一种负极浆料及其制备方法、负极极片和锂离子电池技术

本发明专利技术涉及一种负极浆料及其制备方法、负极极片和锂离子电池。本发明专利技术的负极浆料包括负极活性材料、导电剂、增稠剂、粘结剂、具有阳离子基团的材料和溶剂，所述增稠剂包括羧甲基纤维素钠CMC，所述粘结剂包括丁苯橡胶SBR。通过利用电正性的阳离子基团与SBR表面的电负性羧基基团的亲和性，将SBR锚定在增稠剂上，从而可以缓解CMC

【技术实现步骤摘要】
一种负极浆料及其制备方法、负极极片和锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其是提供一种新的锂离子电池用负极浆料及其制备方法、负极极片和锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池相较于铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池，具有能量密度高、功率密度大、工作电压高、循环性能好、寿命长、自放电低和温度适应范围宽等优点。
[0003]目前得到广泛应用的锂离子电池黏结剂主要有三大类：聚偏氟乙烯(PVDF)、丁苯橡胶(SBR)乳液和羧甲基纤维素(CMC)。此外，以聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯腈(PAN)和聚丙烯酸酯作为主要成分的水性黏结剂也占有一定市场。PVDF是最先得到广泛应用的锂离子电池电极黏结剂，耐电化学腐蚀能力强，可应用于正极材料。但PVDF需要用N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，回收溶剂的成本高，会对环境产生一定污染，因此在电位相对较低的石墨等负极中通常使用水性的SBR和CMC黏结剂。
[0004]在浆料体系中，石墨颗粒表面是疏水的，CMC分子上既有疏水部分(未羧基改性的主链)和亲水部分(羧基改性)，因此CMC一方面通过疏水的未羧基改性的主链吸附在石墨颗粒表面，另一方面亲水的羧基可以使吸附有CMC的石墨悬浮在水中。CMC的两个特性相互结合，使石墨分散在水中。SBR本身并不是均一的溶液，它是由数量巨大的小颗粒悬浮在水中形成的悬浮液。SBR颗粒表面的羧基改性，赋予SBR亲水性，使之可以稳定的悬浮在水中。由于其亲水特性，使得SBR对石墨的吸附性较差，所以SBR并不能有效的分散石墨。此外，SBR表面的羧基呈负电性，与CMC表面的羧基相互排斥，使得SBR与CMC分散后的石墨浆料相容性较差，导致少部分SBR在浆料静置时上浮。
[0005]为解决水系CMC
‑
SBR混合粘结剂负极极片的制备过程中经常出现的负极浆料中SBR上浮、负极碾压表面粘辊等问题，现有技术中已使用丙烯酸改性丁苯橡胶SBR使其减少上浮，或者选用细软铜丝网箔代替铜箔来进行负极极片的制备。

