CN105406079A - 一种锂离子电池负极极片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种锂离子电池负极极片及其制备方法，电池制备领域，具体涉及锂离子电池制备领域，其特征在于：所述的负极极片中间设有集流体（1），集流体（1）的两面设有硅碳负极（2），硅碳负极（2）的每个硅碳粒子之间设有空心碳球（3），所述的硅碳负极（2）和空心碳球（3）是采用粘结剂粘结在集流体（1）的两面。本发明不但解决了负极材料存在克容量低、压实密度低及其导电率低的问题，还具有克容量高、压实密度大的特性，能适用于高能能量密度锂离子电池。
Description
技术领域
本发明涉及电池制备领域，具体涉及锂离子电池制备领域。
背景技术
锂离子电池以其能量密度高、循环寿命好，环境友好及其价格低廉而受到市场的青睐，而负极极片又是组成锂离子电池的关键部分，并影响到锂离子电池的循环寿命、倍率性能及其安全性能，目前锂离子电池负极极片主要采用在铜箔集流体表面涂覆人造石墨、天然石墨，并经过切片、辊压等工序制作而成，比如专利（CN201520109398.2）公开了锂离子电池负极极片及锂离子电池，该锂离子电池负极极片包括集流体以及粘结在集流体表面上的天然石墨球，所述天然石墨球之间的空隙中设置有人造石墨球，以提高循环稳定性能，同时提高了负极极片的压实密度和导电性能，但是其存在材料的克容量低，长期循环会造成极片膨胀，难以产业化推广使用，目前市场急需一种既能提高材料压实密度，又能提高材料克容量的负极材料。市场也有一些硅碳的负极材料，但由于膨胀率高，造成其锂离子电池循环寿命差。
发明内容
本发明公开了一种锂离子电池负极极片及其制备方法，不但解决了负极材料存在克容量低、压实密度低及其导电率低的问题，还具有克容量高、压实密度大的特性，能适用于高能能量密度锂离子电池。
本发明提供一种锂离子电池负极极片及其制备方法，所述的负极极片中间设有集流体1，集流体1的两面设有硅碳负极2，硅碳负极2的每个硅碳粒子之间设有空心碳球3，所述的硅碳负极2和空心碳球3是采用粘结剂粘结在集流体1的两面。
所述的硅碳负极2的硅碳粒子呈现球形或椭圆形，硅碳粒子的直径为15～20μm，所述的空心碳球3的直径为0.3～0.8μm，所述的集流体1是采用双光铜箔，厚度为8～12μm。
所述的硅碳负极2与空心碳球3的质量比，硅碳负极：空心碳球=100：30～80。
所述的粘结剂由以下材料配比而成：
磷酸1～13%、乙醇2～4%、聚偏氟乙烯20～45%、N-甲基吡咯烷酮NMP6～18%、酚醛树脂5～9%、氨基树脂2～3%、聚丙烯酸脂6～11%、羧甲基纤维素钠1～4%、聚丙烯酸酯类三元共聚物乳胶10～30%、聚酰亚胺3～17%。
所述负极极片的制备方法包括以下生产步骤:
步骤①将硅碳负极2与空心碳球3采用干混方式在三维混料机中混合均匀，得到混合料A,
步骤②在混合过程中，先把粘结剂中的N-甲基吡咯烷酮NMP、聚偏氟乙烯PVDF、聚丙烯酸酯类三元共聚物乳胶LA132部分材添加到混合料A之中，再搅拌1小时，
步骤③再把粘结剂剩余部分材料添加到混合料A之中搅拌，得到混合材料B，
步骤④将混合材料B抽真空后，涂覆在铜箔1表面，干燥后就得到负极极片。
本发明的有益效果：
由于球形结构的硅碳负极和空心碳球之间可以产生协同作用，即硅碳负极大的颗粒之间掺杂小粒径的空心碳球，使其硅碳负极在充放电过程中造成材料膨胀，空心碳球可以减缓材料的膨胀率，提高其材料的结构稳定性；同时空心碳球具有高的导电率和比表面积，又可以提高硅碳负极的导电性和吸液能力，并因此提高材料的倍率性能和循环性能。
大颗粒硅碳负极与小颗粒空心碳球之间的相互掺杂可以降低材料之间的孔隙，从而提高材料的压实密度，同时大小颗粒的合理分布又可以提高两种材料之间的接触面积提高其材料的电导率，减小负极极片的极化，不但解决了负极材料存在克容量低、压实密度低及其导电率低的问题，还具有克容量高、压实密度大的特性，能适用于高能能量密度锂离子电池。
附图说明
图1是本发明的负极极片的结构示意图。
图1中符号说明：集流体1、硅碳负极2、空心碳球3。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种锂离子电池负极极片及其制备方法，所述的负极极片中间设有集流体1，集流体1的两面设有硅碳负极2，硅碳负极2的每个硅碳粒子之间设有空心碳球3，所述的硅碳负极2和空心碳球3是采用粘结剂粘结在集流体1的两面。
