CN107732150B - 锂离子电池负极及其制备方法和锂离子电池 - Google Patents

锂离子电池负极及其制备方法和锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种锂离子电池负极及其制备方法和锂离子电池。所述锂离子电池负极包括负极集流体及附着于所述负极集流体表面的负极材料；所述负极材料包含负极活性材料、导电剂、粘结剂、分散剂，所述分散剂的质量占所述负极材料总质量的0.6％～1.0％；以所述分散剂质量100％计，所述分散剂包括以下组分：羧甲基纤维素钠45％～55％；十二烷基硫酸钠45％～50％；且所述羧甲基纤维素钠与所述十二烷基硫酸钠的投料比大于等于0.9而小于等于1.2。由于该发明负极材料制备的浆料性能稳定、不易发生沉降；将负极浆料涂覆于集流体形成负极时，不会发生掉料现象，且组装成锂离子电池后，能有效降低电池的内阻，进而提高电池使用寿命。

Description

锂离子电池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技术领域，具体涉及一种锂离子电池负极及其制备方法和锂离子电池。
背景技术
锂电池以其高能、低自放电率、长储存寿命以及绿色环保等特性被广泛应用于仪器仪表、记忆电源以及军事、石油钻探等领域。并且现在18650型圆柱形电池越来越多的应用在电动汽车上，因此对锂电池的安全性能的要求也越来越高。
现有负极浆料主要由石墨、导电剂、分散剂(一般分散剂为羧甲基纤维素钠，英文名为：CMC)、粘结剂以及去离子水组成。
锂离子电池制备过程中需要将浆料涂覆在集流体表面并经干燥得到电池极片以用于其他后续工序。其中因为石墨本身不能分散在水中，为了使得石墨能够在溶剂中发生良好的分散，需要使用CMC作为分散剂。粘结剂的使用保证了石墨与集流体不会在后续制备过程中发生脱落的情况，同时可以有效保证负极在锂离子电池在长期使用时不发生负极活性材料与负极集流体的脱落。
为了保证浆料的稳定性以及极片的粘接力，分散剂(CMC)的用量一般为1.3％，而分散剂(CMC)是不导电的，过多的用量使得负极片导电性降低，电池内阻增加，降低了电池的使用寿命。
发明内容
针对目前向负极浆料中添加过多的CMC分散剂导致负极的导电性降低、并且导致组装成的电池内阻增加，引起电池使用寿命变短等问题，本发明实施例提供了一种锂离子电池负极及其制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明实施例的技术方案如下：
一种锂离子电池负极，包括负极集流体及附着于所述负极集流体表面的负极材料；所述负极材料包含负极活性材料、导电剂、粘结剂、分散剂，所述分散剂的质量占所述负极材料总质量的0.6％～1.0％；
以所述分散剂质量100％计，所述分散剂包括以下组分：
羧甲基纤维素钠45％～55％；
十二烷基硫酸钠45％～50％；
且所述羧甲基纤维素钠与所述十二烷基硫酸钠的投料比大于等于0.9而小于等于1.2。
以及，如上所述的锂离子电池负极的制备方法，至少包括制备负极浆料以及将所述负极浆料涂覆于所述负极集流体，然后将涂覆了所述负极浆料的所述负极集流体进行干燥、辊压处理的步骤；制备所述负极浆料时，需添加适量的溶剂，所述负极浆料的制备至少包括以下步骤：
将所述负极活性物质、导电剂、粘结剂及分散剂进行干混处理，得到第一混合物料；
将30～35wt％的所述溶剂加入所述第一混合物料进行湿混处理，同时进行第一次超声分散处理；
再将35～45wt％的所述溶剂加入，在真空条件下继续进行湿混处理，同时进行第二次超声分散处理；
将余下的所述溶剂加入，在真空条件下继续进行湿混处理，同时进行第三次超声分散处理。
相对于现有技术，本发明上述提供的锂离子电池负极，由于分散剂采用了属于阴离子表面活性剂的十二烷基硫酸钠，其HLB值大于CMC，表现出较大的亲水性，其较大的亲水性使得石墨等负极活性材料更易在水中均匀分散，因此可以降低分散剂的用量；分散剂在上述配比下，将负极材料制成的浆料中，粘结剂不发生破乳现象、浆料稳定、不易发生沉降，将得到的负极浆料涂覆于负极集流体表面经过烘干处理，辊压时不会发生掉料，同时在组装成锂离子电池时也不会发生负极材料从负极集流体表面脱落，从而确保制成的锂离子电池负极导电性良好、内阻降低，进而能够有效延长电池的使用寿命。