技术实现思路

[0006]专利技术要解决的问题
[0007]现有技术中的上述方法能够减少SBR上浮的问题，但是需要将SBR改性或者选用细软铜丝网箔，增加了工艺步骤或成本，因此需要进一步的改进。
[0008]用于解决问题的方案
[0009]本专利技术的目的在于提供不需要更改物料原本性能、也不选择使用细软铜丝网箔而以简单的工艺、较低的成本即可解决SBR上浮、负极碾压表面粘辊问题的负极浆料和负极极片。
[0010]本专利技术人经过深入研究发现，通过在浆料体系中引入具有阳离子基团且具有较高水溶性的材料，能够增强SBR与石墨的吸附性，使其有效且均匀的分散在负极浆料中，不会集体上浮。
[0011]具体地，本专利技术提供一种负极浆料，其包括负极活性材料、导电剂、增稠剂、粘结剂、具有阳离子基团的材料和溶剂，
[0012]其中所述增稠剂包括羧甲基纤维素钠，
[0013]所述粘结剂包括丁苯橡胶，
[0014]所述具有阳离子基团的材料为水溶性的具有阳离子基团的螯合物，所述阳离子基团与所述粘结剂表面的电负性基团相吸引，以将所述粘结剂锚定在所述增稠剂上。
[0015]根据以上所述的负极浆料，所述水溶性的具有阳离子基团的螯合物包括乙二胺四乙酸二钠、亚氨基二琥珀酸四钠、酒石酸钠、葡萄糖酸钠、二亚乙基三胺五乙酸钠、羟乙基乙二胺三乙酸钠中的一种或多种。
[0016]根据以上所述的负极浆料，其中所述增稠剂还包括聚丙烯酸、聚丙烯腈和聚丙烯酸酯中的一种或多种。
[0017]根据以上所述的负极浆料，其中所述羧甲基纤维素钠与所述水溶性的具有阳离子基团的螯合物的质量比为1:0.1～7、优选1:1～4。
[0018]根据以上所述的负极浆料，其中所述丁苯橡胶与羧甲基纤维素钠的质量比为1:1～2:1。
[0019]根据以上所述的负极浆料，其中在所述负极浆料中，所述增稠剂和所述水溶性的具有阳离子基团的螯合物的总含量为2～8质量％、优选4～6质量％。
[0020]根据以上所述的负极浆料，其中所述负极活性材料为天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳中的一种或多种；
[0021]所述溶剂为水。
[0022]根据以上所述的负极浆料，其中所述导电剂为导电炭黑、超级导电碳黑、碳纳米管、石墨烯、碳纤维、导电石墨中的一种或多种。
[0023]本专利技术还提供一种负极浆料的制备方法，其包括以下步骤：
[0024]步骤S1：将负极活性材料、导电剂、增稠剂、具有阳离子基团的材料和溶剂混合，以得到浆料；和
[0025]步骤S2：在所述浆料中加入粘结剂，从而得到所述负极浆料，
[0026]其中，所述增稠剂包括羧甲基纤维素钠，
[0027]所述粘结剂包括丁苯橡胶，
[0028]所述具有阳离子基团的材料为水溶性的具有阳离子基团的螯合物。
[0029]本专利技术还提供一种负极极片，其通过将以上所述的负极浆料或通过以上所述的制备方法得到的负极浆料涂覆在集流体上并进行干燥而获得。
[0030]本专利技术进一步提供一种锂离子电池，其包括以上所述的负极极片。
[0031]专利技术的效果
[0032]本专利技术的上述技术方案具有如下的有益效果：
[0033](1)本专利技术的负极浆料中包含具有阳离子基团的螯合物，从而在与SBR乳液复配制备负极极片时，可以利用具有电正性的阳离子基团与SBR表面的电负性羧基基团的亲和性将SBR锚定在增稠剂上，从而能够缓解SBR上浮、改善负极极片碾压时的粘辊问题。
[0034](2)本专利技术负极极片具有较强的粘接力，能够很好地提供锂离子电池的稳定性。
[0035](3)本专利技术的负极极片中，无需对SBR改性，也无需特殊的负极集流体，操作简单，
对设备无特殊要求且成本较低，易于产业化。
附图说明
[0036]图1是示出实施例1与对比例1的负极浆料上浮现象的照片的图。
具体实施方式
[0037]以下对本专利技术的实施方式进行说明，但本专利技术不限定于此。本专利技术不限于以下说明的各构成，在专利技术请求保护的范围内可以进行各种变更，而适当组合不同实施方式以及适当组合实施例中各自公开的技术手段而得到的实施方式也包含在本专利技术的技术范围中。另外，本说明书中记载的文献全部作为参考文献在本说明书中进行援引。
[0038]除非另有定义，本专利技术所用的技术和科学术语具有与本专利技术所属
中的普通技术人员所通常理解的相同含义。
[0039]本说明书中，使用“数值A～数值B”表示的数值范围是指包含端点数值A、B的范围。
[0040]本说明书中，如没有特殊声明，则“多”、“多种”、“多个”等中的“多”表示2或以上的数值。
[0041]本说明书中，所述“基本上”、“大体上”或“实质上”表示与相关的完美标准或理论标准相比，误差在5％以下，或3％以下，或1％以下。
[0042]本说明书本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极浆料，其特征在于，其包括负极活性材料、导电剂、增稠剂、粘结剂、具有阳离子基团的材料和溶剂，其中所述增稠剂包括羧甲基纤维素钠，所述粘结剂包括丁苯橡胶，所述具有阳离子基团的材料为水溶性的具有阳离子基团的螯合物，所述阳离子基团与所述粘结剂表面的电负性基团相吸引，以将所述粘结剂锚定在所述增稠剂上。2.根据权利要求1所述的负极浆料，其特征在于，所述水溶性的具有阳离子基团的螯合物包括乙二胺四乙酸二钠、亚氨基二琥珀酸四钠、酒石酸钠、葡萄糖酸钠、二亚乙基三胺五乙酸钠、羟乙基乙二胺三乙酸钠中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的负极浆料，其中所述增稠剂还包括聚丙烯酸、聚丙烯腈和聚丙烯酸酯中的一种或多种。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的负极浆料，其中所述羧甲基纤维素钠与所述水溶性的具有阳离子基团的螯合物的质量比为1:0.1～7、优选1:1～4。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的负极浆料，其中所述丁苯橡胶与羧甲基纤维素钠的质量比为1:1～2:1。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的负极浆料，其中在...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦季成，余至简，
申请(专利权)人：重庆太蓝新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：