所述的硅碳负极2的硅碳粒子呈现球形或椭圆形，硅碳粒子的直径为18μm，所述的空心碳球3的直径为0.4μm，所述的集流体1是采用双光铜箔，厚度为8～12μm。
所述的硅碳负极2与空心碳球3的质量比，硅碳负极：空心碳球=100：50。
所述的粘结剂由以下材料配比而成：
磷酸9.1%、乙醇2.5%、聚偏氟乙烯36.8、N-甲基吡咯烷酮NMP8.6%、酚醛树脂7.2%、氨基树脂2.8%、聚丙烯酸脂8%、羧甲基纤维素钠3.1%、聚丙烯酸酯类三元共聚物乳胶16.6%、聚酰亚胺5.3%。
所述负极极片的制备方法包括以下生产步骤:
步骤①将硅碳负极2与空心碳球3采用干混方式在三维混料机中混合均匀，得到混合料A,
步骤②在混合过程中，先把粘结剂中的N-甲基吡咯烷酮NMP、聚偏氟乙烯PVDF、聚丙烯酸酯类三元共聚物乳胶LA132部分材添加到混合料A之中，再搅拌1小时，
步骤③再把粘结剂剩余部分材料添加到混合料A之中搅拌，得到混合材料B，
步骤④将混合材料B抽真空后，涂覆在铜箔1表面，干燥后就得到负极极片。
由于球形结构的硅碳负极和空心碳球之间可以产生协同作用，即硅碳负极大的颗粒之间掺杂小粒径的空心碳球，使其硅碳负极在充放电过程中造成材料膨胀，空心碳球可以减缓材料的膨胀率，提高其材料的结构稳定性；同时空心碳球具有高的导电率和比表面积，又可以提高硅碳负极的导电性和吸液能力，并因此提高材料的倍率性能和循环性能。
大颗粒硅碳负极与小颗粒空心碳球之间的相互掺杂可以降低材料之间的孔隙，从而提高材料的压实密度，同时大小颗粒的合理分布又可以提高两种材料之间的接触面积提高其材料的电导率，减小负极极片的极化，不但解决了负极材料存在克容量低、压实密度低及其导电率低的问题，还具有克容量高、压实密度大的特性，能适用于高能能量密度锂离子电池。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (5)
1.一种锂离子电池负极极片及其制备方法，其特征在于：所述的负极极片中间设有集流体（1），集流体（1）的两面设有硅碳负极（2），硅碳负极（2）的每个硅碳粒子之间设有空心碳球（3），所述的硅碳负极（2）和空心碳球（3）是采用粘结剂粘结在集流体（1）的两面。
2.如权利要求1所述一种锂离子电池负极极片及其制备方法，其特征在于,所述的硅碳负极（2）的硅碳粒子呈现球形或椭圆形，硅碳粒子的直径为15～20μm，所述的空心碳球（3）的直径为0.3～0.8μm，所述的集流体（1）是采用双光铜箔，厚度为8～12μm。
3.如权利要求1所述一种锂离子电池负极极片及其制备方法，其特征在于,所述的硅碳负极（2）与空心碳球（3）的质量比，硅碳负极：空心碳球=100：30～80。
4.如权利要求1所述一种锂离子电池负极极片及其制备方法，其特征在于,所述的粘结剂由以下材料配比而成：
磷酸1～13%、乙醇2～4%、聚偏氟乙烯20～45%、N-甲基吡咯烷酮（NMP）6～18%、酚醛树脂5～9%、氨基树脂2～3%、聚丙烯酸脂6～11%、羧甲基纤维素钠1～4%、聚丙烯酸酯类三元共聚物乳胶10～30%、聚酰亚胺3～17%。
5.如权利要求1所述的一种锂离子电池负极极片及其制备方法，其特征在于,所述负极极片的制备方法包括以下生产步骤:
步骤①将硅碳负极（2）与空心碳球（3）采用干混方式在三维混料机中混合均匀，得到混合料A,
步骤②在混合过程中，先把粘结剂中的N-甲基吡咯烷酮（NMP）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚丙烯酸酯类三元共聚物乳胶（LA132）部分材添加到混合料A之中，再搅拌1小时，
步骤③再把粘结剂剩余部分材料添加到混合料A之中搅拌，得到混合材料B，
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| 周诗彪等: "《化学、应用化学、材料科学与工程专业大学生创新训练实验》", 中国海洋大学出版社, pages: 117 * |
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