例中，为了得到更符合涂布窗口的黏度范围，得到更好流变性的负极浆料，可以加入一定量的增稠剂进行调节，加入所述添加剂可以有效的改善增稠剂的用量，使得所述增稠剂用量大大减少，这是由于加入所述添加剂后，添加剂可以使得所述浆料一致性增强，浆料局部团聚减少，从而使得增稠剂的用量可以一定程度减少。优选地，所述增稠剂的含量为浆料分散体系总重量的0.1wt％-5wt％，优选为0.5wt％-2wt％。其次说明本专利技术第二方面的负极浆料，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种浆料分散体系，包含：/n导电剂；/n溶剂；和/n添加剂，其特征在于：所述添加剂含有芳环，且所述芳环中含有的环的数量为1-3个。/n

【技术特征摘要】
1.一种浆料分散体系，包含：
导电剂；
溶剂；和
添加剂，其特征在于：所述添加剂含有芳环，且所述芳环中含有的环的数量为1-3个。


2.根据权利要求1所述的浆料分散体系，其特征在于，所述添加剂含有通式Ⅰ结构所示的化合物，所述通式Ⅰ的结构如下：



其中，R1、R2、R3和R4均选自-CH3，-CH2CH3，-CH＝CH2，-Ph，-OOCH2CH3，-OCH3，-OCH2CH3，-OPh，-OH和-COOH中的一种，n的取值为8-10。


3.根据权利要求2所述的浆料分散体系，其特征在于，所述通式Ⅰ结构所示的化合物，满足R1、R2、R3和R4均选自-OCH2CH3，-OPh，-OH和-COOH中的一种。


4.根据权利要求1所述的浆料分散体系，其特征在于，所述导电剂选自导电炭、乙炔黑、Super-P、碳纳米管、炉黑、碳纤维、石墨、导电石墨、铜粉和镍粉中的一种或几种。


5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文，王星会，李吉蓉，郭超，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35