锂电池负极涂层组合物、负极极片的制备方法和锂电池技术

本发明专利技术公开了一种锂电池负极涂层组合物，所述锂电池负极涂层组合物包括负极活性物质，导电剂，粘接剂，还包括导电添加剂，所述导电添加剂为片状导电剂和条状导电剂的混合物，本发明专利技术由于在组合物中添加了片状导电剂以及条状导电剂，条状导电剂和片状导电剂可以在涂层内部相互交联，形成网状的结构，使烘干后的负极涂层中的粘接剂均匀分布在涂层内，涂层粘接力更强，DCR更低，本发明专利技术还提供了负极极片的制备方法和锂电池。方法和锂电池。方法和锂电池。

【技术实现步骤摘要】
锂电池负极涂层组合物、负极极片的制备方法和锂电池


[0001]本专利技术涉及锂电池领域，尤其涉及一种锂电池负极涂层组合物、负极极片的制备方法和锂电池。

技术介绍

[0002]主流的锂离子电池在电极制备过程的涂布工序中，电极被烘干时，由于表面张力，浓度梯度，毛细管作用，固体颗粒的热力学运动等多重因素影响之下，如图1所示，粘接剂3会随着溶剂的挥发上浮到负极涂层2的表面。由于粘接剂是有机高分子材料，导电性较差，上浮的粘接剂层形成绝缘层，同时粘接剂上浮以后电极内部材料颗粒的粘接不够紧密，降低了材料接触面积，增加了接触电阻，这两种原因显著降低了电极的导电性，同时增加了电芯的内阻，同时会导致电芯在充放电过程中出现析锂，从而使得锂电池的寿命缩短，也会影响锂电池的安全性。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术中的缺陷，本专利技术实施例提供了一种锂电池负极涂层组合物，其涂覆在集流体上之后，进行烘干时，粘接剂不会上浮。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0005]本专利技术一方面公开了一种锂电池负极涂层组合物，包括负极活性物质，导电剂，粘接剂，还包括导电添加剂，所述导电添加剂为片状导电剂和条状导电剂的混合物，所述片状导电剂为石墨烯，所述条状导电剂为气相生长碳纤维。
[0006]上述技术方案中的导电添加剂为片状导电剂和条状导电剂，片状导电剂和条状导电剂可以在涂层内部相互交联，形成网状的结构。在电极烘干的过程中，具有向表面运动趋势的粘接剂会受到片状导电剂和条状导电剂形成的网状结构的拖拽，向涂层表面的移动得到抑制，使粘接剂保持在原有的位置，均匀分布在负极涂层内。
[0007]进一步优选的，导电添加剂在组合物中的重量占比为0.4％至1.2％。按照该比例添加导电添加剂后，负极涂层的粘接强度会得到极大的提升，且在该比例范围内，粘接强度会随着添加比例的增加而增长。
[0008]专利技术人发现导电添加剂的比例控制在一定范围内是有效的，添加少于0.4％效果不佳，添加超过1.2％也不会对性能有明显提高。因为导电添加剂的作用是抑制粘接剂上浮，所以只要导电添加剂的添加比例达到性能最优即可，过多甚至全部使用导石墨烯和气相生长碳纤维对于性能和成本也是不利的。
[0009]进一步优选的，所述导电添加剂中片状导电剂和条状导电剂的重量比为1：(0.5～6)。导电添加剂中片状导电剂和条状导电剂的混合比例在此范围内较佳。申请人发现，如果两者比例低于1：0.5或者高于1:6，获得的负极涂层的粘接性能并不会较没有添加导电添加剂的涂层有明显的提高，但是对于降低DCR还是具有一定的效果，因为导电添加剂本身就是优良的导电剂。
[0010]进一步的，所述导电添加剂的重量占比为0.8％至1％。当导电添加剂的比例到0.8％至1％左右时，制成的负极涂层粘接强度达到较高值，也意味着涂层内的粘接剂上浮得到了抑制，如果再进一步添加导电添加剂，粘接强度不会有明显提升。
[0011]进一步的，所述导电添加剂中片状导电剂和条状导电剂的重量比为1:(0.7～3)。在此比例范围内配置的导电添加剂对负极涂层粘接强度的提高和DCR的降低效果相比其他比例范围效果更优。
[0012]本专利技术的第二方面，公开了一种锂电池负极极片的制备方法，包括如下步骤：
[0013]将给定重量的负极活性物质，导电剂搅拌，获得第一组合物；
