CN102290566B - 锂电池负极制备方法及其锂电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池领域，具体为一种锂电池负极制备方法及使用该方法制备的负极制备的一种锂电池。其目的在于提供一种高强度锂离子电池负极制备方法。本发明的技术方案为：一种锂电池负极制备方法，它包括以下步骤：（1）将负极活性物质石墨、导电碳黑、纳米碳纤维、粘合剂丁苯橡胶、水性粘合剂混合均匀；所述石墨为粒度为18.0-22.0μm的类球形石墨和比表面积≤20.0m2/g的两种石墨混合；（2）制成糊状胶合剂，均匀涂敷在铜箔两侧；（3）接着真空干燥，辊压、裁切，成负极片。本发明的有益效果为：负极活性物质不会脱落，导电性增强，电池内阻降低，从而阻止集流体表面发生还原反应，避免发生气胀。

Description

锂电池负极制备方法及其锂电池
技术领域
本发明涉及电池领域，具体为一种锂电池负极制备方法及使用该方法制备的负极制备的一种锂电池。
背景技术
锂离子电池作为新一代绿色高能可充电电池，具有电压高、能量密度大、自放电小、循环性能好的特点，占据很多用电器的主导地位。有的小型电动工具需高倍率充放电使用，日使用频率较高，循环使用可达10多次，如果用电器使用寿命要求达到一年，电池循环寿命必须达到3000次左右，虽然锂离子电池循环寿命性能较好，如果负极粘接强度达不到要求，则随着循环次数的增加，涂层剥离程度加重，从而使电池内阻不断增大，循环容量加剧下降。传统工艺为了降低电池内阻，装配过程中负极片与电池壳体接触的部分一般没有活性物质，使铜箔集流体与电池壳内壁直接接触，当电池在充电过程中，负极电位降低，电解液必然在铜箔集流体的裸露表面发生还原反应产生气体，电池发生气胀，使正负极和隔膜发生分离并影响电池寿命。
发明内容
为了克服以上不足，本发明提出了一种高强度锂离子电池负极制备方法。
本发明的技术方案为：一种锂电池负极制备方法，它包括以下步骤：
（1）将负极活性物质石墨、导电碳黑、纳米碳纤维、粘合剂丁苯橡胶、水性粘合剂混合均匀；所述石墨为粒度为18.0-22.0μm的类球形石墨和比表面积≤20.0 m2/g的两种石墨混合；
（2）制成糊状胶合剂，均匀涂敷在铜箔两侧；
（3）接着真空干燥，辊压、裁切，成负极片。
负极配方中混合两种型号为M5和F 4的石墨，分别为粒度为18.0-22.0μm的类球形石墨和比表面积≤20.0 m2/g的石墨；粒度为18.0-22.0μm的类球形石墨属纯人造石墨原料经球化\分级而得，粒度分布均一，比容量高；比表面积≤20.0 m2/g的石墨，具有良好导电性能，能有效降低电池内阻；分散性好。增加石墨，可避免单一的沉淀现象（浆料的分层现象）。配方中在原导电碳黑的基础上添加比例较小的纳米超长碳纤维VGCF，提高电池导电性，降低内阻。粘合剂为SBR、LA133（水性粘合剂），本发明在加SBR的基础上加水性粘合剂LA133替代羧甲基纤维素钠，此粘合剂是以水为分散介质的环保型粘合剂，可使浆料中粉体不易沉降，粘合性强。电极的压实密度控制在1.6±0.2g/cm3，既保证强度和导电性，又不会因密度过大而产生断裂现象。
所述活性物质石墨、导电碳黑、VGCF、SBR、LA133的配比为（按重量份数计）：75—85︰8—12︰0.5—1.5︰2—4︰5—7。
所述活性物质石墨、导电碳黑、VGCF、SBR、LA133的配比为（按重量份数计）：80︰10︰1︰3︰6。
一种锂电池，包括以LiFePO4为主体的正极、负极、隔膜和碱性电解液，
a、其负极按以下方法制备：
（1）将负极活性物质石墨、导电碳黑、纳米碳纤维、粘合剂丁苯橡胶、水性粘合剂混合均匀；所述石墨为粒度为18.0-22.0μm的类球形石墨和比表面积≤20.0 m2/g的两种石墨混合；
（2）制成糊状胶合剂，均匀涂敷在铜箔两侧；
（3）接着真空干燥，辊压、裁切，成负极片；
b、其正极按以下方法制备：
LiFePO4、导电石墨、PVDF混合均匀，搅拌成糊状，均匀地涂敷在铝箔的两侧，在氮气流下干燥以除去有机物分散剂，然后用辊压机压制成型，剪切，成极片。
c、隔膜采用聚丙烯微孔膜；
d、电解液为LiPF6，溶剂为EC（碳酸乙烯酯）、DEC（碳酸二乙酯）、DMC（碳酸二甲酯）混合液。
上述锂电池，其采用以下优选方案制备：
a、其负极按以下方法制备：
（1）将负极活性物质石墨、导电碳黑、纳米碳纤维、粘合剂丁苯橡胶、水性粘合剂混合均匀；所述活性物质石墨、导电碳黑、VGCF、SBR、LA133的配比为（按重量份数计）：80︰10︰1︰3︰6；所述石墨为粒度为18.0-22.0μm的类球形石墨和比表面积≤20.0 m2/g的两种石墨混合；
（2）制成糊状胶合剂，均匀涂敷在铜箔两侧；
（3）接着真空干燥，辊压、裁切，成负极片；
b、其正极按以下方法制备：
LiFePO4、导电石墨、PVDF按重量比为86︰9︰5的比例混合均匀，搅拌成糊状，均匀地涂敷在铝箔的两侧，涂层厚度为16μm，在氮气流下干燥以除去有机物分散剂，然后用辊压机压制成型，剪切，成极片。
c、隔膜采用聚丙烯微孔膜；
d、电解液为1mol۰L-1LiPF6，溶剂为EC（碳酸乙烯酯）、DEC（碳酸二乙酯）、DMC（碳酸二甲酯）按体积比为1︰1︰1混合。
本发明的有益效果为：为保证涂敷在电解铜箔上的负极活性物质不会脱落，在制备时使用合适的负极活性物质、导电剂以及定量的粘合剂，另外，活性物质全面覆盖集流体，在活性物质中加入合适比例的导电剂，增强导电性，降低电池内阻，从而阻止集流体表面发生还原反应，避免发生气胀。
附图说明
图1为实施例1制备的电池放电循环寿命曲线图；
图2为实施例1制备的电池充电与放电过程内阻对比曲线图。
具体实施方式
实施例 1 ：
锂电池负极按以下方法制备：
（1）将负极活性物质石墨、导电碳黑、VGCF（纳米碳纤维）、粘合剂SBR（丁苯橡胶）、LA133（水性粘合剂）混合均匀；所述活性物质石墨、导电碳黑、VGCF、SBR、LA133的配比为（按重量份数计）：80︰10︰1︰3︰6；所述石墨为粒度为18.0-22.0μm的类球形石墨和比表面积≤20.0 m2/g的两种石墨混合；
（2）制成糊状胶合剂，均匀涂敷在铜箔两侧；
（3）接着真空干燥，辊压、裁切，成负极片；
其正极按以下方法制备：
LiFePO4、导电石墨、PVDF按重量比为86︰9︰5的比例混合均匀，搅拌成糊状，均匀地涂敷在铝箔的两侧，涂层厚度为16μm，在氮气流下干燥以除去有机物分散剂，然后用辊压机压制成型，剪切，成极片。
隔膜采用聚丙烯微孔膜；
电解液为1mol۰L-1LiPF6，溶剂为EC（碳酸乙烯酯）、DEC（碳酸二乙酯）、DMC（碳酸二甲酯）按体积比为1︰1︰1混合。
制备18650型圆柱型电池。
以容量为1800mAh为例，采用广州擎天BS9000R电池检测设备检测电池循环寿命，对比曲线图如图1所示。
电池充电与放电过程内阻对比曲线图如图2所示。
实施例 2 ：
锂电池负极按以下方法制备：
将负极活性物质石墨、导电碳黑、VGCF（纳米碳纤维）、粘合剂SBR（丁苯橡胶）、LA133（水性粘合剂）混合均匀；所述活性物质石墨、导电碳黑、VGCF、SBR、LA133的配比为（按重量份数计）：75︰12︰1.5︰2︰7；所述石墨为粒度为18.0-22.0μm的类球形石墨和比表面积≤20.0 m2/g的两种石墨混合；
其余同实施例1。
实施例 3 ：
锂电池负极按以下方法制备：
将负极活性物质石墨、导电碳黑、VGCF（纳米碳纤维）、粘合剂SBR（丁苯橡胶）、LA133（水性粘合剂）混合均匀；所述活性物质石墨、导电碳黑、VGCF、SBR、LA133的配比为（按重量份数计）：85︰8︰0.5︰4︰5；所述石墨为粒度为18.0-22.0μm的类球形石墨和比表面积≤20.0 m2/g的两种石墨混合；
其余同实施例1。

