CN107464935A - 锂离子电池负极及其制备方法及锂离子电池制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了锂离子电池负极及其制备方法及锂离子电池制备方法。锂离子电池负极，包含复合石墨、导电剂、CNT、STOBA和粘结剂，所述复合石墨、导电剂、CNT、STOBA和粘结剂的质量份数比为：94～97：0.5～1.0：0.1‑0.5：0.2～0.7：2.0～5.0。本发明提供的锂离子电池负极，包含有复合负极材料、导电剂、粘结剂、CNT、STOBA，用这种负极配方制得的锂离子电池具有高温循环性能好、内阻低、自放电低的优点。

Description

锂离子电池负极及其制备方法及锂离子电池制备方法
技术领域
本发明涉及一种化学电源技术领域，尤其涉及一种锂离子电池负极及其制备方法及锂离子电池制备方法。
背景技术
随着动力市场和储能市场在人们生活中的使用范围越来越广，在使用过程中人们对电池性能要求也越来越严格。目前市场上锂离子电池负极使用复合石墨负极材料，使用该配方制造的电池存在有如下缺点：1、热效应差、高温充电性能差；2、高温度条件下，电池循环差、内阻高，自放电大；3、由普通工艺生产的电池电子导热网络比较单一，在高温度下循环寿命低。这些缺点严重影响人们的使用。
发明内容
本发明提供了锂离子电池负极及其制备方法及锂离子电池制备方法，其克服了背景技术中锂离子电池负极及其制备方法所存在的不足。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之一是：
锂离子电池负极，包含复合石墨、导电剂、CNT、STOBA和粘结剂，所述复合石墨、导电剂、CNT、STOBA和粘结剂的质量份数比为：94～97：0.5～1.0：0.1-0.5：0.2～0.7：2.0～5.0。
一实施例之中：所述STOBA是高分歧寡聚物。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之一是：
锂离子电池负极制备方法，包括：
步骤1：称取94～97质量份数的复合石墨、0.5～1.0质量份数的导电剂、0.1-0.5质量份数的CNT、0.2～0.7质量份数的STOBA和2.0～5.0质量份数的粘结剂；
步骤2：混合步骤1称取好的材料至均匀以制得混合粉末；
步骤3：将步骤2制得的混合粉末加入真空搅拌机中，再加入NMP液体，并搅拌以制得负极浆料；
步骤4：将步骤3制得的负极浆料涂到负极基体上，接着滚压涂有负极浆料的负极基体，再接着对滚压后的涂有负极浆料的负极基体进行切片分条，然后在其上焊接极耳制成负极片。
一实施例之中：所述步骤2中混合时间是5min～15min；所述步骤3中搅拌时间是2h～3h。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之三是：
锂离子电池负极制备方法，包括：
步骤1：称取94～97质量份数的复合石墨、0.5～1.0质量份数的导电剂、0.1-0.5质量份数的CNT、0.2～0.7质量份数的STOBA和2.0～5.0质量份数的粘结剂；
步骤2：混合步骤1称取好的材料至均匀以制得混合粉末；
步骤3：将步骤2制得的混合粉末加入真空搅拌机中，再加入NMP液体，并搅拌以制得负极浆料；
步骤4：将步骤3制得的负极浆料涂到负极基体上，接着滚压涂有负极浆料的负极基体，再接着对滚压后的涂有负极浆料的负极基体进行切片分条，然后在其上焊接极耳制成负极片；
步骤5：称取正极片所需的正极材料、导电剂、粘结剂和NMP配成正极浆料，将正极浆料喷涂在正极基体上；
步骤6：将步骤5涂有正极浆料的正极基体烘干并滚压、切片分条、焊接极耳制成正极片；
步骤7：步骤4制得的负极片和步骤6制得的正极片利用隔膜隔离，用自动卷绕机卷绕正极片、隔膜和负极片的整体，再将卷绕的整体装入钢壳，再对其进行滚槽，接着点焊电池盖帽及加注电解液，然后检测，制得锂离子电池。
一实施例之中：所述步骤2中混合时间是5min～15min；所述步骤3中搅拌时间是2h～3h。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
本发明的有益效果是：本发明提供的锂离子电池负极，包含有复合石墨负极材料、导电剂、粘结剂、CNT、STOBA，用这种负极配方制得的锂离子电池具有高温循环性能好、内阻低、自放电低的优点，本发明提供的包含有上述负极配方的锂离子电池制备方法，工序简单，所制得的锂离子电池高温循环性能好。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明一种锂离子电池制备方法所制得的MX18650-29 P 2750mAh锂离子电池与普通2750mAh锂离子电池在高温55℃循环曲线对比效果图；