本发明提供的锂离子电池负极的制备方法，合浆时间短、生产效率高、浆料组分分散性良好并且浆料粘度稳定性高，适合于大规模生产。
更进一步地，本发明还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池，包括正极、负极以及用于隔离所述正极和所述负极的隔膜，所述负极由如上所述的负极提供。
本发明上述提供的锂离子电池，由于采用如上提供的锂离子电池负极，制得的电池负极表现出良好的导电性以及整个电池具有较低的内阻，进而能够有效延长电池的使用寿命。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
图1是本发明实施例1～3中锂离子电池负极在制备浆料时负极浆料的不稳定指数TSI曲线；
图2是本发明实施例4～5锂离子电池负极组装成的批量锂离子电池的内阻分布曲线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。
在本发明中，涉及以下专业词汇：
HLB值：HLB值(Hydrophile-Lipophile Balance Number)称亲水疏水平衡值，也称水油度。它既与表面活性剂的亲水亲油性有关，又与表面活性剂的表面(界面)张力、界面上的吸附性、乳化性及乳状液稳定性、分散性、溶解性、去污性等基本性能有关，还与表面活性剂的应用性能有关。
浆料稳定性：锂离子电池的浆料稳定性用使用Turbiscan分析仪测量，利用TSI指数表示，一般TSI指数越小浆料稳定性越好。
本发明实例提供了一种锂离子电池负极，包括负极集流体及附着于所述负极集流体表面的负极材料；所述负极材料包含负极活性材料、导电剂、粘结剂、分散剂，所述分散剂的质量占所述负极材料总质量的0.6％～1.0％；
以所述分散剂质量100％计，所述分散剂包括以下组分：
羧甲基纤维素钠45％～55％；
十二烷基硫酸钠45％～50％；
且所述羧甲基纤维素钠与所述十二烷基硫酸钠的投料比大于等于0.9而小于等于1.2。
本发明提供的分散剂中，十二烷基硫酸钠属于阴离子表面活性剂，其HLB值为40左右，而羧甲基纤维素钠(简称：CMC)的HLB值为19.1，很显然十二烷基硫酸钠的HLB值大于CMC，较大的亲水性使得石墨等负极活性材料更加容易在水中均匀分散，因此可以降低分散剂的用量。具体来说，本发明分散剂总的使用量由常规的1.3％降至1.0％及以下，CMC使用量降低至0.55％甚至更少。
如果分散剂占所述负极材料总质量不到0.6％，那么由于分散剂含量较少，在负极浆料的制备过程中，负极主材无法完全被浸润，易发生浆料的沉降；而如果超过1.0％，由于分散剂本身并不导电，添加过多的分散剂则会导致浆料涂覆的负极片电阻值增大，制成锂离子电池时，最终的内阻变大，不利于发挥锂离子电池的电化学性能。
本发明的技术方案中，如果十二烷基硫酸钠用量过多，在负极浆料的制备时，会引起粘结剂的破乳现象，导致粘结剂在负极浆料失效，无法将负极浆料进行有效的涂覆。因此，在上述羧甲基纤维素钠与十二烷基硫酸钠的投料比中，应当确保
Figure BDA0001328005020000051
而如果羧甲基纤维素钠添加量过多，在负极浆料的制备中，负极浆料性能不稳定，容易发生沉降现象，在将负极浆料涂覆于负极集流体后，在辊压或者组装成锂离子电池时，出现掉料现象，从而影响锂离子电池的性能。因此，在羧甲基纤维素钠与十二烷基硫酸钠的投料比中，
Figure BDA0001328005020000052
作为优选地，上述分散剂中，羧甲基纤维素钠与十二烷基硫酸钠的投料比为
Figure BDA0001328005020000053
在该投料比下，所述分散剂的质量占所述锂离子电池负极总质量的0.6％～1.0％时，其负极材料组分制备的负极浆料稳定性的TSI指数可以达到0.21，那么获得的负极浆料稳定性达到最佳。
优选地，按照质量100％计，所述负极材料中，
Figure BDA0001328005020000054
