电池负极浆料及其制备方法、锂离子电池负极片及锂离子电池技术

本发明专利技术提供电池负极浆料及其制备方法、锂离子电池负极片及锂离子电池，其中电池负极浆料的制备方法包括：将负极活性物质、导电剂和润湿助剂进行搅拌，得到第一浆料；加入分散剂于所述第一浆料进行搅拌，得到第二浆料；及加入粘结剂于所述第二浆料进行搅拌，得到所述电池负极浆料。该方法可提高浆料均匀性，降低活性物质损失，工艺简单，普适性高，具有良好的工业应用前景。业应用前景。业应用前景。

【技术实现步骤摘要】
电池负极浆料及其制备方法、锂离子电池负极片及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及电池
，具体涉及一种电池负极浆料及其制备方法、锂离子电池负极片及锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池是一种可循环使用的储能设备，也被称为锂离子二次电池，主要由正极、负极、隔膜和电解液体系组成。这种电池的特点是相比较其他一次电池而言能量密度高，没有记忆效应以及低的自放电。从锂离子电池的发展趋势来看，石墨类或者石墨复合类负极材料使用水系粘结剂替代PVDF等油性粘结剂，不仅节约成本，对环境友好，而且性能稳定，甚至更好。
[0003]目前商业化应用最多的水系粘结剂体系是羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶(CMC+SBR)体系。例如，CN105336957B、CN109638287A、CN108598404A、CN106486643A和CN107749460A等均公开了采用这种水系粘结剂体系的负极浆料。然而，电池浆料的好坏对电池性能的影响超过50％，也就是说浆料制作工艺的优劣比材料本身对电池性能的影响还要大。所以区分不同材料的电池性能，需要在保证浆料性质一致的基础上进行，不然没有意义。
[0004]以上所提到的专利中所公开的浆料配置过程或多或少都存在一些缺陷，例如：操作条件包括添加物料的顺序比较固定，需要的样品质量一般比较多，制浆工艺不够灵活，调节空间不大；采用抽真空或者添加消泡剂的方式消除水性粘结体系加入后高速搅拌黏稠浆料时产生的大量气泡，但是抽真空容易瞬间增加大量气泡，浆料发泡造成材料损失或者操作受阻；活性物质和导电剂是疏水物质，直接和水性粘结剂体系接触，分散性不好，容易起泡。
[0005]为此，亟需一种新的锂离子电池负极浆料的制备方法，以解决现有技术中存在的种种问题。
[0006]需注意的是，前述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本专利技术的背景理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0007]本专利技术的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种电池负极浆料及其制备方法，以及采用该电池负极浆料的锂离子电池负极片及锂离子电池，以解决现有电池负极浆料制备过程中活性物质损失大、浆料均匀性差，导致所得电池负极浆料性能降低，进而影响锂离子电池性能的问题。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]本专利技术提供一种电池负极浆料的制备方法，包括：将负极活性物质、导电剂和润湿助剂进行搅拌，得到第一浆料；加入分散剂于第一浆料进行搅拌，得到第二浆料；及加入粘结剂于第二浆料进行搅拌，得到电池负极浆料。
[0010]根据本专利技术的一个实施方式，得到第一浆料的搅拌包括：将负极活性物质和导电剂进行初级搅拌，得混合粉料；加入润湿助剂于混合粉料进行二级搅拌，得第一浆料；其中，初级搅拌在环境相对湿度>65％的条件下，以公转10rpm～60rpm的速度混合搅拌10min～30min；二级搅拌是以公转10rpm～80rpm的速度混合搅拌10min～30min。
[0011]根据本专利技术的一个实施方式，得到第二浆料的搅拌包括：对分散剂与第一浆料依次进行三级搅拌和四级搅拌，其中四级搅拌的速度大于三级搅拌的速度。
[0012]根据本专利技术的一个实施方式，三级搅拌的公转速度为20rpm～60rpm，搅拌时间为0.5h～1h；四级搅拌的公转速度为10rpm～60rpm，自转速度为600rpm～950rpm，搅拌时间为2h～3h。
[0013]根据本专利技术的一个实施方式，粘结剂与第二浆料的搅拌为五级搅拌，五级搅拌的速度小于四级搅拌的速度。
[0014]根据本专利技术的一个实施方式，五级搅拌的公转速度为10rpm～60rpm，自转速度为400rpm～700rpm，搅拌时间为1h～2h。
[0015]根据本专利技术的一个实施方式，润湿助剂选自N-甲基吡咯烷酮、乙醇、异丙醇、丙二醇和正辛醇的一种或多种。
[0016]根据本专利技术的一个实施方式，负极活性物质选自天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳、硅碳复合材料和硅纳米材料中的一种或多种，负极活性物质的粒径D
50
为8μm～17μm，导电剂选自乙炔炭黑、导电炭黑、导电石墨和碳纳米管的一种或多种。