图2是本发明一种锂离子电池制备方法所制得的MX18650-29 P 2750mAh锂离子电池与普通2750mAh锂离子电池内阻对比图。
具体实施方式
锂离子电池负极，由复合石墨、导电剂、CNT、STOBA和粘结剂组成，所述复合石墨、导电剂、CNT、STOBA和粘结剂的质量份数比为：99.4～97：0.5～1.0：0.1-0.5：0.2～0.7：2.0～5.0。所述STOBA选用高分歧寡聚物；所述导电剂选用super P，KS-6中的至少一种；CNT为碳纳米管；粘结剂为pvdf。该负极配方制备的负极材料不限于：复合石墨、钛酸锂、锡合金、硅合金等其中一种，该负极配方制备的负极材料涂覆的基体不限于：铜箔、铝箔、涂碳铝箔、涂炭铜箔等其中一种，该负极配方制备的负极片可搭配以下但不限于：三元正极材料、磷酸亚铁锂正极材料、锰酸锂正极材料、磷酸钒锂正极材料、镍钴铝正极材料等类型的正极材料使用组成的电池。该负极配方制备的负极片可应用于以下但不限于：圆柱形锂离子电池、方形锂离子电池、软包锂离子电池等各种装配类型的锂离子电池。
锂离子电池负极制备方法，包括：
步骤1：称取上述的锂离子电池负极材料，并将称取的负极材料过100目筛后备用；
步骤2：将步骤1称取好的材料投入V型混合机，混合至均匀以制得混合粉末；其中：混合时间是5min～15min，该混合均匀条件如：保证肉眼看不见CNT和STOBA；
步骤3：将步骤2制得的混合粉末加入真空搅拌机中，再加入NMP液体，启动公转开关和自转开关实现搅拌以制得负极浆料；其中：搅拌时间是2h～3h；所述的NMP液体为N–甲基吡咯烷酮；
步骤4：将步骤3制得的负极浆料涂到负极基体上，接着滚压涂有负极浆料的负极基体，再接着对滚压后的喷涂有负极浆料的负极基体进行切片分条，然后在其上焊接极耳制成负极片；
步骤5：称取正极片所需的正极材料、导电剂、粘结剂和NMP配成正极浆料，将正极浆料喷涂在正极基体上；
步骤6：将步骤5喷涂有正极浆料的正极基体烘干并滚压、切片分条、焊接极耳制成正极片；其中：该正极基体如铝箔或集流体；
步骤7：步骤4制得的负极片和步骤6制得的正极片利用隔膜隔离，用自动卷绕机卷绕正极片、隔膜和负极片的整体，再将卷绕的整体装入钢壳，再对其进行滚槽，接着点焊电池盖帽及加注电解液，然后检测，制得锂离子电池。
照上述配方及制备方法制备的锂离子电池和普通负极材料制备的锂离子电池进行对比，并测试两种负极配方的锂离子电池分别在高温55℃中(以0.2C放电至2.5V，0.5C充电至4.2V恒压，截止电流0.05C)相同的测试条件下进行循环测试的效果对比，由图1得知：普通负极配方的锂离子电池循环寿命300≥79.91％，本发明负极配方的锂离子电池循环寿命300≥85.6％，所以采用本发明负极配方的锂离子电池在高温(55℃)条件下循环性能明显高于普通锂离子电池的循环性能。
将普通锂离子电池和本发明的锂离子电池在循环过程中的内阻上升做对比，由图2显示，本发明的锂离子电池内阻上升幅度小于普通锂离子电池内阻的上升幅度。电池内阻大，会产生大量焦耳热引起电池温度升高，会导致电池放电工作电压降低，放电时间缩短，对电池性能、寿命造成严重影响。
图1和图2中，普通负极材料制备的锂离子电池的标号为0，下述的实施例1的锂离子电池的标号为1，实施例2的锂离子电池的标号为1，实施例3的锂离子电池的标号为3，实施例4的锂离子电池的标号为4。
实施例1
按照质量百分比分别称取负极各组分：95.5％的复合石墨材料，0.7％的导电剂，0.4％的CNT，3.2％的粘结剂，0.2％的STOBA，以上组分的质量百分比总和是100％。将称取负极材料过100目筛后备用；将上述物料加入V型混合机内混合5min；接着加入到真空搅拌机中，再加入NMP胶液，搅拌时间3小时；将搅拌好的负极浆料喷涂到负极专用的负极基体上，辊压、分条，焊接极耳制成负极片；
称取正极片所需的正极三元、导电剂、粘结剂、NMP配成正极浆料，将正极浆料喷涂在正极基体上制成正极片；
制备好的正极片、制备好的负极片、隔膜用自动卷绕机隔膜进行卷绕、装入钢壳，再进行滚槽、点焊电池盖帽、加注电解液、化成检测，最终制得锂离子电池。
实施例2
按照质量百分比分别称取负极各组分：96％的石复合石墨材料，0.5％的导电剂，0.3％的CNT，2.9％的粘结剂,0.3％的STOBA，以上组分的质量百分比总和是100％；将称取负极材料过100目筛后备用；将上述物料加入V型混合机内混合5min；接着加入到真空搅拌机中，再加入胶液，搅拌时间3h；将搅拌好的负极浆料喷涂到负极专用的负极基体上，辊压、分条，焊接极耳制成负极片；
