一种具有高散热性能的锂离子电池负极片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有高散热性能的锂离子电池负极片及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：S1、制备负极活性材料层；S2、制备相变散热材料层；S3、制备锂离子电池负极片：在负极集流体的一表面涂覆步骤S1制得的负极活性材料层，在所述负极集流体的另一表面涂覆步骤S2制得的相变散热材料层，烘干，即得到所述的具有高散热性能的锂离子电池负极片。相比于现有技术，本发明专利技术提出的制备方法可以有效地降低锂离子电池的运行温度和热量，提高电池的散热性能和安全性能，同时还可以提高电池的循环性能和倍率性能。和倍率性能。和倍率性能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有高散热性能的锂离子电池负极片及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种具有高散热性能的锂离子电池负极片及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池是一种高能量密度的电池，广泛应用于移动电子设备、电动汽车和储能系统等领域。电池中的负极片是锂离子电池中一个重要的组成部分，负责存储并释放锂离子。然而，在电池高功率运行时，负极片会产生大量热量，而目前的锂离子电池负极片散热性能较差，无法及时将热量散出去，导致电池温度升高，从而影响电池的性能和寿命。因此，改善锂离子电池负极片的散热性能已成为国际上研究的热点之一。
[0003]目前，提高锂离子电池负极片散热性能的方法主要包括以下几种：
[0004]1)优化负极材料的结构。通过改变负极材料的颗粒形状、大小和结构等参数，以及添加导热剂和填充剂等措施，提高负极片的导热性能和散热性能。
[0005]2)修改电池参数。通过调整电流密度、循环次数、电流充电速率等参数，来控制电池的散热，提高负极片的散热性能。
[0006]3)引入散热机制。例如在电池外部加入散热管、散热片等元件，以加速电池内部热量的传递和散发，从而提高负极片的散热效率。
[0007]4)采用新型负极材料。例如碳复合材料、硅基材料和金属氧化物等，在提高电池容量和倍率的同时，也具有较好的散热性能。
[0008]然而，这些方法都存在一些弊端，如成本高、工艺复杂、效果不稳定等问题。因此，研究和开发一种新的技术方案，以提高锂离子电池负极片的散热性能成为了必要和紧迫的任务。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种具有高散热性能的锂离子电池负极片及其制备方法，其可以有效地降低锂离子电池电负极片的运行温度和热量，提高电池的散热性能，同时还可以提高电池的循环性能和倍率性能。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]一种具有高散热性能的锂离子电池负极片的制备方法，包括以下步骤：
[0012]S1、制备负极活性材料层：
[0013]1)将负极活性物质、粘结剂、导电剂以(94
‑
96):(1
‑
3):(1
‑
3)的质量比进行混合，制得负极混合浆料；
[0014]2)在所述负极混合浆料中分步加入去离子水，搅拌均匀，先后加入1
‑
2重量份粘结剂、0.1
‑
0.5重量份保液剂，搅拌均匀成粘度为2800
‑
3200Pa.s的负极活性材料层；
[0015]S2、制备相变散热材料层：
[0016]a)将质量比为88.82:9.58的三水合醋酸钠和十二水合磷酸氢钠在90
‑
100℃水浴
条件下加热10
‑
30min至完全熔化；
[0017]b)将熔化后的三水合醋酸钠和十二水合磷酸氢钠使用恒温磁力搅拌器在80℃下以130
‑
150r/min的速度磁力搅拌50
‑
100min，然后置于超声波清洗机中以120
‑
130W的功率且40
‑
50kHz的振荡频率在80
‑
85℃水浴环境下进行1
‑
2h超声波震荡，制得三水合醋酸钠/十二水合磷酸氢钠共晶盐；
[0018]c)将步骤b)所得三水合醋酸钠/十二水合磷酸氢钠共晶盐在80℃水浴条件下加热至熔化，按照0.4:0.4:0.5:0.6的质量比加入单壁碳纳米管、石墨烯和双三氟甲磺酰亚胺锂、甲基异丁基甲酮；
[0019]d)将混合物使用恒温磁力搅拌器在80℃下以130
‑
150r/min的速度磁力搅拌1h，然后置于超声波清洗机中以120
‑
130W的功率，40
‑
50kHz的振荡频率，在80
‑
85℃水浴环境下进行1
‑
2h超声波震荡，得到相变散热材料层；
[0020]S3、制备锂离子电池负极片：
[0021]在负极集流体的一表面涂覆步骤S1制得的负极活性材料层，在所述负极集流体的另一表面涂覆步骤S2制得的相变散热材料层，烘干，即得到所述的具有高散热性能的锂离子电池负极片。
[0022]进一步的，步骤S2中，所述相变散热材料层的相变温度为53.27℃，相变潜热为253.88J
