一种负极浆料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种负极浆料及其制备方法和用途。所述制备方法包括以下步骤：(1)将第一导电剂和第一溶剂混合，得到第一混合浆料；(2)将粘结剂、第二溶剂和第一混合浆料混合，得到第二混合浆料；将负极活性物质与第二导电剂混合，得到第三混合料；(3)取一部分第二混合浆料与第三混合料混合，得到第四混合浆料；(4)取另一部分第二混合浆料与第四混合浆料混合，加入第二溶剂再次混合，得到负极浆料；第一导电剂包括碳纳米管和/或石墨烯，所述粘结剂包括聚丙烯酸。本发明专利技术提供的制备方法，抑制了PAA类粘结剂与碳纳米管和石墨烯导电剂之间强的作用力，解决了负极浆料分散难，粘度过高，凝胶化现象严重的问题和极片难加工的问题。象严重的问题和极片难加工的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种负极浆料及其制备方法和用途


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种负极浆料及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]目前，锂离子电池极片制作工艺中，首先是进行电池浆料制作，然后将浆料涂覆到金属集流体上，进行干燥，最终将活性物质通过粘结剂粘结在一起并附着到集流体上得到均一稳定的极片，再进行电池制作。伴随着锂离子电池应用场景的多样化和规模化，特别是新能源汽车时代到来后，对电池的续航能力提出了更高要求，锂离子动力电池进入了高速发展时代，正在迈向高容量，高能量密度，长寿命等方向。石墨作为负极活性材料，其克容量仅为372mAh/g，难易满足高容量要求，硅系材料具有高的理论克容量(～4200mAh/g)，其最低容量也是石墨的数倍，成为最有前景的负极材料。
[0003]硅系材料具有低的导电性，导致了高的电池内阻带来大的极化，除制备更高导电性的硅系材料之外，常见的方法是浆料中添加具有更高导电性的碳纳米管(CNTs)，改善这一不足。传统的负极浆料制作中主要使用水系丁苯橡胶(SBR)和羧甲基纤维素(CMC)作为粘结剂和分散剂，但当下越来越多的电池公司正在使用聚丙烯酸类(PAA)粘结剂，以应对硅材料在充放电过程中的高膨胀等问题。其问题是多数PAA类粘结剂体系中，添加CNTs制浆过程中经常存在问题，这影响了电池浆料加工性能、极片加工性能和电池电性能。其主要原因点是碳纳米管在制浆过程中，分散存在较大问题，会引起团聚现象，导致浆料粘度、细度的显著升高和稳定性的显著降低，严重时存在凝胶化，浆料的不良导致极片加工存在问题，严重影响了极片的膜片电阻、剥离强度、柔韧性等，最后导致电池内阻没有改善，内部极化程度不均一等引起电池性能不良，当应用于聚丙烯酸类粘结剂体系时，由于大部分聚丙烯酸类粘结剂其主要成分是丙烯酸，丙烯酰胺，丙烯腈和丙烯酯的二元或多元的共聚物，不同型号PAA类粘结剂中各个共聚单体的含量不同，导致对碳纳米导电剂分散体系的破坏不同。其中特别是丙烯腈类部分，一方面强极性基团容易与其他极性基团形成氢键等作用力，另一方面含有的π电子，容易与碳纳米管或石墨烯的π电子形成强π
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π共轭作用，从而在锂电池匀浆中容易出现材料颗粒之间更强的团聚，不利于负极浆料的规模化加工。
[0004]CN105406039A公开了一种硅碳负极浆料及其制备方法，该硅碳负极浆料组分包括丙烯腈多元共聚LA型水性电极粘结剂、炭黑Super
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p导电剂、单臂碳纳米管悬浮乳液、硅碳/碳纳米管复合负极材料和去离子水。利用碳纳米管导电剂和丙烯腈多元共聚水分散液粘结剂较好的延展性，可以承受硅碳复合负极材料体积的反复膨胀与收缩，提高了材料的循环性能。
[0005]CN109546127A一种硅碳负极浆料及其制备方法，所述硅碳负极浆料含有以下组分：硅基/石墨混合物、粘结剂、单壁碳纳米管、炭黑和偶联剂；所述粘结剂为含有羧基官能团的聚丙烯酸基聚合物。
[0006]上述两篇文献中，均为PAA类粘结剂与碳纳米管的搭配，其在匀浆中容易出现材料颗粒之间更强的团聚，不利于负极浆料的规模化加工。
[0007]因此，如何在不劣化极片加工性能的前提下，优化负极浆料，是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种负极浆料及其制备方法和用途。本专利技术提供的负极浆料的制备方法，通过混合顺序以及新的溶剂的加入，抑制PAA类粘结剂与碳纳米管和石墨烯导电剂之间强的作用力，解决了负极浆料分散难，粘度过高，凝胶化现象严重引起的浆料加工问题和极片难加工的问题。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种负极浆料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0011](1)将第一导电剂和第一溶剂混合，得到第一混合浆料；
[0012](2)将粘结剂、第二溶剂和步骤(1)所述第一混合浆料混合，得到第二混合浆料；
[0013]将负极活性物质与第二导电剂混合，得到第三混合料；
[0014](3)取一部分第二混合浆料与第三混合料混合，得到第四混合浆料；
[0015](4)取另一部分第二混合浆料与第四混合浆料混合，得到第五混合浆料，加入第二溶剂再次混合，得到所述负极浆料；
