CN106099107A - 一种锂离子电池负极材料及其制备方法以及一种锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种锂离子电池负极材料，由以下质量份的原料制备而成：90.5～94质量份的石墨；1.0～2.5质量份的纳米铜粉；1.0～2.0质量份的明胶；2.0～2.7质量份的丁苯橡胶、1.0～1.8质量份的羧甲基纤维素、153.2～166.7质量份的去离子水。本发明采用纳米铜粉作为电池负极的导电剂，由于铜是良导体，大大改善了电池负极材料的导电性，显著提高磷酸铁锂电池的倍率及低温放电性能并且，纳米铜粉不会引起其他副反应，增加电池稳定性。另外，本发明加入明胶作为分散剂，防止纳米颗粒团聚及分散不均，并节约了搅拌所需时间。

Description

一种锂离子电池负极材料及其制备方法以及一种锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其是涉及一种锂离子电池负极材料及其制备方法以及一种锂离子电池。
背景技术
磷酸铁锂电池具有安全性极佳，循环寿命很长，能量密度高、绿色环保等优点，被广泛应用于各种领域；例如通信基站备用电源系统、光伏储能电源系统、电动汽车动力电源系统等领域。但由于以磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池导电性差，导致磷酸铁锂电池的倍率及低温性能较差。
因此，如何改善磷酸铁锂正极材料的导电性，进而提升磷酸铁锂电池的倍率及低温放电能力是磷酸铁锂电池制造商面临的重要问题。
目前，各大厂商改善提高正极材料导电性采用的主要方案是在正极配料时添加导电炭黑，但是，在配料过程中导电炭黑不易分散，所需的搅拌时间较长，并且炭黑本身为半导体材料，对导电性的改善效果不够明显。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种锂离子电池负极材料及其制备方法以及一种锂离子电池，本发明提供的锂离子电池具有良好的倍率以及低温放电能力。
本发明提供了一种锂离子电池负极材料，由以下质量份的原料制备而成：
90.5～94质量份的石墨；
1.0～2.5质量份的纳米铜粉；
1.0～2.0质量份的明胶；
2.0～2.7质量份的丁苯橡胶、
1.0～1.8质量份的羧甲基纤维素、
153.2～166.7质量份的去离子水。
优选的，包括以下步骤：
A)将羧甲基纤维素与第一去离子水混合，得到羧甲基纤维素的水溶液；
B)将所述羧甲基纤维素的水溶液与明胶混合搅拌，得到混合溶液；
C)将纳米铜粉分散于所述混合溶液中后，再加入石墨混合搅拌，得到浆液；
D)将所述浆液与第二去离子水以及丁苯橡胶混合搅拌，得到负极材料；
所述第一去离子水与第二去离子水的总质量为去离子水的质量。
优选的，所述步骤A)具体为：
将羧甲基纤维素与第一去离子水在1000～2000rpm的转速下混合搅拌3～4.5h后，真空静置4～6h，得到羧甲基纤维素的水溶液；所述混合搅拌的温度为40～60℃。
4、根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B)具体为：
将所述羧甲基纤维素的水溶液与明胶在800～1500rpm的转速下混合搅拌1.5～3h后，真空消除气泡，得到混合溶液。
优选的，所述步骤C)具体为：
C1)将纳米铜粉加入至所述混合溶液中，充分润湿后，在1500～2500rpm的转速下混合搅拌1～2.5h后，再在1000～2000rpm的转速下混合搅拌并抽真空，得到浆料前体；
C2)将石墨加入至所述浆料前体中，充分润湿，在200～500rpm的转速下混合搅拌10～20min，接着再在500～1000rpm的转速下混合搅拌15～30min，最后在真空条件、1500～3000rpm的转速下混合搅拌3～5h，得到浆料。
优选的，步骤D)中，所述混合搅拌为真空条件下进行，所述混合搅拌的转速为300～500rpm，所述混合搅拌的时间为30～60min。
本发明还提供了一种锂离子电池，包括正极、负极以及电解液，所述负极为上述负极材料或由上述制备方法制备得到的负极材料制备而成。
优选的，制备所述正极的正极材料包括以下质量份的原料：
