CN106374110A - 一种锂离子电池负极组合物负极及其制备方法和锂离子电池 - Google Patents

一种锂离子电池负极组合物负极及其制备方法和锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN106374110A
CN106374110A CN201611040104.0A CN201611040104A CN106374110A CN 106374110 A CN106374110 A CN 106374110A CN 201611040104 A CN201611040104 A CN 201611040104A CN 106374110 A CN106374110 A CN 106374110A
Authority
CN
China
Prior art keywords
thickening agent
lithium ion
ion battery
agent
cellulose
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201611040104.0A
Other languages
English (en)
Inventor
玉正日
冷陈伟
施汉议
梁世硕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHENZHEN 3SUN ELECTRONICS Co Ltd
Hunan Three Xun Amperex Technology Ltd
Original Assignee
SHENZHEN 3SUN ELECTRONICS Co Ltd
Hunan Three Xun Amperex Technology Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHENZHEN 3SUN ELECTRONICS Co Ltd, Hunan Three Xun Amperex Technology Ltd filed Critical SHENZHEN 3SUN ELECTRONICS Co Ltd
Priority to CN201611040104.0A priority Critical patent/CN106374110A/zh
Publication of CN106374110A publication Critical patent/CN106374110A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

为克服现有锂离子电池负极组合物存在分散性不足，影响锂离子电池电性能的问题，本发明提供了一种锂离子电池负极组合物，包括可脱嵌锂的活性材料、第一增稠剂、第二增稠剂和粘合剂；所述第一增稠剂为非离子纤维素类聚合物，所述第一增稠剂的重均分子量为0.1～30万；所述第二增稠剂为羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素铵，所述第二增稠剂的重均分子量为30～200万，取代度为0.6～1.5。同时，本发明还公开了一种锂离子电池负极及其制备方法和包含所述负极的锂离子电池。本发明改善了负极活性材料在浆料的分散效果，进而提高了锂离子电池相关的电性能。

Description

一种锂离子电池负极组合物负极及其制备方法和锂离子电池
技术领域
本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池负极组合物负极及其制备方法和锂离子电池。
背景技术
锂离子电池自从90年代由日本索尼公司率先商业化以来，以其高能量密度，高循环寿命，低自放电性能，在3C类移动通信，电脑，移动电源，数码相机等多个领域获得广泛的应用。
目前锂离子电池一般由正负极，隔膜与电解液四大关键部件所组成。每个部件都对电池的整体性能有着非常显著的影响，尤其是负极。负极中各组分的分散均匀程度严重影响着负极的性能如循环性能，高低温性能，放电性能等。目前负极浆料主要包括负极活性材料如碳材料，导电助剂，增稠剂如羧甲基纤维素钠(CMC)和水基粘合剂如丁苯橡胶(SBR)等。而增稠剂CMC的使用则直接影响到负极活性材料以及导电剂的分散性。
中国专利CN101931074A公开了一种锂电池电极的涂膜基料组成物，其采用不同聚合物度的羧甲基纤维素共混加入到负极浆料中，通过复配不同聚合度的比例来提高负极浆料的稳定均一性，提升电池的相关电化学性能，如克容量发挥，电池内阻，循环性能等。该方法利用羧甲基纤维素中分子链的长短的特性，在负极浆料和极片中形成交错复杂的网状支撑效果，来改善浆料的稳定性，分散均一性，但是该方法只考虑分子链的长短，并没有考虑到分子链段基团的差异，浆料的稳定性，分散性仍有改善的空间。
发明内容
针对现有锂离子电池负极组合物存在分散性不足，影响锂离子电池电性能的问题，本发明提供了一种锂离子电池负极组合物负极及其制备方法和锂离子电池。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
提供一种锂离子电池负极组合物，包括活性材料、第一增稠剂、第二增稠剂和粘合剂；
