一种负极材料制造技术

本发明专利技术提供一种负极材料

【技术实现步骤摘要】
一种负极材料、负极浆料、负极极片及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种负极材料
、
负极浆料
、
负极极片及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]锂离子动力电池因具有能量密度高
、
循环寿命长
、
功率特性好等优势，成为新能源汽车的主要动力来源；作为锂离子动力电池重要组成部分之一，负极材料会直接影响锂离子动力电池的性能
。
[0003]硅负极材料具有其它负极材料无法比拟的高容量优势
(Li
22
Si5，常温下理论储锂容量为
3600mAh/g)
，随着对电池能量密度要求的提高，电池中硅含量也明显提升
。
众所周知，硅是半导体材料，而且硅在完全嵌脱锂过程中存在严重的体积效应，体积变化率大于
300
％，易造成电极材料粉化以及电极材料与集流体分离，使得硅材料在电池的循环前期即大部分失去电化学活性，所以如何良好地应用含硅负极并非易事
。
[0004]CN109546085A
公开了一种使用高粘导锂粘结剂的碳硅负极极片及其制备方法，其特征为
(1)
将
CMC
‑
Li
溶解在去离子水中，进行搅拌，得到混合浆料
a
；
(2)
向碳硅溶胶中加入碳纳米管
、
改性
SBR
进行机械搅拌，得到混合浆料
b
；
(3)
将混合浆料
a、
混合浆料
b
进行混合，并加入粘度调节剂，得到混合浆料
c
；
(4)
将浆料
c
涂覆在基材表面上，形成负极；
(5)
干燥烧结，再切片成型
。
混合浆料
b
主要是利用
SiO2对
SBR
进行疏水化处理，具有分散性良好，性能稳定高等优点
。
但其工艺复杂，需预先将丙烯酸酯类
、
去离子水
、
羧甲基淀粉醚
、
硅粉
、
纳米石墨等制备成碳硅溶胶，制备过程中还需使用超声振荡设备，整体工艺时间长，不太适用于工业化生产
。
[0005]CN107959027A
公开了一种锂离子电池硅基负极粘结剂及含有该粘结剂的负极片的制备方法，其特征为将氧化石墨超声分散于水中，得到浓度
0.5
～
5mg/mL
的氧化石墨烯
(GO)
的水分散液，再加入改性
SBR
粘结剂，
GO
与改性
SBR
粘结剂的质量比为
1:10
～
1:50
，搅拌后即得到锂离子电池硅基负极粘结剂
(GO/
改性
SBR)
，可提高硅基负极的循环性能，同时对硅基负极材料的首次库伦效率有一定的提升
。
但该法制备的
GO
改性
SBR
的稳定性欠佳，不能长时间存放，而且对于负极极片的抗剥离强度没有明显提升，不能有效的抑制极片的膨胀，且过多的石墨烯加入会阻碍锂离子的传输路径，影响电池的倍率性能和低温性能
。
[0006]CN111725484A
公开了一种一种负极片
、
制备方法和电池，其特征在于集流体，集流体的一侧涂覆第一浆料层，集流体的另一侧分别涂覆第二浆料层和第三浆料层，第二浆料层所在的区域与第一浆料层所在的区域相对应；第一浆料层
、
第二浆料层和第三浆料层中分别包括负极活性材料
、
粘结剂和导电剂；第一浆料层和第三浆料层中的负极活性材料
、
粘结剂和导电剂至少一个不同
。
所制作的电池在满足电池高能量密度快充的同时，解决电池循环过程中的负极析锂问题，有利于降低电池循环中的厚度膨胀，减缓电池容量衰减，保证电池的循环性能
。
但该法制备负极的工艺烦琐，制备负极浆料时需用两套匀浆设备，在涂布工序对涂布设备要求很高，否则在第三层浆料与第一层浆料的交界处会出现漏箔的现象，
严重影响电池的安全性能
。
[0007]此外，通过分析发现，包含硅基材料的负极极片在涂布时极易开裂，进而导致负极极片的粘结性和导电性均有所下降，从而会导致进一步制备得到的锂离子电池的循环性能和倍率性能仍有待提升，且为了避免负极极片的开裂，目前对于负极极片的烘烤温度较低
(
约为
70
～
90℃)
，使得负极极片的走速较低，大大限制了锂离子电池的生产效率
。
[0008]因此，开发一种导电性能稳定且优异的负极材料，是本领域急需解决的技术问题
。

