CN106129415A - 一种用于锂离子电池负极材料的水系分散剂 - Google Patents

一种用于锂离子电池负极材料的水系分散剂 Download PDF

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鲁新刚
陈军
刘芳
李辉
张志清
冯苏宁
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Abstract

本发明公开了一种用于锂离子电池负极材料的水系分散剂，包括组份A、组份B和组份C，所述组份A是分子式为的罗望子胶和/或其衍生物中的一种或多种；所述组份C为去离子水、甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、N‑甲基吡咯烷酮中的一种或多种。所述组份B为羧甲基纤维素、羧甲基纤维素衍生物、海藻酸、海藻酸衍生物、聚丙烯酸、聚丙烯酸衍生物、聚酰胺酸、聚酰胺酸衍生物、聚乙烯醇、聚乙烯醇衍生物、淀粉、淀粉衍生物、羟丙基纤维素、羟丙基纤维素衍生物中的一种或多种。本发明能够改善锂离子电池负极浆料的分散效果，并提升存放时间，从而使得锂电池性能一致性良好，锂离子电池性能得到充分的发挥，锂电池的能量密度的提升，使用寿命及安全性能的提高。

Description

一种用于锂离子电池负极材料的水系分散剂
技术领域
本发明涉及一种水系分散剂，具体是一种用于锂离子电池负极材料的水系分散剂。
背景技术
由于锂离子电池具有较高的能量密度、工作电压、循环寿命较长等优点，而被广泛的应用于各种移动设备的电源，其中涉及行业有：航空、航天、航海、汽车、医疗及电力设备领域等，随着动力及储能行业的发展，人们对锂离子电池在一致性方面提出了更高的要求。
锂离子电池负极浆料在制备的过程中通常都存在着有效物质如：导电碳材料、活性物质（天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、软炭、硬碳、硅碳复合物）的分散困难、分散不均一及存放时间较短等现象。
锂离子电池在工业生产中，为满足大批量的生产需要，正负极浆料一般制备好后能够生产线上停留较长时间（8-10h）并保持良好的分散效果，因此对浆料的稳定性有很高的要求。否则，制作出来的电池一直性变差。
然而，在实际生产过程中经常出现由于负极浆料存放时间较长及浆料分散效果差，而导致浆料发生沉降、结块现象等，从而使电池一致性变差，严重影响产品的质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于锂离子电池负极材料的水系分散剂，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于锂离子电池负极材料的水系分散剂，包括组份A、组份B和组份C，所述组份A为罗望子胶和/或其衍生物中的一种或多种，罗望子胶的分子式为
；
所述组份C为去离子水、甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
所述组份B为羧甲基纤维素、羧甲基纤维素衍生物、海藻酸、海藻酸衍生物、聚丙烯酸、聚丙烯酸衍生物、聚酰胺酸、聚酰胺酸衍生物、聚乙烯醇、聚乙烯醇衍生物、淀粉、淀粉衍生物、羟丙基纤维素、羟丙基纤维素衍生物中的一种或多种。
作为本发明进一步的方案：所述组份A的质量分数为0.01-100%。
作为本发明进一步的方案：所述组份B的质量分数为0%-99.99%。
作为本发明进一步的方案：所述罗望子胶的分子量位于1000-10000000之间。
作为本发明进一步的方案：所述罗望子胶的分子量位于10000-500000之间。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能够改善锂离子电池负极浆料的分散效果，并提升存放时间，从而使得锂电池性能一致性良好，锂离子电池性能得到充分的发挥，锂电池的能量密度的提升，使用寿命及安全性能的提高。
附图说明
图1为本发明实施例分散剂在溶剂中的分散效果图。
图2为本发明实施例分散剂在活性物质浆料中的分散效果图。
图3为本发明实施例在负极中的电性能充放电曲线图。
图4为本发明实施例在负极中的电化学阻抗（SEI）图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
取5.1g分子量为200000的罗望子胶置于300g去离子水中。在磁力搅拌器上搅拌30min左右，待完全溶解，加入3.0g Super P，继续搅拌1h，加入活性物质人造石墨（紫宸 G9）284.4g搅拌6h，最后加入丁苯橡胶（SBR）制成固含量50%，黏度2000-5000mpa.s的合格负极浆料用于涂覆，厚度为200um。将涂覆好的极片在110度烘箱中烘干，再在60度真空干燥箱中备用。并取一部分极片在手套箱中组装成CR2430纽扣电池。