所述第一增稠剂为非离子纤维素类聚合物，所述第一增稠剂的重均分子量为0.1～30万；
所述第二增稠剂为羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素铵，所述第二增稠剂的重均分子量为30～200万，取代度为0.6～1.5。
进一步的，所述第二增稠剂的重均分子量为30～99万，取代度为0.70～0.89。
进一步的，所述负极组合物还包括有导电剂。
进一步的，以所述活性材料的重量为基准，所述第一增稠剂的含量为0.01％～1％，所述第二增稠剂的含量为0.4％～3％，所述粘合剂的含量为0.5％～3％，所述导电剂的含量为0.01％～3％。
进一步的，以所述活性材料的重量为基准，所述第一增稠剂的含量为0.1％～0.5％，所述第二增稠剂的含量为0.5％～2％，所述粘合剂的含量为1％～2％，所述导电剂的含量为0.5％～2％。
进一步的，所述导电剂包括乙炔黑、碳纳米管、导电石墨、石墨烯、导电碳黑、科琴黑、碳纤维中的一种或多种。
进一步的，所述第一增稠剂包括甲基纤维素、乙基纤维素、丁基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、二羟基丙基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的一种或多种。
进一步的，所述活性材料包括石墨、石油焦、硬碳、软碳、有机裂解碳、中间相碳微球、碳纤维、锡合金、硅合金中的一种或多种。
进一步的，所述粘结剂为水基粘结剂，包括聚丙烯酸，聚丙烯酸酯，聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、丁苯橡胶和聚酰亚胺中的一种或多种。
一种锂离子电池负极的制备方法，包括以下步骤：
获得负极浆料：将活性材料、第一增稠剂、第二增稠剂和粘合剂混合溶解得到负极浆料；其中，所述第一增稠剂为非离子纤维素类聚合物，所述第一增稠剂的重均分子量为0.1～30万，所述第二增稠剂为羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素铵，所述第二增稠剂的重均分子量为30～200万，取代度为0.6～1.5；
将负极浆料涂覆于负极集流体上，经过烘烤，辊压得到负极。
进一步的，所述获得负极浆料的操作包括：
将第一增稠剂和第二增稠剂溶解于水中得到水性溶液；
将活性材料和导电剂充分混合得到活性混合物；
往活性混合物中添加所述水性溶液，充分混合得到水性浆料；
往所述水性浆料中加入包含粘合剂的水性乳液，充分混合后，得到负极浆料。
一种锂离子电池负极，包括集流体以及如上所述的负极组合物，所述负极组合物涂覆于所述集流体上。
一种锂离子电池，包括如上所述的负极。
本发明的技术方案中，采用了不同的增稠剂来改善负极浆料的性能，其中第一增稠剂分子量较小，粘度较低，具有低表面张力和良好的分散性，加速并提高对负极活性材料和集流体的润湿效果，第二增稠剂分子量较大，具有良好的增稠效果，两者相互协同增效，有效地改善了负极活性材料在浆料的分散效果，同时也提高了浆料储存稳定性。
在本发明中，采用了非离子纤维素类聚合物作为第一增稠剂以及离子型纤维素类聚合物作为第二增稠剂，第二增稠剂分子量大，分子链段长，作为主增稠剂，粘度较大，能够给予负极活性材料足够骨架支撑，保持良好的浆料稳定性，同时第一增稠剂分子量小，粘度较小，可作为辅助增稠剂，更重要的是分子链段较短，可以与粒径更小活性材料有更好的接触，提高了活性材料的分散性。
作为进一步的改进，发明人在不断试验中发现，在以上两种增稠剂的基础上，对于第二增稠剂的不同选择对最终得到的锂离子电池性能还是具有较大的差异，在经过对比后发现在第二增稠剂的取代度对于其与第一增稠剂之间形成的网状支撑结构和混合效率具有较大的影响，从而通过实验筛选得到本发明所采用的取代度范围，采用本发明的负极组合物制备的锂离子二次电池，因为其负极中活性材料分散均一性的提高，因此其循环性能以及倍率性能获得显著地提高。
附图说明
图1是本发明提供的固含量随时间变化曲线图表；
图2是本发明提供的锂离子电池的循环性能对比图表。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的优选实施例中，公开了一种锂离子电池负极组合物，包括可脱嵌锂的活性材料、增稠剂和粘合剂，所述增稠剂包括第一增稠剂和第二增稠剂；
所述第一增稠剂为非离子纤维素类聚合物，所述第一增稠剂的重均分子量为0.1～30万；
所述第二增稠剂为羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素铵，所述第二增稠剂的重均分子量为30～200万，取代度为0.6～1.5。
以上所述羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素铵的取代度是指平均每个失水葡萄糖单元上被羧甲基取代的羟基数目。
发明人在不断试验中发现，在以上两种增稠剂的基础上，对于第二增稠剂的不同选择对最终得到的锂离子电池性能还是具有较大的差异，在经过对比后发现在第二增稠剂的取代度对于其与第一增稠剂之间形成的网状支撑结构和混合效率具有较大的影响，同时第二增稠剂在水性溶液中的溶解度也受其取代度影响，从而通过实验筛选得到本发明所采用的取代度范围，若第二增稠剂的取代度过小，则会降低其在水性溶液中的溶解度，若第二增稠剂的取代度过大，则会影响其在负极活性材料中的分散性，均会对最终制得的锂离子电池产生影响。