技术实现思路

[0009]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种负极材料
、
负极浆料
、
负极极片及其制备方法和应用，所述负极材料包括负极活性物质
、
导电剂
、
粘结剂和添加剂，通过在负极材料中加入聚甘油脂肪酸酯作为添加剂，有效地降低了采用所述负极材料制备得到的负极浆料的表面张力，使其在涂布过程中不易开裂，进而有效地提高了负极极片的导电性能
、
粘结性能和加工性能，使得包含所述负极极片的锂离子电池具有优异的循环性能和加工性能能
。
[0010]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]第一方面，本专利技术提供一种负极材料，所述负极材料包括负极活性物质
、
导电剂
、
粘结剂和添加剂；
[0012]所述添加剂包括聚甘油脂肪酸酯
。
[0013]本专利技术提供的负极材料包括负极活性物质
、
导电剂
、
粘结剂和添加剂的组合，且所述添加剂包括聚甘油脂肪酸酯；通过在负极材料中添加聚甘油脂肪酸酯作为添加剂，有效地降低了包含所述负极材料的负极浆料的表面张力，使其在涂布过程中不易开裂，进而使得到的负极极片能够兼具优异的导电性能和粘结性能，同时还可以提高烘烤所述负极极片的烘箱的温度，使其在烘箱中具有较快的走速，大大提升了所述负极极片的加工效率，使得采用所述负极极片制备得到的锂离子电池的循环性能
、
倍率性能以及生产效率均得到了大幅提升
。
[0014]优选地，所述负极活性物质包括石墨和
/
或硅材料
。
[0015]优选地，所述硅材料包括硅单质
、
氧化亚硅或碳化硅中的任意一种或至少两种的组合
。
[0016]优选地，所述负极材料中石墨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种负极材料，其特征在于，所述负极材料包括负极活性物质
、
导电剂
、
粘结剂和添加剂；所述添加剂包括聚甘油脂肪酸酯
。2.
根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述负极活性物质包括石墨和
/
或硅材料；优选地，所述硅材料包括硅单质
、
氧化亚硅或碳化硅中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述负极材料中石墨的质量百分含量为
45
～
90
％；优选地，所述负极材料中硅材料的质量百分含量为5～
50
％
。3.
根据权利要求1或2所述的负极材料，其特征在于，所述导电剂包括零维碳材料和一维碳材料；优选地，所述零维碳材料包括
Super P、Super S、
乙炔黑或科琴黑中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述负极材料中零维碳材料的质量百分含量为
0.1
～4％，进一步优选为
0.1
～2％；优选地，所述一维碳材料包括单壁碳纳米管；优选地，所述负极材料中一维碳材料的质量百分含量为
0.1
～
0.5
％
。4.
根据权利要求1～3任一项所述的负极材料，其特征在于，所述粘结剂包括羧甲基纤维素锂
、
聚丙烯酸锂
、
海藻酸锂和丁苯橡胶；优选地，所述负极材料中羧甲基纤维素锂的质量百分含量为
0.5
～3％；优选地，所述负极材料中聚丙烯酸锂的质量百分含量为1～5％；优选地，所述负极材料中海藻酸锂的质量百分含量为
0.5
～2％；优选地，所述负极材料中丁苯橡胶的质量百分含量为
0.5
～3...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘益，芦佳雪，张越超，高秀玲，马华，
申请(专利权)人：天津市捷威动力工业有限公司，
类型：发明
国别省市：