在上述负极材料的配方下，负极材料中含有的分散剂为0.6％～1.0％，将上述负极材料制备成负极浆料时，由于分散剂表现出较大的亲水性，使得石墨等负极活性材料更加容易在水中均匀分散，因此可以降低分散剂的用量。具体来说，本发明负极材料中总的分散剂使用量由常规的1.3％降至1.0％及以下，CMC使用量降低至0.55％甚至更少。
进一步优选地，所述负极活性材料为石墨、硅/碳、硅/氧材料中的任一种。
更为优选地，所述负极活性材料的粒径为纳米级材料。
所述导电剂为乙炔黑、科琴黑、KS-6、Super P、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的任一种。
所述粘结剂为聚四氟乙烯、丁苯橡胶、聚丙烯酸酯、聚酰亚胺。
所在将上述负极材料制成负极浆料的过程中，需要向其中添加适量的溶剂。
优选地，所述溶剂质量占制成的负极浆料的45％～50％。
进一步优选地，所述溶剂为去离子水。
作为优选地，所述负极集流体为铜箔。
本发明上述实施例提供的锂离子电池负极，由于分散剂采用了属于阴离子表面活性剂的十二烷基硫酸钠，其HLB值大于CMC，较大的亲水性使得石墨等负极活性材料更易在水中均匀分散，因此可以降低分散剂的用量；分散剂在上述配比下与导电剂、粘结剂及负极活性物质制成负极浆料时，负极浆料中的粘结剂不发生破乳现象、浆料稳定、不易发生沉降现象，将负极浆料涂覆于负极集流体表面经过干燥处理，得到的负极在辊压时不会发生掉料现象，同时在组装成锂离子电池时也不会发生负极材料从负极集流体表面脱落的现象，从而确保制成的锂离子电池负极导电性良好、内阻降低，进而能够有效延长电池的使用寿命。
相应地，在上述所述的锂离子电池负极的基础上，本发明实施例还提供该锂离子电池负极的一种制备方法。
在一实施例中，所述锂离子电池负极的制备方法，至少包括制备负极浆料以及将所述负极浆料涂覆于所述负极集流体，然后将涂覆了所述负极浆料的所述负极集流体进行干燥、辊压处理的步骤；且制备所述负极浆料时，需添加适量的溶剂。
其中，所述负极浆料的制备方法，至少包括以下步骤：
步骤S01、将所述负极活性物质、导电剂、粘结剂及分散剂进行干混处理，得到第一混合物料；
步骤S02、将30～35wt％的所述溶剂加入所述第一混合物料进行湿混处理，同时进行第一次超声分散处理；
步骤S03、再将35～45wt％的所述溶剂加入，在真空条件下继续进行湿混处理，同时进行第二次超声分散处理；
步骤S04、将余下的所述溶剂加入，在真空条件下继续进行湿混处理，同时进行第三次超声分散处理。
在具体的制作过程中，上述负极浆料的制备，在搅拌罐中进行。
步骤S01中，将所述负极活性物质、导电剂、粘结剂及分散剂进行干混处理时，控制搅拌罐的搅拌速度为6～8转/分钟，搅拌8～10分钟，整个干混过程中，控制温度在40～55℃，该搅拌速度可以有效避免后面加溶液过程扬尘过大；该温度范围主要是避免浆料遇溶液急速变冷，温度下降幅度太大而可能发生团聚，同时避免温度变化过大对设备的损伤，使粘结剂、导电剂较为有效的分散在活性物质中。
将干混得到的第一混合物料进行混料处理后，将溶剂分成若干次加入继续进行混料。
其中，步骤S02中，第一次加入30～35wt％的溶剂，在进行湿混处理时，采用硬炼搅拌，控制搅拌罐的公转为12～15转/分钟，搅拌5～7分钟，使溶液充分浸润活性物质、粘结剂、导电剂。
同时进行第一次超声分散处理时，超声电流设定为5～8A，频率20-130KHz，超声分散3～5分钟，以加速溶液对活性物质、粘结剂、导电剂等的浸润过程，并且使粘附在合浆壁与搅拌桨团聚粉块，脱落至合浆罐中，进行整体搅拌分散浸润，在这个湿混过程中，控制温度在40～55℃范围内，该温度范围可以有效避免浆料遇溶液急速变冷，温度下降幅度太大而可能发生团聚。
优选地，在进行第一次超声分散处理后，进行步骤S03的操作之前，对搅拌罐进行第一次刮料处理，刮料时间为0.5～1分钟。通过刮料铲将粘附在搅拌桨与合浆罐上壁沿的干粉团刮至合浆罐中，以确保所加入的干粉在硬炼搅拌阶段与溶液进行充分混合，达到颗粒之间在浸润状态相互摩擦，以使活性物质、导电剂、粘结剂在微观状态得到充分混合，形成均匀、细小分散的粘稠状态。