采用本发明的负极组合物制备的锂离子二次电池，因为其负极中活性材料分散均一性的提高，因此其循环性能以及倍率性能获得显著地提高。
进一步优选的，所述第二增稠剂的重均分子量为30～99万，取代度为0.70～0.89。
负极组合物中的常用活性材料本身导电性较差，为解决该技术问题，所述负极组合物还包括有导电剂，增加导电剂能够增加负极的整体导电性能，解决活性材料自身导电性不足的问题，减少了负极组合物之间，以及与集流体之间的接触电阻，提高电子在负极中的迁移速率。
在本实施例中，为了保证以所述活性材料的重量为基准，所述第一增稠剂的含量为0.01％～1％，所述第二增稠剂的含量为0.4％～3％，所述粘合剂的含量为0.5％～3％，所述导电剂的含量为0.01％～3％，即当活性材料的重量份数为100份时，所述第一增稠剂的含量为0.01～1份，所述第二增稠剂的含量为0.4～3份，所述粘合剂的含量为0.5～3份，所述导电剂的含量为0.01～3份。
进一步优选情况下，为了达到更好的实施效果，以所述活性材料的重量为基准，所述第一增稠剂的含量为0.1％～0.5％，所述第二增稠剂的含量为0.5％～2％，所述粘合剂的含量为1％～2％，所述导电剂的含量为0.5％～2％。
所述导电剂包括乙炔黑、碳纳米管、导电石墨、石墨烯、导电碳黑、科琴黑、碳纤维中的一种或多种，需要说明的是，本发明中采用的导电剂种类不受特别限制，只要能够提高活性材料与集流体之间的导电性即可，在其他实施例中，本领域技术人员也可采用其他实现同种技术效果的导电剂进行替换；同时，所述导电剂可以是单组分导电剂，也可以是双组份导电剂，或多组分导电剂。
所述第一增稠剂包括甲基纤维素、乙基纤维素、丁基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、二羟基丙基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的一种或多种。
负极活性材料对锂离子电池的性能有重要影响，从反应机理来看可以将负极活性材料分为：基于嵌入式反应机理的石墨类负极-活性材料和钛酸锂；基于合金化反应机理的硅基合金；基于异相反应机理的过渡金属氧化物。具体的，所述活性材料包括石墨、石油焦、硬碳、软碳、有机裂解碳、中间相碳微球、碳纤维、锡合金、硅合金中的一种或多种。
在本实施例中，所述粘结剂为水基粘结剂，包括聚丙烯酸，聚丙烯酸酯，聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、丁苯橡胶和聚酰亚胺中的一种或多种，优选丁苯橡胶。
本发明的另一实施例公开了一种锂离子电池负极，所述负极包括集流体以及如上所述的负极组合物，所述负极组合物涂覆或填充于所述集流体上。
所述负极组合物与所述集流体的具体配合方式可根据实际需要进行选择。
所述集流体可以是常规锂离子电池负极中使用的集流体，例如，所述集流体可以是冲压金属、金属箔、网状金属、泡沫状金属中的任意一种。为了提高所述负极组合物和集流体之间的结合力，可对所述集流体的表面进行化学或物理处理。
本发明的另一实施例公开了一种锂离子电池负极的制备方法，包括以下步骤：
获得负极浆料，所述负极浆料为包括可脱嵌锂的活性材料、导电剂、第一增稠剂、第二增稠剂和粘合剂的水性浆料，所述第一增稠剂为非离子纤维素类聚合物，所述第一增稠剂的重均分子量为0.1～30万，所述第二增稠剂为-羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素铵，所述第二增稠剂的重均分子量为30～200万，取代度为0.6～1.5；
将负极浆料涂覆于负极集流体上，经过烘烤，辊压得到负极。
所述获得负极浆料的操作可以是：采用本领域技术人员常用的各种方法将负极浆料中的各组分进行混合，得到负极浆料。
所述获得负极浆料的操作也可以是包括以下步骤：
将第一增稠剂和第二增稠剂溶解于水中得到水性溶液；
将活性材料和导电剂充分混合得到活性混合物；
往活性混合物中添加所述水性溶液，充分混合得到水性浆料；
往所述水性浆料中加入包含粘合剂的水性乳液，充分混合后，得到负极浆料。
本发明的另一实施例公开了一种锂离子电池，包括电池壳体、正极、隔膜以及如上所述的负极，所述电池隔膜设置于所述正极和负极之间，所述正极、电池隔膜及负极通过叠层或者卷绕形成电芯，所述电池壳体内灌注有电解液，所述电芯浸泡在所述电解液中。
根据本实施例，锂离子电池的正极活性物质的选择、正极导电剂和粘结剂的选择、正极的制备、电解液的配方，隔膜纸的选择以及电池的制备等均没有特殊要求，可以按照本领域现有技术进行选择，在此不再赘述。
以下通过具体的实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1
本实施例用于说明本发明公开的一种锂离子电池负极组合物负极及其制备方法和锂离子电池及其制备方法，包括如下步骤：
1、正极的制备
将钴酸锂LiCoO2、导电炭黑(购自瑞士特密高，牌号为super P)和聚偏氟乙烯(购自Kynar，牌号为HSV900)分散在N-甲基吡咯烷酮中，形成正极浆料。其中，钴酸锂：导电炭黑：聚偏氟乙烯的重量比为97：2：1，所述正极浆料的固含量为75％。
