负极材料及基于该负极材料的低温电池制造技术

本发明专利技术公开了一种负极材料及基于该负极材料的低温电池，负极材料按质量百分比计，包括：55~95wt%的石墨和5~45wt%的硬碳，所述石墨的粒径分布为中粒径D50为3~10μm，最小粒径Dmin≥0.1μm，最大粒径Dmax≤46μm，硬碳的粒径分布为中粒径D50为3~10μm，最小粒径Dmin>0.1μm，最大粒径Dmax≤36μm。本发明专利技术通过限定负极材料中石墨和硬碳的粒径来提升电池的低温放电性能，延长了电池的使用寿命，使其能更好的用于低温环境中。好的用于低温环境中。好的用于低温环境中。

【技术实现步骤摘要】
负极材料及基于该负极材料的低温电池


[0001]本专利技术属于锂电池
，具体来说涉及一种负极材料及基于该负极材料的低温电池。

技术介绍

[0002]中国幅员辽阔，南北气候存在显著的差异，特别是在温度方面，北方寒冷的冬季气温往往会下降到
‑
30℃，因此开发适合低温环境下使用的锂离子电池非常必要。除低温性能外，电池需要兼顾存储、寿命和安全等多方面性能。
[0003]为了改善石墨材料低温充电易析锂、循环寿命差的缺点，人们在石墨负极中加入一定比例的硬碳材料，硬碳负极材料层间距比石墨大，且以多种方式存储锂，更适宜在低温充放电时使用，但没有进一步阐述材料物性对电池性能的影响。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种负极材料。
[0005]本专利技术的另一目的是提供基于上述负极材料的负极片。
[0006]本专利技术的另一目的是提供一种包括所述负极材料的低温电池。
[0007]本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现的。
[0008]一种负极材料，按质量百分比计，包括：55~95wt%的石墨和5~45wt%的硬碳，所述石墨的粒径分布为中粒径D50为3~10μm，最小粒径Dmin≥0.1μm，最大粒径Dmax≤46μm，硬碳的粒径分布为中粒径D50为3~10μm，最小粒径Dmin>0.1μm，最大粒径Dmax≤36μm。
[0009]在上述技术方案中，所述石墨的中粒径D50为5μm，最小粒径Dmin为≥0.5μm，最大粒径Dmax为≤10μm；所述硬碳的中粒径D50为5μm，最小粒径Dmin为≥0.5μm，最大粒径Dmax为≤10μm。
[0010]一种负极片，包括：负极集流体以及其上的负极活性物质层，所述负极活性物质层包括所述负极材料。
[0011]在上述技术方案中，所述负极集流体为Cu箔。
[0012]在上述技术方案中，所述负极活性物质层还包括：负极导电剂和负极粘结剂，所述负极材料为负极活性物质层的80~98wt%，所述负极导电剂为负极活性物质层的1~19wt%，所述负极粘结剂为负极活性物质层的1~10wt%。
[0013]在上述技术方案中，所述负极导电剂为Super P、KS6、VGCF和CNTS中的一种或多种的混合物，所述负极粘结剂为PVDF或混合粘结剂，所述混合粘结剂为SBR和羧甲基纤维素钠的混合物。
[0014]在上述技术方案中，所述羧甲基纤维素钠小于负极活性物质层的5wt%。
[0015]一种包括所述负极材料的低温电池。
[0016]在上述技术方案中，所述低温电池的正极活性物质为锂过渡金属氧化物，所述锂过渡金属氧化物为Li
a
Ni
x
Co
y
Mn
z
M
(1
‑
x
‑
y
‑
z)
O2，其中，1.0≤a≤1.3，0<x<1，0<y<1，0≤z<1，M为
Mg、Cr、Ti、Al和/或Cu。
[0017]在上述技术方案中，所述低温电池的正极片包括：正极集流体以及其上的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括：80~97wt%的所述锂过渡金属氧化物、2~19wt%的正极导电剂和1~10wt%的正极粘结剂，所述正极导电剂为Super P、KS6、VGCF和CNTS中的一种或多种的混合物，所述正极粘结剂为PVDF。
[0018]在上述技术方案中，所述正极集流体为Al箔。
[0019]本专利技术通过限定负极材料中石墨和硬碳的粒径来提升电池的低温放电性能，延长了电池的使用寿命，使其能更好的用于低温环境中。石墨和硬碳的中粒径D50为3~10μm，优选为中粒径D50为5μm，粒径较小，相比大颗粒可以进一步的提升低温性能。材料的粒度分布集中，石墨的最小粒径Dmin≥0.1μm，硬碳的最小粒径Dmin>0.1μm,优选为最小粒径Dmin为≥0.5μm；硬碳的最大粒径Dmax≤36μm，石墨的最大粒径Dmax≤46μm，石墨的最大粒径Dmax优选为≤10μm，硬碳的最大粒径Dmax优选为≤10μm，没有0.5μm以下的细粉可以提升电芯的高温存储和循环性能。