90～93质量份的磷酸铁锂；
1.5～3质量份的纳米铝粉；
1～2质量份的明胶；
3～4.5质量份的聚偏氟乙烯；
112.8～122.2质量份的N-甲基吡咯烷酮。
优选的，所述正极材料按照如下方法进行制备：
a)将聚偏氟乙烯与第一质量份的N-甲基吡咯烷酮混合搅拌，得到聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液；
b)向所述聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液中加入明胶，混合搅拌后，真空消除气泡，得到混合溶液；
c)将纳米铝粉分散于所述混合溶液中，得到浆料；
d)将第一质量份的磷酸铁锂分散于所述浆料中后，再加入第二质量份的磷酸铁锂进行分散，最后加入第二质量份的N-甲基吡咯烷酮，得到正极材料；
所述第一质量份的N-甲基吡咯烷酮与第二质量份的N-甲基吡咯烷酮的质量总和为N-甲基吡咯烷酮的质量；
所述第一质量份的磷酸铁锂与第二质量份的磷酸铁锂的质量总和为磷酸铁锂的质量。
优选的，所述第一质量份的磷酸铁锂与第二质量份的磷酸铁锂的质量比为(0.5～1.0)：(1～1.5)。
与现有技术相比，本发明提供了一种锂离子电池负极材料，由以下质量份的原料制备而成：90.5～94质量份的石墨；1.0～2.5质量份的纳米铜粉；1.0～2.0质量份的明胶；2.0～2.7质量份的丁苯橡胶、1.0～1.8质量份的羧甲基纤维素、153.2～166.7质量份的去离子水。本发明采用纳米铜粉作为电池负极的导电剂，由于铜是良导体，大大改善了电池负极材料的导电性，显著提高磷酸铁锂电池的倍率及低温放电性能并且，纳米铜粉不会引起其他副反应，增加电池稳定性。另外，本发明加入明胶作为分散剂，防止纳米颗粒团聚及分散不均，并节约了搅拌所需时间。
附图说明
图1为实施例1制备的锂离子电池的倍率放电曲线；
图2为实施例1制备的锂离子电池的低温放电曲线；
图3为实施例2制备的锂离子电池的倍率放电曲线；
图4为实施例2制备的锂离子电池的低温放电曲线；
图5为实施例3制备的锂离子电池的倍率放电曲线；
图6为实施例3制备的锂离子电池的低温放电曲线；
图7为对比例1制备的锂离子电池的倍率放电曲线；
图8为对比例1制备的锂离子电池的低温放电曲线。
具体实施方式
本发明提供了一种锂离子电池负极材料，由以下质量份的原料制备而成：
90.5～94质量份的石墨；
1.0～2.5质量份的纳米铜粉；
1.0～2.0质量份的明胶；
2.0～2.7质量份的丁苯橡胶、
1.0～1.8质量份的羧甲基纤维素、
153.2～166.7质量份的去离子水。
本发明提供的锂离子电池负极材料的制备原料包括90.5～94质量份的石墨，优选为92.0～93.5质量份。在本发明中，对所述石墨的种类并没有特殊限制，本领域技术人员公知的用于锂离子电池制备的石墨即可。
本发明提供的锂离子电池负极材料的制备原料还包括1.0～2.5质量份的纳米铜粉，优选为1.5～2.3质量份。在本发明中，所述纳米铜粉的粒径优选为300～800nm。
本发明提供的锂离子电池负极材料的制备原料还包括1.0～2.0质量份的明胶，优选为1.4～1.8质量份。所述明胶优选为电池级明胶，优选为分子量≥80万。
本发明提供的锂离子电池负极材料的制备原料还包括2.0～2.7质量份的丁苯橡胶，优选为2.2～2.5质量份。
本发明提供的锂离子电池负极材料的制备原料还包括1.0～1.8质量份的羧甲基纤维素钠，优选为1.3～1.6质量份。所述羧甲基纤维素钠优选为取代度在0.52～0.67之间。
本发明提供的锂离子电池负极材料的制备原料还包括153.2～166.7质量份的去离子水，优选为156.4～163.2质量份。所述去离子水的添加量为使最终得到的锂离子电池负极材料中的固含量为38％～39％。
本发明还提供了一种上述锂离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：
A)将羧甲基纤维素与第一去离子水混合，得到羧甲基纤维素的水溶液；
B)将所述羧甲基纤维素的水溶液与明胶混合搅拌，得到混合溶液；
C)将纳米铜粉分散于所述混合溶液中后，再加入石墨混合搅拌，得到浆液；
D)将所述浆液与第二去离子水以及丁苯橡胶混合搅拌，得到负极材料；