将正极浆料涂布在厚度为0.016mm铝箔的表面上，然后在100℃干燥5分钟，之后经辊压、分切后得到正极；
2、负极的制备
将第一增稠剂MC(甲基纤维素，重均分子量1万，标记为MC1)，第二增稠剂CMC(羧甲基纤维素钠，取代度0.90，重均分子量100万，标记为CMC2)溶解在水中，配制成固含量2.0％的水性溶液，其中MC1:CMC2重量比为＝1:6。
将负极活性材料天然石墨，导电剂导电石墨(购自瑞士特密高，牌号为ks-6)按照重量比100：2充分混合搅拌，加入所述水性溶液，进行混合搅拌，得到水性浆料，其中天然石墨：导电石墨：MC1：CMC2重量比为100：2：0.2：1.2。
再加入SBR丁苯橡胶乳液，继续混合搅拌均匀，得到负极浆料，其中天然石墨：导电石墨：MC1：CMC2：SBR重量比为100：2：0.2：1.2：2.0。
然后将该负极浆料均匀地涂布在10μm的铜箔的两面上，在90℃下烘烤干燥，经过辊压，分切后得到负极。
3、锂离子电池的制备
分别将上述的正极、负极与聚丙烯隔膜经过卷绕，装配，套入方型铝壳，烘烤等工序后，将电解液适量的注入方型铝壳中，密封，经过陈化，化成，分容等工序后制成锂离子电池。其电解液中的混合溶剂比为碳酸乙烯酯(EC)：碳酸甲乙酯(EMC)：碳酸二乙酯(DEC)＝1：1：1(体积比)，其中含包含有碳酸亚乙酯VC的量为2wt％，其六氟磷酸锂LiPF6的浓度为1mol/L。
将制得的锂离子电池标记为S1。
实施例2
本实施例用于说明本发明公开的一种锂离子电池负极组合物负极及其制备方法和锂离子电池及其制备方法，包括如实施例1中大部分的操作步骤，其不同之处在于：
第一增稠剂为甲基纤维素MC，重均分子量3万，第二增稠剂为羧甲基纤维素钠CMC，取代度0.95，重均分子量150万。
将制得的锂离子电池标记为S2。
实施例3
本实施例用于说明本发明公开的一种锂离子电池负极组合物负极及其制备方法和锂离子电池及其制备方法，包括如实施例1中大部分的操作步骤，其不同之处在于：
第一增稠剂为甲基纤维素MC，重均分子量3万，第二增稠剂为羧甲基纤维素钠CMC，取代度1.5，重均分子量150万。
将制得的锂离子电池标记为S3。
实施例4
本实施例用于说明本发明公开的一种锂离子电池负极组合物负极及其制备方法和锂离子电池及其制备方法，包括如实施例1中大部分的操作步骤，其不同之处在于：
第一增稠剂为甲基纤维素MC，重均分子量3万，第二增稠剂为羧甲基纤维素钠，取代度0.8，重均分子量150万。
将制得的锂离子电池标记为S4。
实施例5
本实施例用于说明本发明公开的一种锂离子电池负极组合物负极及其制备方法和锂离子电池及其制备方法，包括如实施例1中大部分的操作步骤，其不同之处在于：
第一增稠剂为甲基纤维素MC，重均分子量3万，第二增稠剂为羧甲基纤维素钠，取代度0.6，重均分子量150万。
将制得的锂离子电池标记为S5。
实施例6
本实施例用于说明本发明公开的一种锂离子电池负极组合物负极及其制备方法和锂离子电池及其制备方法，包括如实施例1中大部分的操作步骤，其不同之处在于：
第一增稠剂为羟丙基甲基纤维素HPMC，重均分子量5万。
将制得的锂离子电池标记为S6。
实施例7
本实施例用于说明本发明公开的一种锂离子电池负极组合物负极及其制备方法和锂离子电池及其制备方法，包括如实施例1中大部分的操作步骤，其不同之处在于：
水性浆料中天然石墨：导电剂：第一增稠剂：第二增稠剂重量比为100：1：0.1：1.0。
负极浆料中天然石墨：导电石墨：MC1：CMC2：SBR重量比为100：1：0.1：1.0：1.5。
将制得的锂离子电池标记为S7。
实施例8
本实施例用于说明本发明公开的一种锂离子电池负极组合物负极及其制备方法和锂离子电池及其制备方法，包括如实施例1中大部分的操作步骤，其不同之处在于：
水性浆料中天然石墨：导电剂：第一增稠剂：第二增稠剂重量比为100：1：0.1：1.3。
负极浆料中天然石墨：导电石墨：MC1：CMC2：SBR重量比为100：1：0.1：1.3：1.0。
将制得的锂离子电池标记为S8。
实施例9
本实施例用于说明本发明公开的一种锂离子电池负极组合物负极及其制备方法和锂离子电池及其制备方法，包括如实施例1中大部分的操作步骤，其不同之处在于：
在负极制备的步骤1中，含有第一增稠剂和第二增稠剂的水性溶液的固含量为1.6％，其中MC1：CMC2重量比为1：5。
负极浆料中天然石墨：导电石墨：MC1：CMC2：SBR重量比为100：2：0.2：1.0：1.5。
将制得的锂离子电池标记为S9。
实施例10
本实施例用于说明本发明公开的一种锂离子电池负极组合物负极及其制备方法和锂离子电池及其制备方法，包括如实施例1中大部分的操作步骤，其不同之处在于：
负极的制备
将第一增稠剂MC(甲基纤维素，重均分子量1万，标记为MC1)，溶解在水中，配制成水性溶液。
将负极活性材料天然石墨，导电剂导电石墨(购自瑞士特密高，牌号为ks-6)，第二增稠剂CMC(羧甲基纤维素钠，取代度0.90，重均分子量100万，标记为CMC2)按照重量比100：2：1.2充分混合搅拌，加入所述水性溶液，进行混合搅拌，得到水性浆料，其中天然石墨：导电石墨：MC1：CMC2重量比为100：2：0.2：1.2。
