一种高粘结力负极极片及其制备方法、应用技术

本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，为解决传统锂离子电池负极极片无法兼顾高粘结性和高能量密度的问题，提供了一种高粘结力负极极片及其制备方法、应用，所述高粘结力负极极片，包括负极集流体，依次设置在负极集流体表面的第一负极薄膜和第二负极薄膜，以第一负极薄膜总质量为基准，所述第一负极薄膜中含有2～4wt％的粘结剂；以第二负极薄膜总质量为基准，所述第二负极薄膜中含有0.5～1.5wt％的粘结剂。本发明专利技术的高粘结力负极极片基于双层涂覆结构，能够兼顾高粘结性和高能量密度。够兼顾高粘结性和高能量密度。够兼顾高粘结性和高能量密度。

【技术实现步骤摘要】
一种高粘结力负极极片及其制备方法、应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种高粘结力负极极片及其制备方法、应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为可充电电池，具有重量轻、能量密度高、无污染、无记忆效应、使用寿命长等优点，目前被广泛应用于新能源汽车。随着锂离子电池能量密度的不断提高，负极片上面密度越来越高(>120g/m2，单面)，极片越来越厚。现有技术方案是将均一的负极浆料一次性涂布到集流体上，烘干后得到负极片。
[0003]采用一次性涂布得到的负极极片，如果粘结剂比例低，粉料与集流体粘附较差，容易从集流体上脱落。而如果提高浆料中粘结剂含量，则会减小负极活性物质含量比例，而且由于粘结剂导电能力差，过多粘结剂会增大极片内阻，不利于能量密度的提升。
[0004]中国专利文献上公开了“负极极片及电池”，其申请公布号为CN 108847489A，该专利技术的负极极片所负载的负极活性材料包括石墨，且所述负极极片满足：0.27≤P
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1.1/G+2/VOI≤1.3，其中，P为负极膜片的孔隙率，G为负极活性材料的石墨化度，VOI为负极膜片的OI值。本专利技术的电池能兼具循环寿命长、能量密度高以及动力学性能优异的特点。但是，该专利技术的负极极片存在着负极活性材料粘结力差、易脱落的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了克服传统锂离子电池负极极片无法兼顾高粘结性和高能量密度的问题，提供了一种具有较高能量密度的高粘结力负极极片。
[0006]本专利技术还提供了一种高粘结力负极极片的制备方法，操作简单，对设备无特殊要求，易于产业化。
[0007]本专利技术还提供了一种高粘结力负极极片在锂离子电池中的应用。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种高粘结力负极极片，包括负极集流体(铜箔)，依次设置在负极集流体表面的第一负极薄膜和第二负极薄膜，以第一负极薄膜总质量为基准，所述第一负极薄膜中含有2～4wt％的粘结剂；以第二负极薄膜总质量为基准，所述第二负极薄膜中含有0.5～1.5wt％的粘结剂。
[0009]本专利技术的高粘结力负极极片基于双层涂覆结构，底层第一负极薄膜与负极集流体直接接触，由于该层中粘结剂比例高，与负极集流体的粘结力强，有效防止了极片上料层的脱落；第二负极薄膜中粘结剂比例较低，有利于离子和电子扩散，同时负极片中总的粘结剂比例并不高，负极活性物质含量比例仍然较高，有利于能量密度的提升。本专利技术的负极极片能够有效提高负极粉料与集流体的粘结力，防止高面密度情况下，负极粉料与集流体的剥离，能够兼顾高粘结性和高能量密度。
[0010]作为优选，所述第一负极薄膜的厚度为10～30μm；所述第二负极薄膜的厚度大于
改性，有效提高钛酸锂的导电性和嵌锂能力，提高锂离子电池在高倍率下的性能；对双层涂覆结构的负极活性物质做了限定，在两个双层涂覆结构之间形成大量的锂离子迁移路径，减少电解质中锂离子嵌入锂离子电池的负极的阻碍，增加嵌入面积，提高负极的动力学性能；(3)制备方法，操作简单，对设备无特殊要求，易于产业化；(4)利用本专利技术的高粘结力负极极片制得的锂离子电池具有优异的电化学循环性能，具有广阔的应用前景。
附图说明
[0021]图1是本专利技术高粘结力负极极片的结构示意图。
[0022]图中：负极集流体1，第一负极薄膜2，第二负极薄膜3。
具体实施方式
[0023]下面通过具体实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。
[0024]在本专利技术中，若非特指，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
