一种负极材料及包含该负极材料的负极片制造技术

本发明专利技术提供一种负极材料及包含该负极材料的负极片。本发明专利技术通过控制负极材料粒度分布满足D

【技术实现步骤摘要】
一种负极材料及包含该负极材料的负极片


[0001]本专利技术属于锂离子电池领域，具体涉及一种负极材料及包含该负极材料的负极片。

技术介绍

[0002]近年来，随着锂离子电池能量密度不断提升，对于负极材料的使用压实密度逐渐加大，导致在长循环过程中电池的膨胀越来越大，最终导致电池界面破坏锂离子电池失效。因此有必要针对高能量密度电池的负极材料重新研究设计。

技术实现思路

[0003]为了改善现有负极材料组装得到的锂离子电池的能量密度低、在长循环过程中电池的膨胀率大的问题，本专利技术提供一种负极材料及包含该负极材料的负极片。本专利技术通过对石墨进行包覆处理得到所述负极材料，同时通过对负极材料粒径的调控，对负极片的负极活性物质层的厚度的调控，以及对负极片的负极活性物质层的(004)面的峰强和(110)面的峰强的比值(OI值)的调控，获得具有高能量密度和长循环性能的锂离子电池。
[0004]本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：
[0005]一种负极材料，所述负极材料为非晶碳包覆的石墨，所述负极材料的体积分布D
V99
与D
V50
的比值D
V99
/D
V50
为2～2.6。
[0006]根据本专利技术的实施方式，当D
V99
/D
V50
大于2.6时，组成的负极片在辊压过程中，大颗粒会由于过压导致负极片表面局部部位的孔隙分布不均匀，局部部位的嵌锂不均匀，进而影响颗粒膨胀不一致性，最终电池厚度会恶化，使得电池性能急剧下降；当D
V99
/D
V50
小于2时，所述负极材料的粒径分布太窄，所述负极材料的压实密度会明显降低，影响电池的能量密度。
[0007]根据本专利技术的实施方式，所述D
V99
/D
V50
采用粒度分析仪测试得到，具体的，采用激光粒度分析仪，如马尔文
‑
3000粒度测试仪测试分别测定所述负极材料的D
V99
与D
V50
，然后即可获得所述D
V99
/D
V50
。
[0008]根据本专利技术的实施方式，所述负极材料的D
V50
为9μm～15μm，例如为9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm或15μm。
[0009]根据本专利技术的实施方式，非晶碳层的厚度为50nm～70nm。
[0010]根据本专利技术的实施方式，所述负极材料在5吨压力下的粉末压实密度≥1.9g/cc。
[0011]本专利技术还提供上述负极材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0012]将焦炭与石油沥青混合，在惰性气氛中进行加热处理，造粒，反应产物冷却至室温，再于3000℃进行石墨化处理，制备得到所述负极材料。
[0013]根据本专利技术的实施方式，所述焦炭选自石油焦、煅后针状焦、生焦、沥青胶中的至少一种。
[0014]根据本专利技术的实施方式，所述焦炭的D
V50
为6μm～9μm。
[0015]根据本专利技术的实施方式，所述石油沥青的D
V50
为2μm～5μm。
[0016]根据本专利技术的实施方式，所述焦炭与石油沥青的质量比为(70～90):(30～10)。
[0017]根据本专利技术的实施方式，所述混合的时间为1小时～3小时。
[0018]根据本专利技术的实施方式，所述加热处理的温度为600℃～900℃，例如为700℃。
[0019]根据本专利技术的实施方式，所述加热处理的时间为12小时～18小时，例如为15小时。
[0020]根据本专利技术的实施方式，所述惰性气氛选自氮气、氩气中的至少一种。
[0021]本专利技术还提供一种负极片，所述负极片包括上述的负极材料。
[0022]根据本专利技术的实施方式，所述负极片包括负极集流体和涂覆在负极集流体一侧或两侧表面的负极活性物质层，所述负极活性物质层包括负极活性物质、导电剂和粘结剂，所述负极活性物质包括上述的负极材料。
[0023]根据本专利技术的实施方式，所述负极片的负极活性物质层的厚度满足以下关系式：D
V50
×
9.8≥负极活性物质层的厚度≥D
V99
×
3.4。所述负极活性物质层的厚度在此范围内时，由其组装的锂离子电池可以实现高的体积能量密度又能满足长循环低膨胀的要求。
[0024]根据本专利技术的实施方式，所述负极片在1.75g/cc压实下采用X射线衍射图谱测定得到的所述负极活性材料层的(004)面的峰强和(110)面的峰强的比值(OI值)为8～14。研究发现，若OI值大于14，电池的极片在厚度方向上膨胀过大，最终导致整个电池厚度变化大、性能失效。若OI值小于8，电池极片横向膨胀大会导致卷绕的电池出现S型变形、性能失效。
[0025]本专利技术还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括上述的负极材料和/或上述的负极片。
[0026]本专利技术的有益效果：
[0027]本专利技术提供了一种负极材料及包含该负极材料的负极片。本专利技术通过控制负极材料粒度分布满足D
V99
与D
V50
的比值D
V99
/D
V50
为2～2.6；通过设计适合与该粒径分布的最佳负极活性物质层的厚度(D
V50
×
9.8≥负极活性物质层的厚度≥D
V99
×
3.4)达到最优的极片设计，保证在高压实密度负极下颗粒完整性提升循环性能。控制合适的大颗粒的尺寸保证在高压实密度下局部过压导致的局部膨胀异常，既实现高的体积能量密度又能满足长循环低膨胀的要求。
具体实施方式
[0028]下文将结合具体实施例对本专利技术做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本专利技术，而不应被解释为对本专利技术保护范围的限制。凡基于本专利技术上述内容所实现的技术均涵盖在本专利技术旨在保护的范围内。
[0029]下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0030]制备例
[0031](1)负极材料的制备：
[0032]将D
V50
为6～9μm石油焦，D
V50
为3μm的石油沥青按照90:10(对应实施例1～21的负极材料)的质量比在混料机中预混2小时。并在700℃下进行热处理15小时，造粒，之后将反应产物冷却至室温，再于3000℃进行石墨化处理，通过分级机筛分出不同粒径范围的负极材
料，然后按照不同粒径颗粒混合后得到所需的D
V50
和D
V90
。
[0033]实施例1
‑
48
[0034](1)负极片制备：
[0035]将上述制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极材料，所述负极材料为非晶碳包覆的石墨，所述负极材料的体积分布D
V99
与D
V50
的比值D
V99
/D
V50
为2～2.6。2.根据权利要求1所述的负极材料，其中，所述负极材料的D
V50
为9μm～15μm。3.根据权利要求1或2所述的负极材料，其中，非晶碳层的厚度为50nm～70nm。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的负极材料，其中，所述负极材料在5吨压力下的粉末压实密度≥1.9g/cc。5.一种负极片，所述负极片包括权利要求1
‑
4任一项的负极材料。6.根据权利要求5所述的负极片，其中，所述负极片包括负极集...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春洋，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：