将制得的锂离子电池标记为S10。
对比例1
本对比例用于对比说明本发明公开的一种锂离子电池负极组合物负极及其制备方法和锂离子电池及其制备方法，包括以下步骤：
1、正极的制备
将钴酸锂LiCoO2、导电炭黑(购自瑞士特密高，牌号为super P)和聚偏氟乙烯(购自Kynar，牌号为HSV900)分散在N-甲基吡咯烷酮中，形成正极浆料。其中，钴酸锂：导电炭黑：聚偏氟乙烯的重量比为97：2：1，所述正极浆料的固含量为75％。
将正极浆料涂布在厚度为0.016mm铝箔的表面上，然后在100℃干燥5分钟，之后经辊压、分切后得到正极；
2、负极的制备
将第二增稠剂CMC(羧甲基纤维素钠，取代度0.90，重均分子量100万，标记为CMC2)溶解在水中，配制成固含量2.0％的水性溶液。
将负极活性材料天然石墨，导电剂导电石墨(购自瑞士特密高，牌号为ks-6)按照重量比100：2充分混合搅拌，加入所述水性溶液，进行混合搅拌，得到水性浆料，其中天然石墨：导电石墨：CMC2重量比为100：2：1.2。
再加入SBR丁苯橡胶乳液，继续混合搅拌均匀，得到负极浆料，其中天然石墨：导电石墨：CMC2：SBR重量比为100：2：1.2：2.0。
然后将该负极浆料均匀地涂布在10μm的铜箔的两面上，在90℃下烘烤干燥，经过辊压，分切后得到负极。
3、锂离子电池的制备
分别将上述的正极、负极与聚丙烯隔膜经过卷绕，装配，套入方型铝壳，烘烤等工序后，将电解液适量的注入方型铝壳中，密封，经过陈化，化成，分容等工序后制成锂离子电池。其电解液中的混合溶剂比为碳酸乙烯酯(EC)：碳酸甲乙酯(EMC)：碳酸二乙酯(DEC)＝1：1：1(体积比)，其中含包含有碳酸亚乙酯VC的量为2wt％，其六氟磷酸锂LiPF6的浓度为1mol/L。
将制得的锂离子电池标记为D1。
性能测试
对上述制备得到的S1～S10以及D1进行如下性能测试：
1、负极浆料的稳定性
将实施例1以及比较例1中制备的负极浆料放置在常温常压条件下密封搁置，每2小时取样烘烤干燥，测试其固含量的变化来表征浆料的存储的稳定性。测试结果如图1。
由图1的测试结果可知，相对于单一增稠剂成分的负极浆料，实施例1中加入了第一增稠剂和第二增稠剂的负极浆料，随着时间的增加固含量的变化更小，说明实施例1中的负极浆料具有更好的稳定性。
2、倍率性能测试
室温条件下，将锂离子电池S1～S10以及D1分别于0.5C电流充电4.2v，在电压达到4.2v后，进行恒电压充电，截止电流为0.02C，记录电池的充电容量。搁置5分钟后，再以一定的放电倍率放电到3.0v，记录电池的放电容量，然后计算出该放电倍率下，电池的放电比例。计算公式如下：
某倍率下放电比例＝(某倍率下放电容量/0.5C倍率下放电容量)*100％
测试结果如下表1。
表1
由上表的测试结构可知，采用本发明技术方案的锂离子电池在高倍率放电性能上得到了较为明显的提高，且其高倍率放电性能与所采用的第二增稠剂的取代度有较大的相关性，随着第二增稠剂的取代度的提高，锂离子电池的高倍率放电性能先提高后减低。
3、常温循环性能测试
在室温的条件下，将实施例1得到的锂离子电池S1以及比较例1得到的锂离子电池D1均以1C电流充电到4.2v，当电压达到4.2v时候以恒定电压充电，截止电流为0.02C，搁置5分钟，然后以1C电流放电到3.0v，搁置5分钟。重复以上步骤300次，达到电池300次循环后的放电容量，与循环第一次的容量相比，计算出容量剩余率，其循环曲线如图2。
由图1的测试结果可知，采用本发明技术方案的锂离子电池的循环性能得到了明显的改善。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种锂离子电池负极组合物，其特征在于，包括活性材料、第一增稠剂、第二增稠剂和粘合剂；
所述第一增稠剂为非离子纤维素类聚合物，所述第一增稠剂的重均分子量为0.1～30万；
所述第二增稠剂为羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素铵，所述第二增稠剂的重均分子量为30～200万，取代度为0.6～1.5。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池负极组合物，其特征在于，所述第二增稠剂的重均分子量为30～99万，取代度为0.70～0.89。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池负极组合物，其特征在于，所述负极组合物还包括有导电剂。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池负极组合物，其特征在于，以所述活性材料的重量为基准，所述第一增稠剂的含量为0.01％～1％，所述第二增稠剂的含量为0.4％～3％，所述粘合剂的含量为0.5％～3％，所述导电剂的含量为0.01％～3％。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池负极组合物，其特征在于，以所述活性材料的重量为基准，所述第一增稠剂的含量为0.1％～0.5％，所述第二增稠剂的含量为0.5％～2％，所述粘合剂的含量为1％～2％，所述导电剂的含量为0.5％～2％。