所述第一去离子水与第二去离子水的总质量为去离子水的质量。
本发明首先将羧甲基纤维素与第一去离子水混合，得到羧甲基纤维素的水溶液。
具体的，将羧甲基纤维素与第一去离子水在1000～2000rpm的转速下混合搅拌3～4.5h后，真空静置4～6h，得到羧甲基纤维素的水溶液；所述混合搅拌的温度为40～60℃。其中，所述羧甲基纤维素的水溶液的质量浓度优选为1.5wt％。
接着，将所述羧甲基纤维素的水溶液与明胶混合搅拌，得到混合溶液。
具体的，将所述羧甲基纤维素的水溶液与明胶在800～1500rpm的转速下混合搅拌1.5～3h后，真空消除气泡，得到混合溶液。
得到混合溶液后，将纳米铜粉分散于所述混合溶液中后，再加入石墨混合搅拌，得到浆液。
具体的，C1)将纳米铜粉加入至所述混合溶液中，充分润湿后，在1500～2500rpm的转速下混合搅拌1～2.5h后，再在1000～2000rpm的转速下混合搅拌并抽真空，得到浆料前体；
C2)将石墨加入至所述浆料前体中，充分润湿，在200～500rpm的转速下混合搅拌10～20min，接着再在500～1000rpm的转速下混合搅拌15～20min，最后在真空条件、2500rpm的转速下混合搅拌3～5h，得到浆料。
接着，将所述浆液与第二去离子水以及丁苯橡胶混合搅拌，得到负极材料；
所述步骤D)中，所述混合搅拌为真空条件下进行，所述混合搅拌的转速为300～500rpm，所述混合搅拌的时间为30～60min。
所述第一去离子水与第二去离子水的总质量为去离子水的质量。
其中，所述第一去离子水与第二去离子水的质量比优选为(0.7～0.95):(0.05～0.3)。
本发明还提供了一种锂离子电池，包括正极、负极以及电解液，所述负极由上述负极材料制备而成，优选的，制备所述正极的正极材料包括以下质量份的原料：
90～93质量份的磷酸铁锂；
1.5～3质量份的纳米铝粉；
1～2质量份的明胶；
3～4.5质量份的聚偏氟乙烯；
112.8～122.2质量份的N-甲基吡咯烷酮。
本发明所述的正极材料的制备原料包括90～93质量份的磷酸铁锂，优选为90～92质量份。本发明对所述磷酸铁锂的种类并没有特殊限制，优选为D50在1.5～3.5μm范围内。
本发明所述的正极材料的制备原料还包括1.5～3质量份的纳米铝粉，优选为2～3质量份。所述纳米铝粉的粒径优选为40～200nm。本发明采用纳米铝粉作为电池正极的导电剂，由于铝是良导体，可以改善正极材料的导电性，可以提高磷酸铁锂电池的倍率以及低温放电性能，并且铝粉不会引起其他副反应，可以增加电池稳定性。
本发明所述的正极材料的制备原料还包括1.0～2.0质量份的明胶，优选为1.2～1.8质量份。所述明胶优选为电池级明胶，优选为分子量≥80万。
本发明所述的正极材料的制备原料还包括3～4.5质量份的聚偏氟乙烯，优选为3.8～4.5质量份。
本发明所述的正极材料的制备原料还包括112.8～122.2质量份的N-甲基吡咯烷酮，优选为115.1～119.7质量份。所述N-甲基吡咯烷酮的添加量为使最终得到的锂离子电池正极材料中的固含量为45％～47％。
优选的，所述正极材料按照如下方法进行制备：
a)将聚偏氟乙烯与第一质量份的N-甲基吡咯烷酮混合搅拌，得到聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液；
b)向所述聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液中加入明胶，混合搅拌后，真空消除气泡，得到混合溶液；
c)将纳米铝粉分散于所述混合溶液中，得到浆料；
d)将第一质量的磷酸铁锂分散于所述浆料中后，再加入第二质量份的磷酸铁锂进行分散，最后加入第二质量份的N-甲基吡咯烷酮，得到正极材料；
所述第一质量份的N-甲基吡咯烷酮与第二质量份的N-甲基吡咯烷酮的质量总和为N-甲基吡咯烷酮的质量；
所述第一质量份的磷酸铁锂与第二质量份的磷酸铁锂的质量总和为磷酸铁锂的质量。
本发明首先将聚偏氟乙烯与第一质量份的N-甲基吡咯烷酮混合搅拌，得到聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液。