[0025]实施例1如图1所示，一种高粘结力负极极片，包括负极集流体1，依次设置在负极集流体表面的厚度为20μm的第一负极薄膜2和厚度为40μm第二负极薄膜3，以第一负极薄膜总质量为基准，第一负极薄膜中含有3wt％的粘结剂；以第二负极薄膜总质量为基准，第二负极薄膜中含有1.0wt％的粘结剂。
[0026]第一负极薄膜由导电剂SP，聚偏氟乙烯(PVDF)和g-C3N4改性钛酸锂组成；g-C3N4改性钛酸锂的制备方法为：(a)将尿素和钛酸锂按照质量比1：0.8混合均匀后，置于有盖的坩埚中，并在马弗炉中580℃下加热6～8h，升温速率为2.5℃/min，得到g-C3N4@钛酸锂；(b)将g-C3N4@钛酸锂和镁粉按照质量比1：0.25，在氩气条件下，于630℃下加热15min，冷却后，用去离子水洗涤2次，干燥后得g-C3N4改性钛酸锂。
[0027]第二负极薄片由g-C3N4改性钛酸锂，聚偏氟乙烯(PVDF)和碳纳米管组成；该高粘结力负极极片的制备方法，包括以下步骤：(1)将导电剂SP，聚偏氟乙烯(PVDF)和g-C3N4改性钛酸锂按照质量比1:3:96加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)，混合均匀，得到第一负极浆料，将第一负极浆料涂布到负极集流体表面，烘干，形成第一负极薄膜；(2)将碳纳米管，聚偏氟乙烯(PVDF)和g-C3N4改性钛酸锂按照质量比1:1:98加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，混合均匀，得到第二负极浆料，将第二负极浆料涂布到第一负极薄膜表面，烘干，形成第二负极薄膜，即得高粘结力负极极片。
[0028]实施例2如图1所示，一种高粘结力负极极片，包括负极集流体1，依次设置在负极集流体表面的厚度为30μm的第一负极薄膜2和厚度为40μm第二负极薄膜3，以第一负极薄膜总质量为基准，第一负极薄膜中含有2wt％的粘结剂；以第二负极薄膜总质量为基准，第二负极薄膜中
含有1.5wt％的粘结剂。
[0029]第一负极薄膜由导电剂C50，聚偏氟乙烯(PVDF)和g-C3N4改性钛酸锂组成；g-C3N4改性钛酸锂的制备方法为：(a)将尿素和钛酸锂按照质量比1：0.5混合均匀后，置于有盖的坩埚中，并在马弗炉中550℃下加热8h，升温速率为3℃/min，得到g-C3N4@钛酸锂；(b)将g-C3N4@钛酸锂和镁粉按照质量比1：0.5)，在氩气条件下，于650℃下加热10min，冷却后，用去离子水洗涤3次，干燥后得g-C3N4改性钛酸锂。
[0030]第二负极薄片由g-C3N4改性钛酸锂，聚偏氟乙烯(PVDF)和石墨烯组成；该高粘结力负极极片的制备方法，包括以下步骤：(1)将导电剂C50，聚偏氟乙烯(PVDF)和g-C3N4改性钛酸锂按照质量比1:2:97加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，混合均匀，得到第一负极浆料，将第一负极浆料涂布到负极集流体表面，烘干，形成第一负极薄膜；(2)将石墨烯，聚偏氟乙烯(PVDF)和g-C3N4改性钛酸锂按照质量比1:1.5:97.5加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，混合均匀，得到第二负极浆料，将第二负极浆料涂布到第一负极薄膜表面，烘干，形成第二负极薄膜，即得高粘结力负极极片。
[0031]实施例3如图1所示，一种高粘结力负极极片，包括负极集流体1，依次设置在负本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高粘结力负极极片，其特征在于，包括负极集流体，依次设置在负极集流体表面的第一负极薄膜和第二负极薄膜，以第一负极薄膜总质量为基准，所述第一负极薄膜中含有2～4wt％的粘结剂；以第二负极薄膜总质量为基准，所述第二负极薄膜中含有0.5～1.5wt％的粘结剂。2.根据权利要求1所述的一种高粘结力负极极片，其特征在于，所述第一负极薄膜的厚度为10～30μm；所述第二负极薄膜的厚度大于30μm。3.根据权利要求1所述的一种高粘结力负极极片，其特征在于，所述第一负极薄膜和第二负极薄片均由导电剂，粘结剂和负极活性物质组成。4.根据权利要求3所述的一种高粘结力负极极片，其特征在于，所述第一负极薄膜和第二负极薄膜中所用负极活性物质选自石墨、硅碳、硅氧、钛酸锂和g-C3N4改性钛酸锂中的一种。5.根据权利要求4所述的一种高粘结力负极极片，其特征在于，所述g-C3N4改性钛酸锂的制备方法为：(a)将尿素和钛酸锂按照质量比1：(0.5～1)混合均匀后，置于有盖的坩埚中，并在马弗炉中550～600℃下加热6～8h，升温速率为2.5～3℃/m...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，张志剑，宋明，饶绍建，
申请(专利权)人：万向集团公司，
类型：发明
国别省市：