6.根据权利要求3所述的锂离子电池负极组合物，其特征在于，所述导电剂包括乙炔黑、碳纳米管、导电石墨、石墨烯、导电碳黑、科琴黑、碳纤维中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池负极组合物，其特征在于，所述第一增稠剂包括甲基纤维素、乙基纤维素、丁基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、二羟基丙基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池负极组合物，其特征在于，所述活性材料包括石墨、石油焦、硬碳、软碳、有机裂解碳、中间相碳微球、碳纤维、锡合金、硅合金中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的锂离子电池负极组合物，其特征在于，所述粘结剂为水基粘结剂，包括聚丙烯酸，聚丙烯酸酯，聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、丁苯橡胶和聚酰亚胺中的一种或多种。
10.一种锂离子电池负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
获得负极浆料：将活性材料、第一增稠剂、第二增稠剂和粘合剂混合溶解得到负极浆料；其中，所述第一增稠剂为非离子纤维素类聚合物，所述第一增稠剂的重均分子量为0.1～30万，所述第二增稠剂为羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素铵，所述第二增稠剂的重均分子量为30～200万，取代度为0.6～1.5；
将负极浆料涂覆于负极集流体上，经过烘烤及辊压后得到负极。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述负极浆料中还混合有导电剂，所述获得负极浆料的操作包括：
将第一增稠剂和第二增稠剂溶解于水中得到水性溶液；
将活性材料和导电剂充分混合得到活性混合物；
往活性混合物中添加所述水性溶液，充分混合得到水性浆料；
往所述水性浆料中加入包含粘合剂的水性乳液，充分混合后，得到负极浆料。
12.一种锂离子电池负极，其特征在于，包括集流体以及如权利要求1～9中任意一项所述的负极组合物，所述负极组合物涂覆于所述集流体上。
13.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求12所述的负极。
CN201611040104.0A 2016-11-23 2016-11-23 一种锂离子电池负极组合物负极及其制备方法和锂离子电池 Pending CN106374110A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611040104.0A CN106374110A (zh) 2016-11-23 2016-11-23 一种锂离子电池负极组合物负极及其制备方法和锂离子电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611040104.0A CN106374110A (zh) 2016-11-23 2016-11-23 一种锂离子电池负极组合物负极及其制备方法和锂离子电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106374110A true CN106374110A (zh) 2017-02-01

Family

ID=57892195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611040104.0A Pending CN106374110A (zh) 2016-11-23 2016-11-23 一种锂离子电池负极组合物负极及其制备方法和锂离子电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106374110A (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108417837A (zh) * 2018-02-12 2018-08-17 吴艳飞 一种锂电池阳极材料水性聚酰亚胺粘接剂及制备方法
CN108539121A (zh) * 2018-04-16 2018-09-14 江西迪芯能源科技有限公司 一种锂离子电池负极浆料及锂离子电池
CN110197894A (zh) * 2018-02-26 2019-09-03 宁德新能源科技有限公司 负极极片和包括负极极片的锂离子电池
JP2020009680A (ja) * 2018-07-10 2020-01-16 株式会社ダイセル 非水電解質二次電池正極用添加剤、非水電解質二次電池用正極、及び非水電解質二次電池用正極の製造方法
CN110892560A (zh) * 2017-09-08 2020-03-17 株式会社Lg化学 用于锂二次电池的负极和包括该负极的锂二次电池
