一种复合负极活性材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种复合负极活性材料及其制备方法和应用。所述复合负极活性材料包括聚合物、导电材料和负极活性材料，所述聚合物包括水溶性聚合物和非水溶性聚合物的组合或水溶性聚合物。本发明专利技术提供的复合负极活性材料不仅能够大幅提升锂电池的制作效率，同时降低了锂电池的制作成本，还能够改善电池的循环性能以及降低电极的膨胀率。及降低电极的膨胀率。

【技术实现步骤摘要】
一种复合负极活性材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于负极材料
，具体涉及一种复合负极活性材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，为了进一步适应产品电动化的需求，尤其是电子产品领域和电动汽车领域的快速发展，如何提升锂离子电池的产能同样面临一系列的问题。目前，市场对锂离子电池的需求量日益增加，并且对控制锂离子电池的成本要求也越来越高。
[0003]在锂离子电池的生产过程中，合浆工序是其中重要的一环。合浆后的浆料需要具有良好的稳定性，这是电池生产过程中保证电池一致性和生产效率的重要指标之一。现有技术中负极材料的合浆过程需要进行溶解羧甲基纤维素(CMC)、分散导电剂、分散负极材料以及分散粘结剂等步骤，因此需要耗费较长的时间，严重影响电池的生产效率以及制作成本。此外，常规的湿法分散过程存在容易造成导电剂和粘结剂发生团聚的问题，进而使得电池具有较差的电化学性能。CN112713257A公开了一种负极浆料的制备方法，具体包括以下步骤：首先将负极活性物质、导电剂粉末和水混合，得到润湿浆料；而后分三步加入增稠剂粉末，并加入水，搅拌，获得预设固含量的浆料；最后加入粘结剂的水溶液，搅拌，得到负极浆料。虽然其制备得到的浆料无需进行胶液的制备工序，但是操作步骤比较繁琐，降低了电池的生产效率。
[0004]因此，在本领域中，亟需开发一种负极材料，并且该负极材料的制备方法不仅操作简单，还能够提高锂离子电池的生产效率和降低电池的生产成本，同时，负极材料制备得到的锂离子电池具有良好的电化学性能。r/>
技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种复合负极活性材料及其制备方法和应用。在锂电池制作中，使用本专利技术提供的复合负极活性材料不仅能够大幅提升锂电池的制作效率，同时降低了锂电池的制作成本，还能够改善电池的循环性能以及降低电极的膨胀率。
[0006]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种复合负极活性材料，所述复合负极活性材料包括聚合物、导电材料和负极活性材料，所述聚合物包括水溶性聚合物和非水溶性聚合物的组合或水溶性聚合物。
[0008]本专利技术通过在负极材料中添加聚合物，其兼具了水溶性聚合物的刚性和非水溶性聚合物的柔性的综合优势，因此具有能够增加负极活性材料和导电剂分散性能的作用，并且在后续的负极片的湿法制备过程中，提高了复合负极活性材料与集流体的粘附力和致密性。此外，本专利技术提供的复合材料中将导电材料和聚合物分散并固定到负极活性材料周围，省去了分散导电剂、石墨和粘结剂等步骤，并能够直接加入去离子水或干法成膜制备得到
负极片，同时减少了制备过程中发生的团聚现象，因此本专利技术提供的复合负极活性材料不仅能够大幅提升锂电池的制作效率，同时降低了锂电池的制作成本，还能够改善电池的循环性能以及降低电极的膨胀率。
[0009]在本专利技术中，相比于单纯的水溶性聚合物，使用水溶性聚合物和非水溶性聚合物的组合具有更优的技术效果，这是由于水溶性聚合物的质地比较硬脆，非水溶性聚合物的质地比较柔软，单独使用水溶性聚合物会导致极片硬脆，搭配非水溶性聚合物使用即可避免上述问题。
[0010]优选地，所述复合负极活性材料中聚合物、导电材料和负极活性材料的质量比为(0.10
‑
20.00):(0.01
‑
20.00):100.00，优选为(0.5
‑
10.0):(0.1
‑
10.0):100.0，例如可以为0.10:0.01:100.00、0.50:0.05:100.00、1.0:0.1:100.0、5:1:100、8:5:100、10:8:100、12:10:100、15:12:100、18:15:100、20:18:100、20:20:100，出于篇幅简短的考虑，对上述范围内的数值不再一一列举。
[0011]在本专利技术中，通过控制三种组分的质量比，使得极片的导电性能、粘结性能和负极材料的能量密度相对较高。
[0012]优选地，所述聚合物为水溶性聚合物和非水溶性聚合物的组合时，水溶性聚合物和非水溶性聚合物的质量比为1:(0.05
‑
20.00)，优选为1.0:(0.1
‑
9.0)，例如可以为1.00:0.05、1.00:0.08、1.0:0.1、1.0:0.3、1.0:0.4、1.0:0.5、1.0:0.8、1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:15、1:20，出于篇幅简洁的考虑，对上述范围内的比例不再一一列举。
[0013]在本专利技术中，通过控制水溶性聚合物和非水溶性聚合物的质量比，使得极片具有良好的性能。
[0014]优选地，所述水溶性聚合物包括水溶性天然聚合物及其改性物和/或水溶性合成类聚合物。
[0015]优选地，所述水溶性天然聚合物及其改性物包括阿拉伯胶及其改性物、卡拉胶及其改性物、黄原胶及其改性物、瓜尔豆胶及其改性物、琼脂及其改性物、明胶及其改性物、刺槐豆胶及其改性物、魔芋胶及其改性物、果胶及其改性物或微晶纤维素及其改性物中的任意一种或至少两种的组合。