实施例2
取5.1g羧甲基纤维素（CMC）置于300g去离子水中。在磁力搅拌器上搅拌30min左右，待完全溶解，加入3.0g Super P，继续搅拌1h，加入活性物质人造石墨（紫宸G9）284.4g搅拌6h，最后加入丁苯橡胶（SBR）制成固含量50%，黏度2000-5000mpa.s的合格负极浆料用于涂覆，厚度为200um。将涂覆好的极片在110度烘箱中烘干，再在60度真空干燥箱中备用。并取一部分极片在手套箱中组装成CR2430纽扣电池。
实施例3
取3.0g分子量为200000的罗望子胶置于179g去离子水中。在磁力搅拌器上搅拌30min左右，待完全溶解，加入1.5g Super“P”Li，继续搅拌1h，加入活性物质人造石墨（紫宸G9）141.7g搅拌6h，最后加入丁苯橡胶（SBR）制成固含量45%，黏度3000-8000mpa.s的合格负极浆料备用。
实施例4
取3.0g羧甲基纤维素（CMC）置于179g去离子水中。在磁力搅拌器上搅拌30min左右，待完全溶解，加入1.5g Super“P”Li，继续搅拌1h，加入活性物质人造石墨（紫宸G9）141.7g搅拌6h，最后加入丁苯橡胶（SBR）制成固含量45%，黏度3000-8000mpa.s的合格负极浆料备用。
实验效果
对实施例1与实施例2制备的分散溶剂采用150目的不锈钢网进行过滤并分析检测。由图1可见，在分散设备及分散时间相同的条件下，添加羧甲基纤维素（CMC）分散剂的极片分布不均匀，不同颗粒之间存在抱团现象，而添加罗望子胶分散剂的极片则看不到团聚现象，说明颗粒分散效果好。
对实施例3与实施例4制备的浆料进行细度对比测试，采用刮板细度计，由图2可见，羧甲基纤维素（CMC）在80um的时候有明显斑点，而罗望子胶在细度刮板上表现效果较好，说明罗望子胶分散效果好。
对实施例3与实施例4制备的浆料进行静置沉降对比试验，静置时间为72小时，由表1可见，羧甲基纤维素（CMC）浆料的黏度在随着时间的增长而变大，而罗望子胶的变化相对较小，有益于浆料的存放及稳定性。
表1：分散剂在活性物质浆料中的沉降效果图：
采用美国Arbin公司生产的型号为BT-2000的电池测试系统对实施例1与实施例2制备得到的纽扣电池进行电化学性能测试，测试条件的放电截止电压为0.005V，充电截止电压为1.5V，充放电倍率为0.5C，并用测量了电池的电化学阻抗谱(EIS)，由图3和图4可见。
结论
综上所诉，本发明的分散剂具有以下优点：1）添加方法简单，避免了对原有锂离子电池负极浆料制备的工艺及设备的更换；2）分散效果好，对活性物质（天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、软炭、硬碳、硅碳复合物）、导电剂均能达到极佳的分散效果；3）具有很好的水溶性，对水系体系及溶剂体系都能很好的适应；4）在一定条件下可改善锂离子电池的高温性能；5）应用范围广，可运用于正、负极材料的浆料制备中；6）电化学性能稳定，可在0-4.5V电压范围。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种用于锂离子电池负极材料的水系分散剂，包括组份A、组份B和组份C，其特征在于，所述组份A为罗望子胶和/或其衍生物中的一种或多种；罗望子胶的分子式为
；
所述组份C为去离子水、甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
所述组份B为羧甲基纤维素、羧甲基纤维素衍生物、海藻酸、海藻酸衍生物、聚丙烯酸、聚丙烯酸衍生物、聚酰胺酸、聚酰胺酸衍生物、聚乙烯醇、聚乙烯醇衍生物、淀粉、淀粉衍生物、羟丙基纤维素、羟丙基纤维素衍生物中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电池负极材料的水系分散剂，其特征在于，所述组份A的质量分数为0.01-100%。
3.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电池负极材料的水系分散剂，其特征在于，所述组份B的质量分数为0%-99.99%。
4.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电池负极材料的水系分散剂，其特征在于，所述罗望子胶的分子量位于1000-10000000之间。
5.根据权利要求1或4所述的一种用于锂离子电池负极材料的水系分散剂，其特征在于，所述罗望子胶的分子量位于10000-500000之间。
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