CN110993884A (zh) * 2019-12-06 2020-04-10 联动天翼新能源有限公司 锂离子电池负极浆料、制备方法、负极极片以及电池
CN112072110A (zh) * 2020-09-16 2020-12-11 远景动力技术(江苏)有限公司 负极、其制备方法及使用了其的锂离子电池
CN112072111A (zh) * 2020-09-16 2020-12-11 远景动力技术(江苏)有限公司 电极增稠剂及其制备方法
CN113937292A (zh) * 2021-09-02 2022-01-14 深圳市拓邦锂电池有限公司 电极抑制剂及其应用、电池极片的制备方法
EP3940819A1 (en) * 2020-07-15 2022-01-19 SK Innovation Co., Ltd. Electrode for secondary battery
CN115020633A (zh) * 2022-05-30 2022-09-06 惠州市豪鹏科技有限公司 一种电池负极片制备方法、电池负极片及其电池

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1405210A (zh) * 2002-07-26 2003-03-26 中国科学院广州化学研究所 一种纤维素衍生物接枝共聚物及其合成方法
CN101032448A (zh) * 2007-04-05 2007-09-12 上海交通大学 负载普罗布考的乙基纤维素微纳米粒子的制备方法
CN101877393A (zh) * 2009-04-29 2010-11-03 上海比亚迪有限公司 一种锂离子电池负极及锂离子电池
CN102368543A (zh) * 2011-11-01 2012-03-07 东莞新能源科技有限公司 一种锂离子电池负极及其使用该负极的锂离子电池
CN102675543A (zh) * 2012-05-23 2012-09-19 湖南工业大学 一种基于乙基纤维素接枝聚苯乙烯共聚物有序孔材料及其制备方法
CN103456917A (zh) * 2012-05-31 2013-12-18 丰田自动车株式会社 电极制造方法和电池
CN103834133A (zh) * 2014-03-05 2014-06-04 湖南工业大学 一种基于乙基纤维素接枝聚甲基丙烯酸甲酯共聚物的多孔膜及其制备方法
CN105206798A (zh) * 2015-08-13 2015-12-30 深圳市三讯电子有限公司 一种负极极片及其制备方法、锂离子电池
CN105914376A (zh) * 2016-06-24 2016-08-31 辽宁九夷锂能股份有限公司 一种锂离子电池负极增强型复合粘结剂及其应用

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1405210A (zh) * 2002-07-26 2003-03-26 中国科学院广州化学研究所 一种纤维素衍生物接枝共聚物及其合成方法
CN101032448A (zh) * 2007-04-05 2007-09-12 上海交通大学 负载普罗布考的乙基纤维素微纳米粒子的制备方法
CN101877393A (zh) * 2009-04-29 2010-11-03 上海比亚迪有限公司 一种锂离子电池负极及锂离子电池
CN102368543A (zh) * 2011-11-01 2012-03-07 东莞新能源科技有限公司 一种锂离子电池负极及其使用该负极的锂离子电池
CN102675543A (zh) * 2012-05-23 2012-09-19 湖南工业大学 一种基于乙基纤维素接枝聚苯乙烯共聚物有序孔材料及其制备方法
CN103456917A (zh) * 2012-05-31 2013-12-18 丰田自动车株式会社 电极制造方法和电池
CN103834133A (zh) * 2014-03-05 2014-06-04 湖南工业大学 一种基于乙基纤维素接枝聚甲基丙烯酸甲酯共聚物的多孔膜及其制备方法
CN105206798A (zh) * 2015-08-13 2015-12-30 深圳市三讯电子有限公司 一种负极极片及其制备方法、锂离子电池
CN105914376A (zh) * 2016-06-24 2016-08-31 辽宁九夷锂能股份有限公司 一种锂离子电池负极增强型复合粘结剂及其应用

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200212438A1 (en) * 2017-09-08 2020-07-02 Lg Chem, Ltd. Negative electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same
CN110892560B (zh) * 2017-09-08 2023-04-11 株式会社Lg新能源 用于锂二次电池的负极和包括该负极的锂二次电池
CN110892560A (zh) * 2017-09-08 2020-03-17 株式会社Lg化学 用于锂二次电池的负极和包括该负极的锂二次电池
CN108417837A (zh) * 2018-02-12 2018-08-17 吴艳飞 一种锂电池阳极材料水性聚酰亚胺粘接剂及制备方法
