一种锂离子电池负极及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供一种锂离子电池负极及其制备方法和用途，所述锂离子电池负极包括集流体以及包覆集流体的浆料膜；所述浆料膜包括N型导电有机物；所述N型导电有机物包括聚苯胺、聚苯胺衍生物、苝四酸酐、苝四酸酐衍生物，芳香二酰亚胺或芳香二酰亚胺衍生物中的任意一种或至少两种的组合，通过将含有混合N型导电有机物的浆料涂布在集流体上的制备方法，将N型导电有机物添加到锂离子电池负极中，能够提升锂离子电池的快速充电能力，能够加速锂离子向负极扩散，减小浓差极化，有效提升锂离子电池的充电速度。电速度。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池负极及其制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种锂离子电池负极及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]随着移动电子设备和电动汽车等领域的发展，锂离子电池的充电速度愈发受到重视。提升锂离子电池的快速充电能力，需要保证锂离子在极片内具有较快的扩散速度。锂离子在极片中的扩散速度受极片的配方、孔隙结构和厚度影响，因此，锂电池行业中通常从以上三个方面进行改进。降低电极厚度是提升电芯快充性能的有效方法，但是会不可避免地导致电池能量密度下降。极片孔隙结构可通过添加造孔剂和物理造孔的方式进行，但是造孔剂易残留在极片中危害电池性能，而物理造孔方法易产生粉尘，造成安全隐患。多层涂布方法可实现电极内孔隙的优化分布，但是工艺难度较大，且会增加成本。此外，导电剂与粘结剂配方也会影响锂离子的传输，但进一步优化改进的空间不大。
[0003]CN110148708A公开了一种负极片及锂离子电池，所述负极片包括负极集流体以及涂布在该负极集流体上的膜层；膜层分为两层，第一层涂膜层为靠近负极集流体的底层石墨涂层；第二层涂膜层为远离铜箔的顶层含硅涂层；采用双层涂布的技术，将2种浆料同时涂布到负极集流体上，在负极集流体的同侧形成双层涂膏结构后，制得含硅的涂层在顶层，不含硅的纯石墨层在底层的双层涂布负极片，但所述负极片结构和制备方法较为复杂。
[0004]CN106941167A公开了一种锂离子电池多孔复合负极材料及其制备方法，所述的制备方法，包括以下步骤：将多孔石墨材料、导电剂、聚合物、造孔剂于溶剂中混合均匀，得电纺丝液；将电纺丝液进行电纺丝制得复合纤维；在惰性气体保护下，先将复合纤维在300℃保温1h，然后在1000～1500℃的温度范围内煅烧0.5h～15h，降至室温即得或者先将复合纤维在300～320℃保温1～2h，然后在1000～1500℃煅烧0.5～15h，冷却后加入化学腐蚀剂除去造孔剂，干燥后冷却得，但所述负极材料的制备方法较为复杂。
[0005]CN112864351A公开了一种负极及包含该负极的锂二次电池，所述负极包括集流体、第一负极活性材料层、第二负极活性材料层，所述第一负极活性材料层形成在所述集流体的至少一个表面上，包括作为负极活性材料的天然石墨、人造石墨的混合物和第一粘合剂；所述第二负极活性材料层形成在所述第一负极活性材料层上，包括作为负极活性材料的磷碳复合物和第二粘合剂，但所述负极片结构和制备方法较为复杂。
[0006]因此，有必要开发一种负极的结构简单，制备方法简单，且能够有效提升锂离子电池的充电速度的锂离子电池负极。

技术实现思路

[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种锂离子电池负极及其制备方法和用途，所述锂离子电池负极包括集流体以及包覆集流体的浆料膜；所述浆料膜包括N型导电有机物；本专利技术通过混合N型导电有机物、负极主材、导电剂、粘结剂和溶剂，再涂布在集流体上的制
备方法，将N型导电有机物添加到锂离子电池负极中，能够提升锂离子电池的快速充电能力，应用于锂离子电池中，N型导电有机物中的富电子基团可对电解液中的锂离子产生较强的吸附作用，能够加速锂离子向负极扩散，减小浓差极化，有效提升锂离子电池的充电速度。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供一种锂离子电池负极，所述锂离子电池负极包括集流体以及包覆集流体的浆料膜；所述浆料膜包括N型导电有机物；所述N型导电有机物包括聚苯胺、聚苯胺衍生物、苝四酸酐、苝四酸酐衍生物、芳香二酰亚胺或芳香二酰亚胺衍生物中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为：聚苯胺和聚苯胺衍生物的组合，苝四酸酐和苝四酸酐衍生物的组合，芳香二酰亚胺和芳香二酰亚胺衍生物的组合或聚苯胺、苝四酸酐和芳香二酰亚胺的组合等。
[0010]其中，N型导电有机物是指具有富电子基团的导电有机物，富电子基团包括卤素原子、氮原子、羟基、羰基、氰基、胺基、酯基、氨酰基、酰胺基或氨酰基。