[0016]其中，第一导电剂包括碳纳米管和/或石墨烯，所述粘结剂包括聚丙烯酸类粘结剂。
[0017]本专利技术中的聚丙烯酸类粘结剂包括聚丙烯酸类、聚丙烯酸衍生物、聚丙烯腈、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯或聚丙烯酸共聚物中的任意一种或至少两种的组合。
[0018]本专利技术提供的负极浆料的制备方法，通过混合顺序以及新的溶剂的加入，抑制PAA类粘结剂与碳纳米管和石墨烯导电剂之间强的作用力，解决了负极浆料分散难，粘度过高，凝胶化现象严重引起的浆料加工问题和极片难加工的问题。
[0019]本专利技术提供的制备方法，先将第一导电剂与第一溶剂混合，实现第一溶剂与第一导电剂的接触，形成氢键或强π
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π共轭作用或偶极
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偶极作用，然后再加入粘结剂，第一溶剂在其中起到了抑制第一导电剂与粘结剂之间的相互作用，而如果不先制备得到第一混合浆料，则会导致浆料粘度异常偏高和不稳定，严重时发生凝胶化，如果不引入第一溶剂，则无法实现对第一导电剂和粘结剂相互作用的阻碍。
[0020]优选地，步骤(1)所述第一溶剂包括异丙醇、正丁醇、碳酸乙烯酯、月桂酸或小分子量的羧甲基纤维素钠中的任意一种或至少两种组合。
[0021]本专利技术中的小分子量羧甲基纤维素钠的具体范围为1～10万，其使用粘度小于0.3Pa*s。
[0022]本专利技术中，将上述第一溶剂的物质与第一导电剂混合，起到消除或减少第一导电剂表面氢键等活性基团，而如果不选用醇类溶剂，选用如水或者NMP，都难以实现对第一导电剂的表面处理。
[0023]优选地，步骤(1)所述第一混合浆料的固含量为0.6～1％，例如0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或1％等。
[0024]本专利技术中，步骤(1)所述第一混合浆料的固含量过小，会导致第一溶剂过多，影响粘结剂的分散，而固含量过大，又会影响对第一导电剂的处理。
[0025]优选地，步骤(2)所述第二溶剂包括水。
[0026]优选地，步骤(2)所述第二混合浆料的固含量为3～10％，例如3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％等。
[0027]本专利技术中，步骤(2)所述第二混合浆料的固含量过小，会导致后面浆料的固含偏低，且导致第一溶剂在第二混合浆料中被过度稀释，降低作用效果，而固含量过大，又会影响粘结剂在第二浆料中的分散。
[0028]优选地，步骤(2)所述负极活性物质石墨和/或硅基材料。
[0029]优选地，步骤(2)所述第二导电剂包括炭黑、石墨或纳米碳纤维中的任意一种或至少两种的组合。
[0030]优选地，步骤(1)所述第一导电剂与步骤(2)所述第二导电剂的质量比为(0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极浆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将第一导电剂和第一溶剂混合，得到第一混合浆料；(2)将粘结剂、第二溶剂和步骤(1)所述第一混合浆料混合，得到第二混合浆料；将负极活性物质与第二导电剂混合，得到第三混合料；(3)取一部分第二混合浆料与第三混合料混合，得到第四混合浆料；(4)取另一部分第二混合浆料与第四混合浆料混合，得到第五混合浆料，加入第二溶剂再次混合，得到所述负极浆料；其中，第一导电剂包括碳纳米管和/或石墨烯，所述粘结剂包括聚丙烯酸类粘结剂。2.根据权利要求1所述的负极浆料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述第一溶剂包括异丙醇、正丁醇、碳酸乙烯酯、月桂酸或小分子量的羧甲基纤维素钠中的任意一种或至少两种组合。3.根据权利要求1或2所述的负极浆料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述第一混合浆料的固含量为0.6～1％。4.根据权利要求1
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3任一项所述的负极浆料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述第二溶剂包括水；优选地，步骤(2)所述第二混合浆料的固含量为3～10％。5.根据权利要求1
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4任一项所述的负极浆料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述负极活性物质石墨和硅基材料；优选地，步骤(2)所述第二导电剂包括炭黑、石墨或纳米碳纤维中的任意一种或至少两种的组合。6.根据权利要求1
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5任一项所述的负极浆料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述第一导电剂与步骤(2)所...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾强，赵林燕，冀亚娟，
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：