称取正极片所需的正极三元、导电剂、粘结剂、NMP配成正极浆料，将正极浆料喷涂在正极基体上制成正极片；
制备好的正极片、制备好的负极片、隔膜用自动卷绕机隔膜进行卷绕、装入钢壳，再进行滚槽、点焊电池盖帽、加注电解液、化成检测，最终制得锂离子电池。
实施例3
按照质量百分比分别称取负极各组分：95％的复合石墨材料，1.1％的导电剂，0.2％的CNT，3.5％的粘结剂，0.2％的STOBA，以上组分的质量百分比总和是100％。将称取负极材料过100目筛后备用；将上述物料加入V型混合机内混合分5min；接着加入到真空搅拌机中，再加入胶液，搅拌时间3h；将搅拌好的负极浆料喷涂到负极专用的负极基体上，辊压、分条，焊接极耳制成负极片；
称取正极片所需的正极三元、导电剂、粘结剂、NMP配成正极浆料，将正极浆料喷涂在正极基体上制成正极片；
制备好的正极片、制备好的负极片、隔膜用自动卷绕机隔膜进行卷绕、装入钢壳，再进行滚槽、点焊电池盖帽、加注电解液、化成检测，最终制得锂离子电池。
实施例4
按照质量百分比分别称取负极各组分,94.5％的复合石墨材料，1.1％的导电剂，0.3％的CNT，4.0％的粘结剂，0.1％的STOBA，以上组分的质量百分比总和是100％。将称取负极材料过100目筛后备用；将上述物料加入V型混合机内混合5min；接着加入到真空搅拌机中，再加入胶液，搅拌时间3h；将搅拌好的负极浆料喷涂到负极专用的负极基体上，辊压、分条，焊接极耳制成负极片；
称取正极片所需的正极三元、导电剂、粘结剂、NMP配成正极浆料，将正极浆料喷涂在正极基体上制成正极片；
制备好的正极片、制备好的负极片、隔膜用自动卷绕机隔膜进行卷绕、装入钢壳，再进行滚槽、点焊电池盖帽、加注电解液、化成检测，最终制得锂离子电池。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (6)

1.锂离子电池负极，包含复合石墨，其特征在于：还包含导电剂、CNT、STOBA和粘结剂，所述复合石墨、导电剂、CNT、STOBA和粘结剂的质量份数比为：94～97：0.5～1.0：0.1-0.5：0.2～0.7：2.0～5.0。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池负极，其特征在于：所述STOBA是高分歧寡聚物。
3.锂离子电池负极制备方法，其特征在于：包括：
步骤1：称取94～97质量份数的复合石墨、0.5～1.0质量份数的导电剂、0.1-0.5质量份数的CNT、0.2～0.7质量份数的STOBA和2.0～5.0质量份数的粘结剂；
步骤2：混合步骤1称取好的材料至均匀以制得混合粉末；
步骤3：将步骤2制得的混合粉末加入真空搅拌机中，再加入NMP液体，并搅拌以制得负极浆料；
步骤4：将步骤3制得的负极浆料涂到负极基体上，接着滚压涂有负极浆料的负极基体，再接着对滚压后的涂有负极浆料的负极基体进行切片分条，然后在其上焊接极耳制成负极片。
4.根据权利要求3所述的一种锂离子电池负极制备方法，其特征在于：所述步骤2中混合时间是5min～15min；所述步骤3中搅拌时间是2h～3h。
5.锂离子电池负极制备方法，其特征在于：包括：
步骤1：称取94～97质量份数的复合石墨、0.5～1.0质量份数的导电剂、0.1-0.5质量份数的CNT、0.2～0.7质量份数的STOBA和2.0～5.0质量份数的粘结剂；
步骤2：混合步骤1称取好的材料至均匀以制得混合粉末；
步骤3：将步骤2制得的混合粉末加入真空搅拌机中，再加入NMP液体，并搅拌以制得负极浆料；
步骤4：将步骤3制得的负极浆料涂到负极基体上，接着滚压涂有负极浆料的负极基体，再接着对滚压后的涂有负极浆料的负极基体进行切片分条，然后在其上焊接极耳制成负极片；
步骤5：称取正极片所需的正极材料、导电剂、粘结剂和NMP配成正极浆料，将正极浆料喷涂在正极基体上；
步骤6：将步骤5涂有正极浆料的正极基体烘干并滚压、切片分条、焊接极耳制成正极片；
步骤7：步骤4制得的负极片和步骤6制得的正极片利用隔膜隔离，用自动卷绕机卷绕正极片、隔膜和负极片的整体，再将卷绕的整体装入钢壳，再对其进行滚槽，接着点焊电池盖帽及加注电解液，然后检测，制得锂离子电池。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池制备方法，其特征在于：所述步骤2中混合时间是5min～15min；所述步骤3中搅拌时间是2h～3h。
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