一种导电增强型二次电池负极浆料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于锂离子电池领域，具体涉及一种导电增强型锂离子电池负极浆料，并进一步公开其制备的锂离子电池负极及锂离子电池。本发明专利技术所述导电增强型锂离子电池负极浆料，所述浆料包括浆料溶剂，以及分散在所述浆料溶剂中的负极活性物质和导电纤维，所述导电纤维包括金属纳米纤维。本发明专利技术所述导电增强型锂离子电池负极浆料，通过在负极浆料中添加具有较高导电性能的金属纳米纤维的方式，有效提高了所述负极浆料的导电性能，并且由于金属优异的导热性，能够增加负极内部导热网络密度，使发生热量积聚时能够及时导出，热分布更加均匀，提高了电池的安全性能及与热相关的电性能。池的安全性能及与热相关的电性能。池的安全性能及与热相关的电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种导电增强型二次电池负极浆料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于二次电池
，具体涉及一种导电增强型二次电池负极浆料，并进一步公开其制备的二次电池负极及二次电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于具有无记忆效应、能量密度高、自放电小、电压高、充放电速率快、循环寿命长、环境友好等优点，广泛应用于纯电动汽车、便携式电子设备等多种领域。现有的商业化锂离子电池大多采用石墨作为负极材料，但其理论电化学储锂容量仅为372mAh/g，远不能满足锂离子电池需要进一步提高能量密度的需求。
[0003]与传统的石墨负极相比，硅由于具有较高的比容量，使得硅基负极材料能量密度优势明显，理论比容量可高达4200mAh/g，并且由于其储量丰富、嵌锂电位低等优点，成为负极材料研究与应用的热点，近年来，随着锂离子电池能量密度的提高，其在负极活性材料中占比也越来越高。但是，由于硅为半导体材料，其导电性能比石墨负极差很多，极大影响了硅基体系锂离子电池的首次库伦效率及大电流充放电能力，通常需要加入高电子电导率的导电剂提高硅负极的电子导电性。
[0004]目前，单壁碳管由于具有大的长径比和电子导电性高的特点，因而被广泛用于含硅负极中。如中国专利CN112803025A即是利用单壁碳纳米管导电浆料改善锂离子电池负极浆料的导电性，进而满足锂离子电池的性能要求。但是，当前单壁碳纳米管主要来源依赖进口，影响其成本较高，且由于单壁碳纳米管超高的比表面积，导致其粉体分散困难，不仅需事先配制成浆料形式才能应用，且只能配制形成固含量较低的浆料，当负极浆料中硅含量较高进而需要增加单壁碳纳米管用量以保证导电性能时，碳纳米管浆料较低的固含量导致整个负极浆料被大量稀释，从而影响负极浆料的固含量较低，伴随涂布开裂的问题比较严重。因此，单壁碳纳米管尽管导热性较好，但却由于其在负极浆料中的添加量有限，因而对电池内部导热能起到的作用十分有限。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种导电增强型二次电池负极浆料，以解决现有技术中硅基负极材料导电性能不足的问题，具有生产成本较低且加工简易的优势；
[0006]本专利技术所要解决的第二个技术问题在于提供上述导电增强型二次电池负极浆料的制备方法；
[0007]本专利技术所要解决的第三个技术问题在于提供上述导电增强型二次电池负极浆料制备的二次电池负极以及二次电池。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术所述的一种导电增强型二次电池负极浆料，所述浆料包括浆料溶剂，以及分散在所述浆料溶剂中的负极活性物质和导电纤维；
[0009]所述导电纤维包括金属纳米纤维。
[0010]优选的，所述负极活性物质包括但不限于硅基负极材料和/或石墨负极材料；优选的，负极活性物质包括石墨和硅基材料的混合物，包括但不限于氧化亚硅。
[0011]优选的，所述负极浆料还包括本领域可选的粘结剂、分散剂和/或导电剂；例如，所述粘结剂包括但不限于本领域常规选用的CMC、PAA等粘结剂，所述导电剂包括但不限于本领域常规选用的导电炭黑、导电石墨等。
[0012]具体的，所述导电增强型二次电池负极浆料，所述金属纳米纤维包括选自第一导电金属的金属单质纳米纤维或金属氧化物纳米纤维中的一种或几种的混合物；
[0013]优选的，所述第一导电金属包括Au、Ag或Cu金属中的至少一种。
[0014]进一步的，所述金属纳米线的纯度>99.9％。
[0015]具体的，所述导电增强型二次电池负极浆料，所述金属纳米纤维的长径比为500
‑
1000；
[0016]优选的，所述金属纳米纤维的直径为5
‑
30nm，长度为5
‑