[0014]将给定重量的第一粘接剂，导电添加剂预混成胶液，将所述胶液加入第一组合物，并进行搅拌，获得第二组合物；
[0015]将给定重量比的第二粘接剂加入第二组合物，并进行搅拌，得到负极涂层组合物；
[0016]将负极涂层组合物涂覆在集流体两侧，烘干得到负极极片。
[0017]进一步的，所述导电添加剂为片状导电剂和条状导电剂的混合物，所述片状导电剂为石墨烯，所述条状导电剂为气相生长碳纤维。
[0018]进一步的，所述第一粘接剂为羧甲基纤维素，所述第二粘接剂为丁苯橡胶。除了上述粘接剂以外，本领域技术人员应该知道的，可以根据具体工艺要求选择将丁苯橡胶替换为丁苯橡胶、PAA、PTFE、PVA、聚氨酯等其他粘接剂的一种或多种的混合物。
[0019]本专利技术的第三方面，公开了一种锂电池，包括如上所述的锂电池负极涂层组合物。
[0020]由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：
[0021]本专利技术组合物中添加了导电添加剂，由片状导电剂和条状导电剂混合而成，片状导电剂和条状导电剂会在负极涂层内相互交联形成网络状，抑制粘接剂上浮，粘接强度更大，导电性更优。
[0022]为让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1是本专利技术
技术介绍
中粘接剂上浮的分布示意图；
[0025]图2为本专利技术添加导电添加剂之后的粘接剂分布示意图；
[0026]图3为石墨烯在电子显微镜下的形状；
[0027]图4为气相生长碳纤维在电子显微镜下的形状；
[0028]图5为片状导电剂和条状导电剂相互交联状态下的示意图。
[0029]以上附图的附图标记：1、集流体；2、负极涂层；21、上层刮粉区域；22、下层刮粉区域；3、粘接剂；4、石墨烯；5、气相生长碳纤维。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]实施例1：
[0032]按照如下重量份配比：
[0033]将96份石墨(活性物质)、0.6份超细碳粉加入双行星搅拌罐内，以25rpm的转速搅拌干混20分钟，制成第一组合物；
[0034]将涂层组合物总质量40％
‑
50％质量的去离子水、0.4份由片状导电剂和条状导电剂混合成的导电添加剂(按照重量比1:1)和1.2份羧甲基纤维素预混成2％的胶液加入到行星搅拌罐内，与第一组合物在行星搅拌罐内高速800rpm搅拌2小时，得到第二组合物；
[0035]再加入1.8份丁苯橡胶作为负极粘接剂，以800rpm与第二组合物混合搅拌1小时得到负极涂层组合物，将所述负极涂层组合物涂覆在铜箔两面，厚度为160μm，烘干后获得涂布后负极极片。
[0036]实施例2：
[0037]按照如下重量份配比：
[0038]将96份石墨(活性物质)、0.4份超细碳粉加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池负极涂层组合物，包括负极活性物质，导电剂，粘接剂，其特征在于：还包括导电添加剂，所述导电添加剂为片状导电剂和条状导电剂的混合物，所述片状导电剂为石墨烯，所述条状导电剂为气相生长碳纤维。2.根据权利要求1所述的一种锂电池负极涂层组合物，其特征在于：所述导电添加剂在组合物中的重量占比为0.4％至1.2％。3.根据权利要求1所述的一种锂电池负极涂层组合物，其特征在于：所述导电添加剂中片状导电剂和条状导电剂的重量比为1:(0.5～6)。4.根据权利要求2所述的一种锂电池负极涂层组合物，其特征在于：所述导电添加剂在组合物中的重量占比为0.8％至1％。5.根据权利要求3所述的一种锂电池负极涂层组合物，其特征在于：所述导电添加剂中片状导电剂和条状导电剂的重量比为1:(0.7～3)。6.一种负极极片的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈新虹，
申请(专利权)人：苏州易来科得科技有限公司，
类型：发明
国别省市：