负极极片的制备方法、负极极片、电池及电子装置制造方法及图纸

本申请提供一种负极极片的制备方法，包括以下步骤：将增稠剂加入到溶剂中搅拌得到胶液；将硅基活性材料和导电剂干混得到第一混合物，其中，导电剂的表面含有-OH基团和-COOH基团；将粘结剂及胶液加入第一混合物中搅拌后加入溶剂搅拌得到第一浆料；将碳基活性材料、粘结剂及增稠剂加入溶剂中搅拌得到第二浆料；将第一浆料和第二浆料混合得到混合浆料；将混合浆料涂覆在负极集流体上，经干燥、冷压、裁切程序后即得到负极极片。采用本申请的制备方法，可制得硅基活性材料表面分布有足够多的导电剂的负极极片，进而大大提升负极极片的导电性能。本申请还提供负极极片及具有负极极片的电池及电子装置。池及电子装置。

【技术实现步骤摘要】
负极极片的制备方法、负极极片、电池及电子装置


[0001]本申请涉及电化学装置领域，尤其涉及一种负极极片的制 备方法及制得的负极极片及具有所述负极极片的电池及电子 装置。

技术介绍

[0002]锂离子电池因具有工作电压高、比容量大、自放电小、循 环寿命长、无记忆效应、环境友好等优点而广泛应用于消费类 电池、动力电池及储能电池等领域。其中，消费类电池及动力 电池对高容量、短充电时间等的需求不断增多，而电池能量密 度的高低对电池容量的影响非常重要。
[0003]硅基活性材料由于储量丰富，理论比容量可以达到 4200mAh/g，是高能量密度锂离子电池的理想负极活性材料。 然而，硅基活性材料本身导电性能差，且在循环过程体积膨胀 较大，颗粒间接触变大，导电性能进一步降低，从而限制了其 应用。传统解决思路是通过增加导电剂含量或调整浆料分散工 艺参数解决。然而，增加导电剂含量，提高了浆料加工难度同 时降低了活性物质含量，降低了电池的能量密度；调整浆料的 分散工艺参数并不能明显提升硅基活性材料的导电性能。因 此，开发一种制备硅负极极片的方法，能有效提升硅负极导电 性能是目前的迫切需求。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，有必要提供一种能够有效提升导电性能的负极 极片的制备方法。
[0005]另外，还有必要提供一种具有较高导电性能的负极极片。
[0006]另外，还有必要提供一种包括上述负极极片的电池。
[0007]另外，还有必要提供一种包括上述电池的电子装置。
[0008]本申请提供一种负极极片的制备方法，包括以下步骤：将 增稠剂加入到第一溶剂中搅拌均匀，得到胶液；将硅基活性材 料和导电剂按比例干混并搅拌均匀，得到第一混合物，其中， 导电剂的表面含有-OH基团和-COOH基团；将粘结剂及胶液 按比例加入第一混合物中搅拌混合均匀，得到第二混合物；将 第二溶剂加入第二混合物中搅拌混合均匀，得到第一浆料；将 碳基活性材料、粘结剂及增稠剂按比例加入第三溶剂中搅拌捏 合均匀，得到第二浆料；将第一浆料和第二浆料混合并搅拌均 匀，得到混合浆料；将混合浆料涂覆在负极集流体上，经干燥、 冷压、裁切程序后即得到负极极片，其中，导电剂包括分布于 硅基活性材料表面的第一部分导电剂以及分布于碳基活性材 料表面的第二部分导电剂，第一部分导电剂与硅基活性材料的 面积比为A，第二部分导电剂与碳基活性材料的面积比为B， A/B的范围为0.9≤A/B≤2.8。
[0009]本申请提供的负极极片的制备方法中，硅基活性材料和碳 基活性材料单独进行分散，且在分散硅基活性材料前通过干混 工艺将导电剂和硅基活性材料进行混合，促使导电剂吸附在硅 基活性材料的表面，进而降低了导电剂分散于碳基活性材料表 面的概率，从而使制得的负极极片中硅基活性材料表面能够分 布足够多的导电剂，大大提升了硅基
活性材料的导电性能，使 制得的负极极片能够具有较高的导电性能。
[0010]在一些实施例中，导电剂与硅基活性材料的质量比为 (0.01:99.99)～(10:90)。
[0011]在一些实施例中，制备得到第二浆料的步骤中，粘结剂与 碳基活性材料的质量比为(1：99)～(10：95)。
[0012]在一些实施例中，胶液的固含量为0.1％～10％，第一浆 料的固含量为15％～40％，第二浆料的固含量为55％～70％。
[0013]通过调节胶液的固含量，使得由增稠剂配置的胶液粘接力 可达到较佳值；通过调节第一浆料及第二浆料的固含量，使得 混合浆料的粘接力可达到较佳值。
[0014]在一些实施例中，碳基活性材料选自人造石墨、天然石墨、 软碳、硬碳及中间相碳微球中的一种或几种；硅基活性材料选 自硅碳复合物、纳米硅、氧化硅、氧化亚硅及含硅合金中的一 种或几种。
[0015]在一些实施例中，粘结剂选自聚乙烯醇、聚丙烯醇、聚胺 酯、聚酰胺-酰亚胺及聚丙烯酸中的一种或几种，增稠剂选自 羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素锂及羧甲基纤维素中的一种或 几种。
[0016]在一些实施例中，导电剂选自单壁碳纳米管、多壁碳纳米 管、改性碳纳米管、无定型碳、乙炔黑、炭黑及碳纤维中的一 种或几种。
[0017]本申请还提供一种负极极片，包括：集流体以及负极活性 物质层。负极活性物质层设置于集流体上。负极活性物质层包 括负极活性材料、粘结剂、增稠剂以及导电剂，导电剂的表面 含有-COOH基团和-OH基团，负极活性材料包括硅基活性材 料以及碳基活性材料，导电剂包括分布于硅基活性材料表面的 第一部分导电剂以及分布于碳基活性材料表面的第二部分导 电剂。其中，第一部分导电剂与硅基活性材料的面积比为A， 第二部分导电剂与碳基活性材料的面积比为B，A/B的的范围 为0.9≤A/B≤2.8。