[0017]根据本专利技术的一个实施方式，分散剂为羟甲基纤维素钠水溶胶，羟甲基纤维素钠水溶胶的固含量为1.0wt％～2.0wt％，羟甲基纤维素钠水溶胶常温下在60rpm时的粘度为1000mPa
·
s～5000mPa
·
s。
[0018]根据本专利技术的一个实施方式，粘结剂为丁苯橡胶乳液，粘结剂的固含量为10wt％～12wt％。
[0019]根据本专利技术的一个实施方式，电池负极浆料中各物质的固含量质量百分比为：活性物质为80％～96％，导电剂为1％～10％，润湿助剂为0.1％～1％，分散剂为1％～6％，粘结剂为1.5％～6％。
[0020]本专利技术的第二个方面提供一种电池负极浆料，采用上述制备方法制得。
[0021]根据本专利技术的一个实施方式，电池负极浆料在23
±
2℃的温度下，粘度为3500mPa
·
s～5500mPa
·
s。
[0022]本专利技术的第三个方面提供一种锂离子电池负极极片，包括负极集流体和形成于负极集流体表面的活性材料层，活性材料层的浆料采用前述的电池负极浆料。
[0023]根据本专利技术的一个实施方式，电池负极极片的面密度为4mg/cm2～15mg/cm2。
[0024]本专利技术的第四个方面提供一种锂离子电池，包括前述的锂离子电池负极极片。
[0025]由上述技术方案可知，本专利技术的有益效果在于：
[0026]本专利技术提出的电池负极浆料的制备方法，通过调整加料顺序，可使样品适应性更强，样品量少时可有效减少样品损失。此外本专利技术还采用多步骤变速搅拌的方式提高浆料的均匀性，实现了浆料的良好分散，活性物质量多量少都可以适应，并且在活性物质较少时能进一步减少浆料的损失，该方法工艺简单，普适性高，具有良好的工业应用前景。
附图说明
[0027]以下附图用于提供对本专利技术的进一步理解，并构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。
[0028]图1为本专利技术一个实施方式的电池负极浆料的制备工艺流程图；
[0029]图2为实施例2的电池前三周0.2C恒流充放电曲线图；
[0030]图3为对比例2的电池前三周0.2C恒流充放电曲线图；
[0031]图4为实施例2和对比例2的电池循环稳定性曲线对比图。
具体实施方式
[0032]以下内容提供了不同的实施例或范例，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。当然，这些仅仅是范例，而非意图限制本专利技术。在本专利技术中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池负极浆料的制备方法，其特征在于，包括：将负极活性物质、导电剂和润湿助剂进行搅拌，得到第一浆料；加入分散剂于所述第一浆料进行搅拌，得到第二浆料；及加入粘结剂于所述第二浆料进行搅拌，得到所述电池负极浆料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述得到第一浆料的搅拌包括：将所述负极活性物质和导电剂进行初级搅拌，得混合粉料；加入润湿助剂于所述混合粉料进行二级搅拌，得所述第一浆料；其中，所述初级搅拌在环境相对湿度>65％的条件下，以公转10rpm～60rpm的速度混合搅拌10min～30min；所述二级搅拌是以公转10rpm～80rpm的速度混合搅拌10min～30min。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述得到第二浆料的搅拌包括：对所述分散剂与所述第一浆料依次进行三级搅拌和四级搅拌，其中所述四级搅拌的速度大于所述三级搅拌的速度。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述三级搅拌的公转速度为20rpm～60rpm，搅拌时间为0.5h～1h；所述四级搅拌的公转速度为10rpm～60rpm，自转速度为600rpm～950rpm，搅拌时间为2h～3h。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂与所述第二浆料的搅拌为五级搅拌，所述五级搅拌的速度小于所述四级搅拌的速度。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述五级搅拌的公转速度为10rpm～60rpm，自转速度为400rpm～700rpm，搅拌时间为1h～2h。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述润湿助剂选自N-甲基吡咯烷酮、乙醇、异丙醇、丙二醇和正辛醇的一种或多种。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述负极活性物质选自天然石墨、人造石墨、软...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂志强，彭茜，林伟国，史春风，谢婧新，宗明生，荣峻峰，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：