CN102751472A

CN102751472A - 一种锂离子二次电池负极制造方法

Info

Publication number: CN102751472A
Application number: CN2012102207089A
Authority: CN
Inventors: 姜波
Original assignee: SHANGHAI JINZHONG INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI JINZHONG INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2012-10-24

Abstract

本发明公开了一种锂离子二次电池的负极制造方法，包括如下步骤：将负极活性物质、粘结剂、导电剂、增粘剂与液状分散介质混合调制成负极浆料；负极活性物质包括硅合金和人造石墨；其中导电剂为碳纳米管和乙炔黑组成复合物；将负极浆料涂到由铜制成的集流体的两面，进行干燥，通过轧辊对载持在集流体上的干燥状态的负极浆料进行轧制，剪切形成负极。

Description

一种锂离子二次电池负极制造方法

技术领域

本发明涉及一种电极制造方法，尤其涉及一种锂离子二次电池负极制造方法。

背景技术

二次电池，包含可通过充电而再生的活性物质。当二次电池所产生的能量降低至最佳效率以下时，可将它们以许多方式中的任何一种进行再充电。基于电池的化学组成，可将可充电电池细分为两个主要类别。这两个类别，即碱性二次电池和锂二次电池。其中锂离子二次电池是一种新型高能二次电源，具有比容量大、放电电压高而平稳、低温性能好、环境友好、安全、寿命长、自放电微弱等优点。锂离子二次电池的上述优势，引起了各国科学家的青睐，从而促进了锂离子二次电池的快速发展。自问世以来，短短的十几年间，锂离子二次电池就已被广泛地应用于手机、笔记本电脑、数码相机等便携电子产品中；其他一些重要领域如电动交通工具、航空航天、军事等领域用的大型锂离子二次电池也正在开发之中。

锂离子二次电池由正极、负极、非水电解质等组成，其中锂离子二次电池的负极对于电池能量密度、容量和充放电性能的具有重要的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种性能优异的锂离子二次电池的负极制造方法。

为了实现上述目的，本发明提供的锂离子二次电池的负极制造方法包括如下步骤：

步骤1，制作负极浆料：将负极活性物质、粘结剂、导电剂、增粘剂与液状分散介质混合调制成负极浆料；负极活性物质包括硅合金和人造石墨；其中100重量份负极活性物质含有1重量份～3重量份的粘结剂，含有1～2重量份的增粘剂，含有2-5重量份的导电剂。其中导电剂为碳纳米管和乙炔黑组成复合物，其制备方法为：a、称取一定量的碳纳米管、乙炔黑和分散剂，其中，碳纳米管为多壁碳纳米管，管外径10～50nm，长度为20～50μm；乙炔黑的粒径为15～50nm，在水或有机溶剂中超声分散碳纳米管和乙炔黑，制成两者总重量含量为1～5％的低浓度母液；b、母液经过抽滤或者压滤分离出水或者有机溶剂，干燥后得到导电剂。

步骤2，将负极浆料涂到由铜制成的集流体的两面，进行干燥，这时，集流体设有未涂有负极浆料的空白部，空白部用于导线熔接。

步骤3，通过轧辊对载持在集流体上的干燥状态的负极浆料进行轧制，剪切形成负极。

其中该人造石墨的制备方法为：使用小型磨机粉碎由在500℃～1000℃的TG测定所得到的加热减量成分为13.1质量％的石油系生焦炭(非针状焦炭)。使用涡轮分级机进行气流分级，得到D50为10μm的碳原料。将该粉碎了的碳原料填充到带有螺旋帽的石墨坩埚中，使用艾奇逊炉在3100℃下进行石墨化处理，得到激光拉曼R值为0.025、CTE为3.7×10^-6/℃的石墨材料。

优选的，在涂布浆料前，对铜集流体进行穿孔、网格加工和表面处理。

优选的，增粘剂为羧基甲基纤维素(CMC)。

与现有技术相比，本发明的优点是：通过改进的材料组分，尤其是导电剂的改进提高了负极材料的充放电性能，特定方法制备的人造石墨，可改善放电容量、初期效率、循环特性。

具体实施方式

实施例一

（1）导电剂的制作：

在200ml去离子水或者N-甲基吡咯烷烔中加入平均粒径20nm、长度为30μm的碳纳米管3g，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)1.5g；使用有探头的超声处理设备超声分散后，再加入平均粒径为20nm的乙炔黑6g，继续超声分散，获得碳纳米管与乙炔黑的母液。母液经过抽滤分离出水或者有机溶剂，干燥后得到由碳纳米管和乙炔黑组成的导电剂。