[0018]本申请提供的负极极片的硅基活性材料表面分布有足够 多的导电剂，大大提升了硅基活性材料的导电性能，降低了负 极极片的电阻。
[0019]在一些实施例中，碳基活性材料选自人造石墨、天然石墨、 软碳、硬碳及中间相碳微球中的一种或几种；硅基活性材料选 自硅碳复合物、纳米硅、氧化硅、氧化亚硅及含硅合金中的一 种或几种。
[0020]在一些实施例中，粘结剂选自聚乙烯醇、聚丙烯醇、聚胺 酯、聚酰胺-酰亚胺及聚丙烯酸中的一种或几种，增稠剂选自 羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素锂及羧甲基纤维素中的一种或 几种。
[0021]在一些实施例中，导电剂选自单壁碳纳米管、多壁碳纳米 管、改性碳纳米管、无定型碳、乙炔黑、炭黑及碳纤维中的一 种或几种。
[0022]本申请还提供一种电池，包括上述任一种负极极片。由负 极极片制得的电池的阻抗较低、循环寿命较长。
[0023]本申请还提供一种电子装置，包括上述电池。
具体实施方式
[0024]下文中，对本申请进行详细说明。应当理解，在说明书和 所附权利要求中使用的术语不应被解释为限于一般和词典的 含义，而是在专利技术人被允许适当定义术语以进行最
佳解释的原 则的基础上基于与本申请的技术方面相对应的含义和概念来 解释。因此，说明书中所述的实施方案中所示的描述仅仅是用 于说明的目的的具体实施例，而不旨在显示本申请的所有技术 方面，并且应当理解，在提交本申请时可以对其完成多种可选 等价体和变体。
[0025]如本文中所使用，术语“约”用以描述及说明小的变化。当 与事件或情形结合使用时，所示术语可指代其中事件或情形精 确发生的例子以及其中事件或情形极近似发生的例子。举例来 说，当结合数值使用时，术语可指代小于或等于所述数值的
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10％的变化范围，例如小于或等于
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5％、小于或等于
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4％、 小于或等于
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3％、小于或等于
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2％、小于或等于
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1％、小于或 等于
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0.5％、小于或等于
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0.1％、或小于或等于
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将增稠剂加入到第一溶剂中搅拌均匀，得到胶液；将硅基活性材料和导电剂按比例干混并搅拌均匀，得到第一混合物，其中，所述导电剂的表面含有-OH基团和-COOH基团；将粘结剂及所述胶液按比例加入所述第一混合物中搅拌混合均匀，得到第二混合物；将第二溶剂加入所述第二混合物中搅拌混合均匀，得到第一浆料；将碳基活性材料、所述粘结剂及增稠剂按比例加入第三溶剂中搅拌捏合均匀，得到第二浆料；将所述第一浆料和所述第二浆料混合并搅拌均匀，得到混合浆料；将所述混合浆料涂覆在负极集流体上，经干燥、冷压、裁切程序后形成所述负极极片，其中，所述导电剂包括分布于所述硅基活性材料表面的第一部分导电剂以及分布于所述碳基活性材料表面的第二部分导电剂，所述第一部分导电剂与所述硅基活性材料的面积比为A，所述第二部分导电剂与所述碳基活性材料的面积比为B，A/B的范围为0.9≤A/B≤2.8。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电剂与所述硅基活性材料的质量比为(0.01:99.99)～(10:90)。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在制备得到第二浆料的步骤中，所述粘结剂与所述碳基活性材料的质量比为(1：99)～(10：95)。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述胶液的固含量为0.1％～10％，所述第一浆料的固含量为15％～40％，所述第二浆料的固含量为55％～70％。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳基活性材料选自人造石墨、天然石墨、软碳、硬碳及中间相碳微球中的一种或几种；所述硅基活性材料选自硅碳复合物、纳米硅、氧化硅、氧化亚硅及含硅合金中的一种或几种；所述粘结剂选自聚乙烯醇、聚丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄须啟，宋远卿，周丰，盛阳平，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：