[0016]优选地，所述水溶性天然聚合物及其改性物包括羧甲基纤维素盐及其改性物、海藻酸盐及其改性物、壳聚糖及其改性物或亚麻籽胶及其改性物中的任意一种或至少两种的组合，优选为羧甲基纤维素盐及其改性物。
[0017]在本专利技术中，所述羧甲基纤维素盐及其改性物中羧甲基纤维素盐包括但不限于羧甲基纤维素钠盐。
[0018]优选地，所述水溶性合成类聚合物的结构中包括羧基、羟基、羰基、酰胺基、磺酸基、氰基、醚基、胺基或磷酸基中的任意一种或至少两种的组合。
[0019]在本专利技术中，所述水溶性合成类聚合物既可以单独使用，也可以混合使用，所述水溶性合成类聚合物既可以是均聚物，也可以是共聚物。
[0020]在本专利技术中，所述羰基进一步优选为含有杂原子的环状羰基，示例性地，所述水溶性合成类聚合物中含有吡咯烷酮结构。
[0021]优选地，所述水溶性合成类聚合物的结构中包括羧基、羰基、氰基、醚基、胺基或磷
酸基中的任意一种或至少两种的组合。
[0022]优选地，所述水溶性合成类聚合物包括聚甲基丙烯酸盐的均聚物及其共聚物、聚衣康酸盐的均聚物及其共聚物、聚马来酸盐的均聚物及其共聚物、聚乙二醇的均聚物及其共聚物、聚丙二醇的均聚物及其共聚物、聚乙烯基吡咯烷酮的均聚物及其共聚物、聚甲基丙烯酰胺的均聚物及其共聚物、聚烯键式烷基醚的均聚物及其共聚物、聚烯键式烷基醇的均聚物及其共聚物或聚烯键式烷基胺的均聚物及其共聚物中的任意一种或至少两种的组合。
[0023]优选地，所述水溶性合成类聚合物包括丙烯酸
‑
丙烯酰胺共聚物、丙烯酸
‑
丙烯酰胺
‑
丙烯腈共聚物或丙烯酸
‑
乙烯基
‑2‑
羟基乙醇...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合负极活性材料，其特征在于，所述复合负极活性材料包括聚合物、导电材料和负极活性材料，所述聚合物包括水溶性聚合物和非水溶性聚合物的组合或水溶性聚合物。2.根据权利要求1所述的复合负极活性材料，其特征在于，所述复合负极活性材料中聚合物、导电材料和负极活性材料的质量比为(0.10
‑
20.00):(0.01
‑
20.00):100.00，优选为(0.5
‑
10.0):(0.1
‑
10.0):100.0。3.根据权利要求1或2所述的复合负极活性材料，其特征在于，所述聚合物为水溶性聚合物和非水溶性聚合物的组合时，水溶性聚合物和非水溶性聚合物的质量比为1:(0.05
‑
20.00)，优选为1.0:(0.1
‑
9.0)。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的复合负极活性材料，其特征在于，所述水溶性聚合物包括水溶性天然聚合物及其改性物和/或水溶性合成类聚合物；优选地，所述水溶性天然聚合物及其改性物包括阿拉伯胶及其改性物、卡拉胶及其改性物、黄原胶及其改性物、瓜尔豆胶及其改性物、琼脂及其改性物、明胶及其改性物、刺槐豆胶及其改性物、魔芋胶及其改性物、果胶及其改性物或微晶纤维素及其改性物中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述水溶性天然聚合物及其改性物包括羧甲基纤维素盐及其改性物、海藻酸盐及其改性物、壳聚糖及其改性物或亚麻籽胶及其改性物中的任意一种或至少两种的组合，优选为羧甲基纤维素盐及其改性物；优选地，所述水溶性合成类聚合物的结构中包括羧基、羟基、羰基、酰胺基、磺酸基、氰基、醚基、胺基或磷酸基中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述水溶性合成类聚合物的结构中包括羧基、羰基、氰基、醚基、胺基或磷酸基中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述水溶性合成类聚合物包括聚甲基丙烯酸盐的均聚物及其共聚物、聚衣康酸盐的均聚物及其共聚物、聚马来酸盐的均聚物及其共聚物、聚乙二醇的均聚物及其共聚物、聚丙二醇的均聚物及其共聚物、聚乙烯基吡咯烷酮的均聚物及其共聚物、聚甲基丙烯酰胺的均聚物及其共聚物、聚烯键式烷基醚的均聚物及其共聚物、聚烯键式烷基醇的均聚物及其共聚物或聚烯键式烷基胺的均聚物及其共聚物中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述水溶性合成类聚合物包括丙烯酸
‑
丙烯酰胺共聚物、丙烯酸
‑
丙烯酰胺
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丙烯腈共聚物或丙烯酸
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乙烯基
‑2‑
羟基乙醇
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丙烯酰胺共聚物中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述水溶性合成类聚合物包括聚甲基丙烯酸盐的均聚物及其共聚物、聚衣康酸盐的均聚物及其共聚物、聚马来酸盐的均聚物及其共聚物、聚乙烯基吡咯烷酮的均聚物及其共聚物、聚烯键式烷基醚的均聚物及其共聚物或聚烯键式烷基胺的均聚物及其共聚物中的任意一种或至少两种的组合，优选为聚甲基丙烯酸盐的均聚物及其共聚物。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的复合负极...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳敏，杜宁，王露琪，闫允涛，张瑞，
申请(专利权)人：浙江碳一新能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：