CN110197894A (zh) * 2018-02-26 2019-09-03 宁德新能源科技有限公司 负极极片和包括负极极片的锂离子电池
CN108539121A (zh) * 2018-04-16 2018-09-14 江西迪芯能源科技有限公司 一种锂离子电池负极浆料及锂离子电池
JP7064399B2 (ja) 2018-07-10 2022-05-10 株式会社ダイセル 非水電解質二次電池正極用添加剤、非水電解質二次電池用正極、及び非水電解質二次電池用正極の製造方法
JP2020009680A (ja) * 2018-07-10 2020-01-16 株式会社ダイセル 非水電解質二次電池正極用添加剤、非水電解質二次電池用正極、及び非水電解質二次電池用正極の製造方法
CN110993884B (zh) * 2019-12-06 2021-07-23 联动天翼新能源有限公司 锂离子电池负极浆料、制备方法、负极极片以及电池
CN110993884A (zh) * 2019-12-06 2020-04-10 联动天翼新能源有限公司 锂离子电池负极浆料、制备方法、负极极片以及电池
EP3940819A1 (en) * 2020-07-15 2022-01-19 SK Innovation Co., Ltd. Electrode for secondary battery
US11855248B2 (en) 2020-07-15 2023-12-26 Sk On Co., Ltd. Electrode for secondary battery
US11929508B2 (en) 2020-07-15 2024-03-12 Sk On Co., Ltd. Electrode for secondary battery
CN112072110A (zh) * 2020-09-16 2020-12-11 远景动力技术(江苏)有限公司 负极、其制备方法及使用了其的锂离子电池
CN112072111A (zh) * 2020-09-16 2020-12-11 远景动力技术(江苏)有限公司 电极增稠剂及其制备方法
CN113937292A (zh) * 2021-09-02 2022-01-14 深圳市拓邦锂电池有限公司 电极抑制剂及其应用、电池极片的制备方法
CN113937292B (zh) * 2021-09-02 2024-03-08 深圳市拓邦锂电池有限公司 电极抑制剂及其应用、电池极片的制备方法
CN115020633A (zh) * 2022-05-30 2022-09-06 惠州市豪鹏科技有限公司 一种电池负极片制备方法、电池负极片及其电池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106374110A (zh) 一种锂离子电池负极组合物负极及其制备方法和锂离子电池
CN104882612B (zh) 一种粘结剂及应用该粘结剂的锂离子电池
CN110148708A (zh) 一种负极片及锂离子电池
EP3309872A1 (en) Lithium iron phosphate power battery and method for preparing the same
WO2017031885A1 (zh) 一种锂电池负极浆料的制备方法
CN110323493B (zh) 一种正极极片和聚合物电解质膜的组合片及其制备方法
CN107565086A (zh) 一种电池极板制备方法
CN107195858A (zh) 锂离子电池、正极浆料、正极极片及制备方法
CN104681860B (zh) 一种可快速充放电的高电压锂离子电池及其制备方法
CN105336918B (zh) 一种锂离子电池高镍系正极材料浆料的制备方法
WO2014183379A1 (zh) 锂离子电池负极片及其制备方法
CN106299250B (zh) 一种电极浆料的制备方法
CN103682295B (zh) 一种锂离子电池负极材料及其制备方法、锂离子电池负极片和锂离子电池
CN110061222A (zh) 一种锂电池浆料制备方法及其应用
CN105932209A (zh) 一种作为锂离子电池用的陶瓷涂覆隔膜及其制备方法
CN106207190B (zh) 一种锂离子电池正极材料用复合粘结剂及其制备方法
CN107601490A (zh) 一种快充石墨负极材料及其制备方法
CN108899522A (zh) 一种高容量硅碳负极材料、制备方法及应用
CN106356536A (zh) 一种锂离子电池负极及其制备方法
CN107706338A (zh) 一种含正极材料的锂离子电池隔膜及其制备方法
CN106450474A (zh) 凝胶型聚合物电解质膜及其制备方法
CN110176623A (zh) 一种锂离子电池的制备方法
CN109950543B (zh) 一种适用于锂离子电池电极材料的集流体及其制备和应用
CN107204421A (zh) 负极片及锂离子电池
CN107394116A (zh) 一种具有高倍率性能锂离子电池及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170201