（2）负极的制作

A、制造人造石墨：使用小型磨机粉碎由在500℃～1000℃的TG测定所得到的加热减量成分为13.1质量％的石油系生焦炭(非针状焦炭)。使用涡轮分级机进行气流分级，得到D50为10μm的碳原料。将该粉碎了的碳原料填充到带有螺旋帽的石墨坩埚中，使用艾奇逊炉在3100℃下进行石墨化处理，得到激光拉曼R值为0.025、CTE为3.7×10^-6/℃的石墨材料。

B、用双臂式混练机将作为负极活性物质的上述人造石墨以及硅合金、由乙炔黑和碳纳米管组成的导电剂、作为粘结剂的改性SBR的乳浊液、作为增粘剂的CMC和作为分散介质的适量的水进行搅拌制成负极浆料浆。导电剂、改性SBR的固形部分、CMC的混合比，相对于100重量份的人造石墨和硅合金，分别都是2重量份。接着，将负极浆料涂布在厚度为15μm的由铜箔构成的带状集流体的两面，集流体设有未涂有负极浆料的空白部，空白部用于导线熔接，该铜箔之前经历过穿孔、网格加工和表面处理。这样，使涂布的负极浆料干燥，用轧辊轧制，剪切后形成锂离子二次电池的负极。

实施例二

（1）导电剂的制作：

在200ml去离子水或者N-甲基吡咯烷烔中加入平均粒径30nm、长度为40μm的碳纳米管4g，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)2g；使用有探头的超声处理设备超声分散后，再加入平均粒径为40nm乙炔黑8g，继续超声分散，获得碳纳米管与乙炔黑的母液。母液经过抽滤分离出水或者有机溶剂，干燥后得到由碳纳米管和乙炔黑组成的导电剂。

（2）负极的制作

A、按实施例一中的方法制造人造石墨。

B、用双臂式混练机将作为负极活性物质的上述人造石墨、并且在粒子表面不存在实质的涂布层的人造石墨以及硅合金、由乙炔黑和碳纳米管组成的导电剂、作为粘结剂的改性SBR的乳浊液、作为增粘剂的CMC和作为分散介质的适量的水进行搅拌制成负极浆料浆。改性SBR的固形部分、CMC的混合比，相对于100重量份的人造石墨和硅合金，分别都是1.5重量份，导电剂相对于100重量份的人造石墨和硅合金为4重量份。接着，将负极浆料涂布在厚度为13μm的由铜箔构成的带状集流体的两面，集流体设有未涂有负极浆料的空白部，空白部用于导线熔接，该铜箔之前经历过穿孔、网格加工和表面处理。这样，使涂布的负极浆料干燥，用轧辊轧制，剪切后形成锂离子二次电池的负极。

由实施例一和实施例二得到的负极制备的电池的相关参数见下表。

	放电容量（mAh/g）	初期效率（%）
			实施例一	350	90.4
实施例二	345	90.1
			比较例	300	84.3

上表中的比较例为采用普通导电剂及活性物质采用相同工艺制作的负极的电池。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的技术方案内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更改或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做出的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种锂离子二次电池的负极制造方法，包括如下步骤：

步骤1，制作负极浆料：将负极活性物质、粘结剂、导电剂、增粘剂与液状分散介质混合调制成负极浆料；负极活性物质包括硅合金和人造石墨；其中100重量份负极活性物质含有1重量份～3重量份的粘结剂，含有1～2重量份的增粘剂，含有2-5重量份的导电剂；其中，导电剂为碳纳米管和乙炔黑组成的复合物，其制备方法为：a、称取一定量的碳纳米管、乙炔黑和分散剂，其中，碳纳米管为多壁碳纳米管，管外径10～50nm，长度为20～50μm；乙炔黑的粒径为15～50nm，在水或有机溶剂中超声分散碳纳米管和乙炔黑，制成两者总重量含量为1～5％的低浓度母液；b、母液经过抽滤或者压滤分离出水或者有机溶剂，干燥后得到导电剂；

步骤2，将负极浆料涂到由铜制成的集流体的两面，进行干燥，这时，集流体设有未涂有负极浆料的空白部，空白部用于导线熔接；

步骤3，通过轧辊对载持在集流体上的干燥状态的负极浆料进行轧制，剪切形成负极；

其特征在于：该人造石墨的制备方法为：使用小型磨机粉碎由在500℃～1000℃的TG测定所得到的加热减量成分为13.1质量％的石油系生焦炭(非针状焦炭)，使用涡轮分级机进行气流分级，得到D50为10μm的碳原料，将该粉碎了的碳原料填充到带有螺旋帽的石墨坩埚中，使用艾奇逊炉在3100℃下进行石墨化处理，得到激光拉曼R值为0.025、CTE为3.7×10^-6/℃的石墨材料。

2.如权利要求1所述的锂离子二次电池负极制造方法，其中，在涂布浆料前，对铜集流体进行穿孔、网格加工和表面处理。

3.如权利要求1所述的锂离子二次电池负极制造方法，其中，增粘剂为羧基甲基纤维素。