附图说明
[0020]图1为实施例1~3以及对比例1所得负极材料组装成低温电池后获得的容量保持率；图2为实施例1~3以及对比例1所得负极材料组装成低温电池后获得的容量保持率和容量恢复率；图3为实施例8所得负极材料组装成低温电池后获得的放电曲线；图4为实施例8所得负极材料组装成低温电池后获得的循环性能曲线。
具体实施方式
[0021]下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案。
[0022]实施例1~3、对比例1一种负极材料，按质量百分比计，包括：80wt%的石墨和20wt%的硬碳，石墨和硬碳的中粒径D50、最小粒径Dmin以及最大粒径Dmax如表1所示。
[0023]表1实施例4~6一种负极材料，按质量百分比计，包括：80wt%的石墨和20wt%的硬碳，石墨和硬碳
的中粒径D50、最小粒径Dmin以及最大粒径Dmax如表2所示。
[0024]表2实施例7~9一种负极材料，按质量百分比计，包括：80wt%的石墨和20wt%的硬碳，石墨和硬碳的中粒径D50、最小粒径Dmin以及最大粒径Dmax如表3所示。
[0025]表3一种低温电池，包括：负极片、正极片、隔膜和电解液，其中，隔膜的型号为UP3085，购买自日本宇部，电解液购买自广州天赐高新材料股份有限公司，型号为TC
‑
E201。
[0026]负极片包括：负极集流体以及其上的负极活性物质层，负极集流体为Cu箔，负极活性物质层包括：实施例1~9以及对比例1中一种负极材料、负极导电剂和负极粘结剂，负极材料为负极活性物质层的92wt%，负极导电剂为负极活性物质层的4wt%，负极粘结剂为负极活性物质层的4wt%，负极导电剂为Super P，负极粘结剂为SBR和羧甲基纤维素钠（CMC），按质量份数计，SBR和羧甲基纤维素钠的比为2:1。
[0027]上述负极片的制备方法，包括：将负极材料、负极导电剂、负极粘结剂和水混合均匀，得到负极浆料，将负极浆料以宽154mm的方式，按11mg/cm2重量涂布于10μm厚的负极集流体上，105℃干燥3min，以1.2g/cm3的方式进行辊压，90℃真空干燥10h除去水分，在负极集流体上得到负极活性物质层，即得到负极片，其中，按质量份数计，水为负极材料、负极导电剂和负极粘结剂的82%。
[0028]正极片包括：正极集流体以及其上的正极活性物质层，正极集流体为15μm厚的 Al箔，正极活性物质层包括：93.5wt%的锂过渡金属氧化物、4wt%的正极导电剂和2.5wt%的正极粘结剂，正极导电剂为Super P，正极粘结剂为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极材料，其特征在于，按质量百分比计，包括：55~95wt%的石墨和5~45wt%的硬碳，所述石墨的粒径分布为中粒径D50为3~10μm，最小粒径Dmin≥0.1μm，最大粒径Dmax≤46μm，硬碳的粒径分布为中粒径D50为3~10μm，最小粒径Dmin>0.1μm，最大粒径Dmax≤36μm。2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述石墨的中粒径D50为5μm，最小粒径Dmin为≥0.5μm，最大粒径Dmax为≤10μm；所述硬碳的中粒径D50为5μm，最小粒径Dmin为≥0.5μm，最大粒径Dmax为≤10μm。3.一种负极片，其特征在于，包括：负极集流体以及其上的负极活性物质层，所述负极活性物质层包括权利要求1或2所述的负极材料。4.根据权利要求3所述的负极片，其特征在于，所述负极集流体为Cu箔。5.根据权利要求4所述的负极片，其特征在于，所述负极活性物质层还包括：负极导电剂和负极粘结剂，所述负极材料为负极活性物质层的80~98wt%，所述负极导电剂为负极活性物质层的1~19wt%，所述负极粘结剂为负极活性物质层的1~10wt%。6.根据权利要求5所述的负极片，其特征在于，所述负极导电剂为Super P、KS6、VGCF和CNTS中的一种或多种的混合物，所述负极粘结剂为PVDF...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴东，宋文娥，许国峰，李文升，刘攀，
申请(专利权)人：天津蓝天太阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：