·
g
‑1。
[0023]进一步的，步骤S1中，所述负极活性物质层的克容量C
负
(mAh/g)、中值粒径D
负
(μm)、单面压实密度M
负
(g/m2)、压实密度P
负
(g/cm3)满足如下关系式：
[0024][0025]进一步的，所述C
负
的取值范围为320≤C
负
＜350，所述D
负
的取值范围为5≤D
负
≤15，所述M
负
的取值范围为80≤M
负
≤100，所述P
负
的取值范围为1.0≤P
负
≤1.2。
[0026]进一步的，步骤S1中，所述负极活性物质为硬碳、软碳、碳纤维、石墨化碳微球、人造石墨、天然石墨中的至少一种；所述导电剂为炭黑、SuperP、碳纳米管、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、纳米碳纤维中的至少一种；所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氯乙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、聚酰亚胺、聚乙烯中的至少一种；所述保液剂为聚己内酯、聚乙二醇、异丙醇、气凝胶中的至少一种。
[0027]进一步的，步骤S1的第2)步中，还包括加入1
‑
5重量份的甲基异丁基甲酮。
[0028]进一步的，步骤3中，所述相变散热材料层具有多重孔隙结构，所述多重孔隙结构包括微孔和介孔，所述介孔的孔径R1和微孔的孔径R2满足关系式：R1＝k
×
R2，其中k为2～4；且所述相变散热材料层的孔隙率为50
‑
80％。
[0029]进一步的，步骤3中，所述负极活性材料层具有多重孔隙结构，所述多重孔隙结构包括微孔和介孔，所述介孔的孔径R1和微孔的孔径R2满足关系式：R1＝k
×
R2，其中k为2～4；且所述负极活性材料层的孔隙率为50
‑
80％。
[0030]进一步的，步骤S1中，所述负极活性物质的中值粒径D
负
(μm)、振实密度A
负
(g/cm3)、比表面积B
负
(m2/g)满足如下关系式：
[0031][0032]进一步的，所述A
负
的取值范围为1.5≤C
负
≤2.5，所述B
负
的取值范围为4.5≤B
负
≤8.5，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高散热性能的锂离子电池负极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制备负极活性材料层：1)将负极活性物质、粘结剂、导电剂以(94
‑
96):(1
‑
3):(1
‑
3)的质量比进行混合，制得负极混合浆料；2)在所述负极混合浆料中分步加入去离子水，搅拌均匀，先后加入1
‑
2份粘结剂、0.1
‑
0.5份保液剂，搅拌均匀成粘度为2800
‑
3200Pa.s的负极活性材料层；S2、制备相变散热材料层：a)将质量比为88.62:9.48的三水合醋酸钠和十二水合磷酸氢钠在90
‑
100℃水浴条件下加热10
‑
30min至完全熔化；b)将熔化后的三水合醋酸钠和十二水合磷酸氢钠使用恒温磁力搅拌器在80℃下以130
‑
150r/min的速度磁力搅拌50
‑
100min，然后置于超声波清洗机中以120
‑
130W的功率且40
‑
50kHz的振荡频率在80
‑
85℃水浴环境下进行1
‑
2h超声波震荡，制得三水合醋酸钠/十二水合磷酸氢钠共晶盐；c)将步骤b)所得三水合醋酸钠/十二水合磷酸氢钠共晶盐在80℃水浴条件下加热至熔化，按照0.4:0.4:0.5:0.6的质量比加入单壁碳纳米管、石墨烯和双三氟甲磺酰亚胺锂、甲基异丁基甲酮；d)将混合物使用恒温磁力搅拌器在80℃下以130
‑
150r/min的速度磁力搅拌1h，然后置于超声波清洗机中以120
‑
130W的功率，40
‑
50kHz的振荡频率，在80
‑
85℃水浴环境下进行1
‑
2h超声波震荡，得到相变散热材料层；S3、制备锂离子电池负极片：在负极集流体的一表面涂覆步骤S1制得的负极活性材料层，在所述负极集流体的另一表面涂覆步骤S2制得的相变散热材料层，烘干，即得到所述的具有高散热性能的锂离子电池负极片。2.根据权利要求1所述的具有高散热性能的锂离子电池负极片的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述相变散热材料层的相变温度为53.27℃，相变潜热为253.88J
·
g
‑1。3.根据权利要求1所述的具有高散热性能的锂离子电池负极片的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述负极活性物质层的克容量C
负
...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱瑞宝，马杉，刘腾涧，田军，
申请(专利权)人：广东嘉拓新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：