具体的，本发明将聚偏氟乙烯与第一质量份的N-甲基吡咯烷酮混合搅拌，聚偏氟乙烯溶解于第一质量份的N-甲基吡咯烷酮中，其中，所述混合搅拌的温度为50～60℃，混合搅拌的速度为1500～2500rpm，时间为3-5h，混合搅拌后，将所述溶液真空静置7-9小时。其中，所述聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液中聚偏氟乙烯的质量浓度为5-7wt％。
得到聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液后，向所述聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液中加入明胶，混合搅拌后，真空消除气泡，得到混合溶液；
其中，所述混合搅拌的速度为800～1500rpm rpm，所述混合搅拌的时间为1-2h。
得到混合溶液后，将纳米铝粉分散于所述混合溶液中，得到浆料；
具体的，在上述混合溶液中加入纳米铝粉，充分湿润，在1500～2500rpm的转速条件下搅拌1.5-2.5小时，充分分散后，在500～1000rpm的转速条件下搅拌并抽真空，得到浆料。
接着，将第一质量份的磷酸铁锂分散于所述浆料中后，再加入第二质量份的磷酸铁锂进行分散，最后加入第二质量份的N-甲基吡咯烷酮，得到正极材料；
具体的，将第一质量份的磷酸铁锂加入至所述浆料中，充分湿润，在转速1500～2000rpm以上、线速度10～16m/s之间的条件下搅拌1-2h，再加入第二质量份的磷酸铁锂，充分湿润，在转速1500～2500rpm以上，线速度13～16m/s之间的条件下搅拌5h。
加第二质量份N-甲基吡咯烷酮在1000～1500rpm转速条件下真空搅拌25～35min，得到浆料。其中，所述第一质量份的磷酸铁锂与第二质量份的磷酸铁锂的质量比为1:1。
所述第一质量份的甲基吡咯烷酮与所述第二质量份的甲基吡咯烷酮的质量比为(0.4～0.7):(0.3～0.6)。
本发明采用纳米铜粉作为电池负极的导电剂，由于铜是良导体，大大改善了电池负极材料的导电性，显著提高磷酸铁锂电池的倍率及低温放电性能并且，纳米铜粉不会引起其他副反应，增加电池稳定性。另外，本发明加入明胶作为分散剂，防止纳米颗粒团聚及分散不均，并节约了搅拌所需时间。
进一步的，本发明采用纳米铝粉作为电池正极的导电剂，由于铝是良导体，可以改善正极材料的导电性，可以提高磷酸铁锂电池的倍率以及低温放电性能，并且铝粉不会引起其他副反应，可以增加电池稳定性。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的锂离子电池负极材料及其制备方法以及锂离子电池进行详细描述。
实施例1
(1)电池负极材料配方：
92.5质量份的石墨；
1.8质量份的纳米铜粉(粒径D50为480nm)；
1.7质量份的明胶；
2.5质量份的丁苯橡胶；
1.5质量份的羧甲基纤维素；
159.6质量份的去离子水。
(2)电池负极制备工艺：
1、1.5％的CMC去离子水溶液配制(CMC:去离子水＝1.5:98.5)，在1800rpm转速下搅拌3.5小时，最高温度控制在(50～60度)，并真空静置6小时；
2、在配置好的上述溶液中添加明胶,并在1200rpm转速下搅拌2小时，使其充分溶解，并抽真空消除气泡；
3、在步骤2制备的溶液中加入纳米铜粉,充分湿润，在2500rpm转速下搅拌2小时，充分分散后，在1000rpm转速下搅拌并抽真空；
4、在上述溶液中加入石墨，充分湿润，在200rpm转速下搅拌15min，再在700rpm转速下搅拌15min，最后真空在2500rpm转速下搅拌4.5小时；
5、加入余下的去离子水及SBR，在真空状态下、500rpm转速下搅拌30min。
(3)电池正极材料配方：
91.5质量份的磷酸铁锂；
3质量份的纳米铝粉；
1.5质量份的明胶；
4质量份的聚偏氟乙烯；
117.4质量份的N-甲基吡咯烷酮。
(4)电池正极的制备工艺：
1、6％的PVDF的NMP溶液(PVDF：NMP＝6：94)配制，搅拌溶解pvdf母液时，充分溶解，最高温度控制在(50～60度)，在2500rpm速度下搅拌4小时，并真空静置4小时；