Claims (3)

1.一种锂电池负极制备方法，其特征是：它包括以下步骤：
（1）将负极活性物质石墨、导电碳黑、VGCF、SBR、LA133按配比为（按重量份数计）：75—85︰8—12︰0.5—1.5︰2—4︰5—7混合均匀；所述石墨为以下两种石墨的混合：一种是粒度为18.0-22.0μm的类球形石墨，另一种是比表面积≤20.0 m2/g的石墨；
（2）制成糊状胶合剂，均匀涂敷在铜箔两侧；
（3）接着真空干燥，辊压、裁切，成负极片。
2.根据权利要求1所述的锂电池负极制备方法，其特征在于，所述活性物质石墨、导电碳黑、VGCF、SBR、LA133的配比为（按重量份数计）：80︰10︰1︰3︰6。
3.一种锂电池，包括以LiFePO4为主体的正极、负极、隔膜和碱性电解液，其特征是：
a、其负极按以下方法制备：
（1）将负极活性物质石墨、导电碳黑、VGCF、SBR、LA133混合均匀；所述活性物质石墨、导电碳黑、VGCF、SBR、LA133的配比为（按重量份数计）：80︰10︰1︰3︰6；所述石墨为粒度为18.0-22.0μm的类球形石墨和比表面积≤20.0 m2/g的石墨的混合；
（2）制成糊状胶合剂，均匀涂敷在铜箔两侧；
（3）接着真空干燥，辊压、裁切，成负极片；
b、其正极按以下方法制备：
LiFePO4、导电石墨、PVDF按重量比为86︰9︰5的比例混合均匀，搅拌成糊状，均匀地涂敷在铝箔的两侧，涂层厚度为16μm，在氮气流下干燥以除去有机物分散剂，然后用辊压机压制成型，剪切，成极片；
c、隔膜采用聚丙烯微孔膜；
d、电解液为1mol۰L-1LiPF6，溶剂为EC（碳酸乙烯酯）、DEC（碳酸二乙酯）、DMC（碳酸二甲酯）按体积比为1︰1︰1混合。
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