30μm。
[0017]作为优选的方案，所述导电增强型二次电池负极浆料，所述金属纳米纤维包括金属单质纳米芯材以及其表面包覆的改性包覆层；
[0018]优选的，所述改性包覆层的厚度为1
‑
7nm。
[0019]具体的，所述导电增强型二次电池负极浆料，所述改性包覆层包括碳包覆层和/或合金化包覆层；
[0020]其中，所述合金化包覆层包括选自第二导电金属的至少一种金属与所述金属单质芯材经合金化形成的包覆层；
[0021]优选的，所述第二导电金属包括低熔点的金属，例如Sn、Mg或Al金属中的至少一种。
[0022]本专利技术还公开了一种制备所述导电增强型二次电池负极浆料的方法，包括将所述负极活性物质和导电纤维分散于所述浆料溶剂中形成所述负极浆料的步骤；
[0023]优选的，所述方法包括将所述金属纳米纤维直接分散于所述浆料溶剂中的步骤，或者，将所述金属纳米纤维形成纤维分散料液后再分散于所述浆料溶剂中的步骤；
[0024]优选的，所述分散步骤包括以低于6m/s的线速度进行匀浆分散的步骤。
[0025]优选的，所述导电增强型二次电池负极浆料的制备方法，所述金属纳米纤维优选以纤维分散料液的形式加入所述负极浆料中；
[0026]优选的，所述纤维分散料液包括分散溶剂，以及分散在所述溶剂中的所述金属纳米纤维、分散剂；
[0027]优选的，所述纤维分散料液中所述金属纳米纤维的添加量为0.01
‑
6wt％，更优选为0.4
‑
5wt％。
[0028]优选的，所述分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮和/或羟甲基纤维素；
[0029]优选的，所述分散溶剂包括水或有机溶剂。
[0030]优选的，所述有机溶剂包括N，N
‑
二甲基吡咯烷酮(NMP)、碳酸丙烯酯(PC)或羧酸酯溶剂中的至少一种；
[0031]优选的，当所述分散溶剂为有机溶剂时，所述纤维分散料液中所述金属纳米纤维的固含量>1wt％。
[0032]优选的，所述导电增强型二次电池负极浆料的制备方法，所述方法还包括在所述
金属单质纳米芯材表面形成所述改性包覆层的步骤；
[0033]优选的，所述改性包覆层为碳包覆层，形成所述包覆层的方法包括碳源液相包覆方法或化学气相沉积(CVD)气相包覆方法；
[0034]具体的，采用化学气相沉积方法进行碳包覆时，沉积所用碳源为乙炔气体；所述碳包覆层的厚度优选为1
‑
7nm；
[0035]优选的，所述改性包覆层为合金包覆层，形成所述包覆层的方法包括高温熔融包覆方法或原子沉积方法；更优选采用高温熔融的合金化方法进行表面抗氧化包覆；进一步的，所述熔融金属颗粒粒径优选为10
‑
100nm。
[0036]本专利技术还公开了所述导电增强型二次电池负极浆料用于制备锂离子电池负极或锂离子电池的用途；
[0037]优选的，所述二次电池包括锂离子电池或钠离子电池。
[0038]本专利技术还公开了一种二次电池负极片，由所述导电增强型二次电池负极浆料制备形成；
[0039]优选的，所述负极片中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导电增强型二次电池负极浆料，其特征在于，所述浆料包括浆料溶剂，以及分散在所述浆料溶剂中的负极活性物质和导电纤维；所述导电纤维包括金属纳米纤维。2.根据权利要求1所述导电增强型二次电池负极浆料，其特征在于，所述金属纳米纤维包括选自第一导电金属的金属单质纳米纤维或金属氧化物纳米纤维中的一种或几种的混合物；优选的，所述第一导电金属包括Au、Ag或Cu金属中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述导电增强型二次电池负极浆料，其特征在于，所述金属纳米纤维的长径比为500
‑
1000；优选的，所述金属纳米纤维的直径为5
‑
30nm，长度为5
‑
30μm。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述导电增强型二次电池负极浆料，其特征在于，所述金属纳米纤维包括金属单质纳米芯材以及其表面包覆的改性包覆层；优选的，所述改性包覆层的厚度为1
‑
7nm。5.根据权利要求4所述导电增强型二次电池负极浆料，其特征在于，所述改性包覆层包括碳包覆层和/或合金化包覆层；其中，所述合金化包覆层包括选自第二导电金属的至少一种金属与所述金属单质芯材经合金化形成的包覆层；优选的，所述第二导电金属包括Sn、Mg或Al金属中的至少一种。6.一种制备权利要求1
‑
5任一项所述导电增强型二次电池负极浆料的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王祖华，尚旭，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：