2、在配置好的上述母液中添加明胶,并在1500rpm速度下搅拌1.5小时，使其充分溶解，并抽真空消除气泡；
3、在上述溶液中加入纳米铝粉,充分湿润，在2500rpm速度下搅拌2小时，充分分散后，在1000rpm速度下搅拌并抽真空；
4、在上述溶液中加入需要加入量一半的磷酸铁锂，充分湿润，高速(转速2000转以上、线速度10～16m/s之间)搅拌1小时后，再加入剩余磷酸铁锂，充分湿润，高速(转速2500转以上、线速度13～16m/s之间)搅拌5小时，加余下的N-甲基吡咯烷酮在1500rpm转速下真空搅拌30min。
(5)锂离子电池的组装
制备好的浆料，经过涂布、模切得到正负极片，然后通过“Z”字型叠片得到裸电芯，再通过铝塑膜封装、烘烤、注液(电池所注电解液电解质为六氟磷酸锂)、化成(采用夹具化成)、二次封装、分容得到成品电池。
(6)性能测定
对上述制备得到的锂离子电池进行倍率性能以及低温放电(0.2C放电)性能测试，结果见图1和图2，图1为实施例1制备的锂离子电池的倍率放电曲线，图2为实施例1制备的锂离子电池的低温放电曲线。
实施例2
(1)电池负极材料配方：
93.3质量份的石墨；
1.0质量份的纳米铜粉(粒径D50为480nm)；
1.7质量份的明胶；
2.5质量份的丁苯橡胶；
1.5质量份的羧甲基纤维素；
159.6质量份的去离子水。
(2)电池负极制备工艺：
1、1.5％的CMC去离子水溶液配制(CMC:去离子水＝1.5:98.5)，在1800rpm转速下搅拌3.5小时，最高温度控制在(50～60度)，并真空静置6小时；
2、在配置好的上述溶液中添加明胶,并在1200rpm转速下搅拌2小时，使其充分溶解，并抽真空消除气泡；
3、在步骤2制备的溶液中加入纳米铜粉,充分湿润，在2500rpm转速下搅拌2小时，充分分散后，在1000rpm转速下搅拌并抽真空；
4、在上述溶液中加入石墨，充分湿润，在200rpm转速下搅拌15min，再在700rpm转速下搅拌15min，最后真空在2500rpm转速下搅拌4.5小时；
5、加入余下的去离子水及SBR，在真空状态下、500rpm转速下搅拌30min。
(3)电池正极材料配方：
91.5质量份的磷酸铁锂；
3质量份的纳米铝粉；
1.5质量份的明胶；
4质量份的聚偏氟乙烯；
117.4质量份的N-甲基吡咯烷酮。
(4)电池正极的制备工艺：
1、6％的PVDF的NMP溶液(PVDF：NMP＝6：94)配制，搅拌溶解pvdf母液时，充分溶解，最高温度控制在(50～60度)，在2500rpm速度下搅拌4小时，并真空静置4小时；
2、在配置好的上述母液中添加明胶,并在1500rpm速度下搅拌1.5小时，使其充分溶解，并抽真空消除气泡；
3、在上述溶液中加入纳米铝粉,充分湿润，在2500rpm速度下搅拌2小时，充分分散后，在1000rpm速度下搅拌并抽真空；
4、在上述溶液中加入需要加入量一半的磷酸铁锂，充分湿润，高速(转速2000转以上、线速度10～16m/s之间)搅拌1小时后，再加入剩余磷酸铁锂，充分湿润，高速(转速2500转以上、线速度13～16m/s之间)搅拌5小时，加入余下的N-甲基吡咯烷酮在1500rpm转速下真空搅拌30min。
(5)锂离子电池的组装：
制备好的浆料，经过涂布、模切得到正负极片，然后通过“Z”字型叠片得到裸电芯，再通过铝塑膜封装、烘烤、注液(电池所注电解液电解质为六氟磷酸锂)、化成(采用夹具化成)、二次封装、分容得到成品电池。
(6)性能测定：
对上述制备得到的锂离子电池进行倍率性能以及低温放电(0.2C放电)性能测试，结果见图3和图4，图3为实施例2制备的锂离子电池的倍率放电曲线，图4为实施例2制备的锂离子电池的低温放电曲线。
实施例3
(1)电池负极材料配方：
92.5质量份的石墨；
1.8质量份的纳米铜粉(粒径D50为480nm)；
1.7质量份的明胶；
2.5质量份的丁苯橡胶；
1.5质量份的羧甲基纤维素；
159.6质量份的去离子水。
(2)电池负极制备工艺：
1、1.5％的CMC去离子水溶液配制(CMC:去离子水＝1.5:98.5)，在1800rpm转速下搅拌3.5小时，最高温度控制在(50～60度)，并真空静置6小时；
2、在配置好的上述溶液中添加明胶,并在1200rpm转速下搅拌2小时，使其充分溶解，并抽真空消除气泡；