[0011]本专利技术通过在锂离子电池负极中添加N型导电聚合物，能够有效提升锂离子电池的快速充电能力，N型导电聚合物中的富电子基团含有孤对电子，可对电解液中的锂离子产生较强的静电吸附作用，在快速充电的过程中，锂离子从正极向负极扩散，正极区域电解液中锂离子浓度高于负极，而N型导电聚合物对锂离子的吸附作用可以加快这一扩散过程，提高负极区域电解液中的锂离子浓度，因此可以减少浓差极化，提升电池的快充性能。
[0012]优选地，所述聚苯胺衍生物包括聚二苯胺、聚三苯胺、以聚二苯胺为主体结构的高分子有机物或以聚三苯胺为主体结构的高分子有机物。
[0013]优选地，所述苝四酸酐衍生物包括以苝四酸酐为主体结构的高分子有机物。
[0014]优选地，所述芳香二酰亚胺衍生物包括萘二酰亚胺、苝二酰亚胺、以萘二酰亚胺为主体结构的高分子有机物或以苝二酰亚胺为主体结构的高分子有机物。
[0015]优选地，所述浆料膜还包括负极主材、导电剂和粘结剂。
[0016]优选地，所述负极主材包括天然石墨、人造石墨、硬碳、硅或氧化亚硅中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为：天然石墨和人造石墨的组合，人造石墨和硬碳的组合，硬碳和硅的组合，硅和氧化亚硅或硬碳、硅和氧化亚硅的组合等。
[0017]优选地，所述导电剂包括碳黑、石墨或碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为：碳黑和石墨的组合，石墨和碳纳米管的组合，碳黑和碳纳米管的组合或碳黑、石墨和碳纳米管的组合等。
[0018]优选地，所述粘结剂包括羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素锂、丁苯橡胶、聚偏四氟乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为：羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素锂的组合，羧甲基纤维素锂和丁苯橡胶的组合，聚偏四氟乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的组合，丁苯橡胶、聚偏四氟乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的组合。
[0019]优选地，所述负极主材、导电剂和粘结剂的质量比为(90～98):(1～3):(1～3)，例如可以是90:1:1、90:1:2、90:1:3、95:1:1、95:1:2、95:1:3、98:1:1、98:1:2、98:1:3、90:1:1、95:2:1或98:3:1等。
[0020]优选地，所述N型导电有机物的添加量占浆料膜的重量比例为0.5～5wt％，例如可以是0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％或5wt％等。
[0021]本专利技术进一步优选N型导电有机物的添加量在上述范围，更有利于提高电池的快充性能和最大析锂倍率。
[0022]优选地，所述N型导电有机物的二次颗粒D50粒径≤20μm，例如可以是20μm、19μm、18μm、17μm、16μm、15μm、14μm、13μm、12μm、11μm或10μm等。
[0023]本专利技术中所述N型导电有机物的二次颗粒D50的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极，其特征在于，所述锂离子电池负极包括集流体以及包覆集流体的浆料膜；所述浆料膜包括N型导电有机物；所述N型导电有机物包括聚苯胺、聚苯胺衍生物、苝四酸酐、苝四酸酐衍生物、芳香二酰亚胺或芳香二酰亚胺衍生物中的任意一种或至少两种的组合。2.根据权利要求1所述的锂离子电池负极，其特征在于，所述浆料膜还包括负极主材、导电剂和粘结剂；优选地，所述负极主材包括天然石墨、人造石墨、硬碳、硅或氧化亚硅中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述导电剂包括碳黑、石墨或碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述粘结剂包括羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素锂、丁苯橡胶、聚偏四氟乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求2所述的锂离子电池负极，其特征在于，所述负极主材、导电剂和粘结剂的质量比为(90～98):(1～3):(1～3)。4.根据权利要求1～3任一项所述的锂离子电池负极，其特征在于，所述N型导电有机物的添加量占浆料膜的重量比例为0.5～5wt％。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋懋，曾汉民，何巍，刘建华，刘金成，
申请(专利权)人：惠州亿纬锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：