3、在步骤2制备的溶液中加入纳米铜粉,充分湿润，在2500rpm转速下搅拌2小时，充分分散后，在1000rpm转速下搅拌并抽真空；
4、在上述溶液中加入石墨，充分湿润，在200rpm转速下搅拌15min，再在700rpm转速下搅拌15min，最后真空在2500rpm转速下搅拌4.5小时；
5、加入余下的去离子水及SBR，在真空状态下、500rpm转速下搅拌30min。
(3)电池正极材料配方：
93质量份的磷酸铁锂；
3质量份的导电炭黑；
4质量份的聚偏氟乙烯；
85.6质量份的N-甲基吡咯烷酮。
(4)电池正极的制备工艺：
1、6％的PVDF的NMP溶液(PVDF：NMP＝6：94)配制，搅拌溶解pvdf母液时，充分溶解，最高温度控制在(50～60度)，在2500rpm速度下搅拌4小时，并真空静置8小时；
2、在配置好的上述母液中加入导电炭黑,充分湿润，在2500rpm速度下真空搅拌2小时；
3、在上述溶液中加入需要加入量一半的磷酸铁锂，充分湿润，高速(转速2000转以上、线速度10～16m/s之间)搅拌1小时后，再加入剩余磷酸铁锂，充分湿润，高速(转速2500转以上、线速度13～16m/s之间)搅拌5小时，加入余下的N-甲基吡咯烷酮在1500rpm转速下真空搅拌30min。
(5)锂离子电池的组装工艺：
制备好的浆料，经过涂布、模切得到正负极片，然后通过“Z”字型叠片得到裸电芯，再通过铝塑膜封装、烘烤、注液(电池所注电解液电解质为六氟磷酸锂)、化成(采用夹具化成)、二次封装、分容得到成品电池。
(6)性能测定：
对上述制备得到的锂离子电池进行倍率性能以及低温放电(0.2C放电)性能测试，结果见图5和图6，图5为实施例3制备的锂离子电池的倍率放电曲线，图6为实施例3制备的锂离子电池的低温放电曲线。
对比例1
(1)电池负极材料配方
95质量份的石墨；
1.0质量份的导电炭黑；
2.5质量份的丁苯橡胶；
1.5质量份的羧甲基纤维素；
132.6质量份的去离子水。
(2)电池负极制备工艺：
1、1.5％的CMC去离子水溶液配制(CMC:去离子水＝1.5:98.5)，在1500rpm转速下搅拌3.5小时，最高温度控制在(50～60度)，并真空静置6小时；
2、在配置好的上述溶液中添加导电炭黑，充分湿润，在2500rpm转速下真空搅拌2小时；
3、在上述溶液中加入石墨，充分湿润，在300rpm转速下搅拌15min，再在800rpm转速下搅拌15min，最后在2500rpm转速下真空搅拌4.0小时；
4、加入余下的去离子水及SBR，在真空状态下、500rpm转速下搅拌30min。
(3)电池正极材料配方：
93质量份的磷酸铁锂；
3质量份的导电炭黑；
4质量份的聚偏氟乙烯；
85.6质量份的N-甲基吡咯烷酮。
(4)电池正极的制备工艺：
1、6％的PVDF的NMP溶液(PVDF：NMP＝6：94)配制，搅拌溶解pvdf母液时，充分溶解，最高温度控制在(50～60度)，在2500rpm速度下搅拌4小时，并真空静置8小时；
2、在配置好的上述母液中加入导电炭黑,充分湿润，在2500rpm速度下真空搅拌2小时；
3、在上述溶液中加入需要加入量一半的磷酸铁锂，充分湿润，高速(转速2000转以上、线速度10～16m/s之间)搅拌1小时后，再加入剩余磷酸铁锂，充分湿润，高速(转速2500转以上、线速度13～16m/s之间)搅拌5小时，加入余下的N-甲基吡咯烷酮在1500rpm转速下真空搅拌30min。
(5)锂离子电池的组装：
制备好的浆料，经过涂布、模切得到正负极片，然后通过“Z”字型叠片得到裸电芯，再通过铝塑膜封装、烘烤、注液(电池所注电解液电解质为六氟磷酸锂)、化成(采用夹具化成)、二次封装、分容得到成品电池。
(6)性能测定：
对上述制备得到的锂离子电池进行倍率性能以及低温放电(0.2C放电)性能测试，结果见图7和图8，图7为对比例1制备的锂离子电池的倍率放电曲线，图8为对比例1制备的锂离子电池的低温放电曲线。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种锂离子电池负极材料，其特征在于，由以下质量份的原料制备而成：
90.5～94质量份的石墨；
1.0～2.5质量份的纳米铜粉；
1.0～2.0质量份的明胶；
2.0～2.7质量份的丁苯橡胶、
1.0～1.8质量份的羧甲基纤维素、
153.2～166.7质量份的去离子水。
2.一种如权利要求1所述的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A)将羧甲基纤维素与第一去离子水混合，得到羧甲基纤维素的水溶液；
B)将所述羧甲基纤维素的水溶液与明胶混合搅拌，得到混合溶液；
C)将纳米铜粉分散于所述混合溶液中后，再加入石墨混合搅拌，得到浆液；
D)将所述浆液与第二去离子水以及丁苯橡胶混合搅拌，得到负极材料；
所述第一去离子水与第二去离子水的总质量为去离子水的质量。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A)具体为：
将羧甲基纤维素与第一去离子水在1000～2000rpm的转速下混合搅拌3～4.5h后，真空静置4～6h，得到羧甲基纤维素的水溶液；所述混合搅拌的温度为40～60℃。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B)具体为：
将所述羧甲基纤维素的水溶液与明胶在800～1500rpm的转速下混合搅拌1.5～3h后，真空消除气泡，得到混合溶液。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤C)具体为：
C1)将纳米铜粉加入至所述混合溶液中，充分润湿后，在1500～2500rpm的转速下混合搅拌1～2.5h后，再在1000～2000rpm的转速下混合搅拌并抽真空，得到浆料前体；
C2)将石墨加入至所述浆料前体中，充分润湿，在200～500rpm的转速下混合搅拌10～20min，接着再在500～1000rpm的转速下混合搅拌15～30min，最后在真空条件、1500～3000rpm的转速下混合搅拌3～5h，得到浆料。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤D)中，所述混合搅拌为真空条件下进行，所述混合搅拌的转速为300～500rpm，所述混合搅拌的时间为30～60min。
7.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极、负极以及电解液，所述负极为由权利要求1所述的负极材料或由权利要求2～6任意一项所述的制备方法制备得到的负极材料制备而成。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池，其特征在于，制备所述正极的正极材料包括以下质量份的原料：
90～93质量份的磷酸铁锂；
1.5～3质量份的纳米铝粉；
1～2质量份的明胶；
3～4.5质量份的聚偏氟乙烯；
112.8～122.2质量份的N-甲基吡咯烷酮。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极材料按照如下方法进行制备：
a)将聚偏氟乙烯与第一质量份的N-甲基吡咯烷酮混合搅拌，得到聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液；
b)向所述聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液中加入明胶，混合搅拌后，真空消除气泡，得到混合溶液；
c)将纳米铝粉分散于所述混合溶液中，得到浆料；
d)将第一质量份的磷酸铁锂分散于所述浆料中后，再加入第二质量份的磷酸铁锂进行分散，最后加入第二质量份的N-甲基吡咯烷酮，得到正极材料；
所述第一质量份的N-甲基吡咯烷酮与第二质量份的N-甲基吡咯烷酮的质量总和为N-甲基吡咯烷酮的质量；
所述第一质量份的磷酸铁锂与第二质量份的磷酸铁锂的质量总和为磷酸铁锂的质量。
10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述第一质量份的磷酸铁锂与第二质量份的磷酸铁锂的质量比为(0.5～1.0)：(1～1.5)。
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