上述第一次刮料处理后，在公转12～15转/分钟，温度在40～55℃的条件下，继续搅拌10～15分钟，同时打开超声分散，电流设定5～8A，频率20-130KHz，超声分散10～15分钟，加速粉和液之间的浸润融合，并对合浆罐中部分溶液较多的团聚粉块，进行解团聚分散，完成硬炼搅拌工序。
进一步地，进行第二次刮料处理，刮料处理时间约为0.5～1分钟。用刮料铲将粘附在搅拌桨与合浆罐上壁沿的少量粘稠浆料团刮至合浆罐中，以确保所有粘稠状的浆料在下一步溶液稀释搅拌工序中，得到充分的稀释、分散搅拌。
上述步骤S03中，再将35～40wt％的溶剂加入进行湿混时，控制搅拌罐的公转为12～15转/分钟，自转2800～3000转/分钟，在真空条件下搅拌10～15分钟，真空条件的压强为-80～-85KPa，同时打开超声进行第二次超声分散处理，电流设定2～4A，频率20-130KHz，超声分散10～15分钟。
通过抽真空可以有效防止空气进入搅拌的浆料之中，空气在浆料之中形成微小气泡，气泡包裹活性物质或导电剂细小颗粒，导致其不能进行有效的稀释、分散搅拌。并且，此时浆料较稀，超声分散可以将合浆罐中局部范围包裹活性物质(纳米级)的溶液液体球破碎，避免活性物质团聚，其活性物质个体颗粒表面得到溶液充分浸润，充分混溶搅拌。同时超声分散将浆料中残存的部分大气泡进行有效破碎，防止干粉团产生，以利于提高浆料的稳定性。
优选地，步骤S03结束后而步骤S04之前，进行第三次刮料处理，刮料处理的时间为0.5～1分钟。
此次刮料的目的主要是用刮料铲将附着在合浆罐下壁(浆料液面下)与合浆罐底部的少量微小气泡(气泡包裹活性物质或导电剂细小颗粒)，刮至浆料之中，通过后续真空搅拌，得到有效的稀释，分散搅拌。
步骤S04中，将剩余的溶剂加入，继续进行湿混处理，控制搅拌罐的公转速度为12～15转/分钟、自转速度为2800～3000转/分钟，在真空条件下搅拌15～20分钟，真空条件的压强为-80～-85KPa，同时打开超声分散进行第三次超声分散处理，超声分散的电流设定为2～4A，频率20-130KHz，超声分散15～20分钟。
此时浆料处于更加稀释的状态，更加有利于超声波以稀释浆料(溶液)为媒介，进一步分散浆料中的微观态的团聚物质。
上述步骤，合浆时间短、生产效率高；制备得到的负极浆料，浆料组分分散性良好并且浆料粘度稳定性高，适合于大规模生产。
由于本发明中的锂离子电池负极，在涂覆上述负极浆料后，干燥及辊压处理均按照锂离子电池制作的常规工艺进行，因此不做过多的展开描述。
更进一步地，本发明还提供一种锂离子电池。
在一实施例中，所述锂离子电池包括正极、负极以及用于隔离所述正极和所述负极的隔膜，所述负极由上述所述的负极提供。
优选地，组成正极的极活性材料包括为镍钴锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂和锰酸锂中的一种或多种。
由于本发明采用的隔膜为锂离子电池常规隔膜，因此不做过多的展开描述。
本发明上述提供的锂离子电池，由于采用如上提供的负极，制得的电池负极表现出良好的导电性以及整个电池具有较低的内阻，进而能够有效延长电池的使用寿命。
为更有效的说明本发明的技术方案，以下通过多个实施例来举例说明本发明实施例的锂离子电池负极和锂离子电池。
实施例1
一种锂离子电池负极，包括铜箔集流体以及附着于所述铜箔集流体的负极材料，按照质量100％计，所述负极材料包括以下组分：
Figure BDA0001328005020000091
其中，以所述分散剂质量100％计，所述分散剂包括以下组分：
羧甲基纤维素钠50％；
十二烷基硫酸钠50％。
所述锂离子电池负极的制备方法过程中，需要添加占负极浆料总质量为50％的去离子水，具体的制备方法如下：
步骤S01、将所述石墨、乙炔黑、PTFE及分散剂在搅拌罐中进行干混处理时，控制搅拌罐的搅拌速度为8转/分钟，搅拌10分钟，整个干混过程中，控制温度为45～55℃。
步骤S02、加入30wt％的去离子水，在采用硬炼搅拌，控制搅拌罐的公转为12转/分钟，搅拌7分钟；
同时进行第一次超声分散处理，超声电流设定为6A，超声分散5分钟，在这个湿混过程中，控制温度在45～55℃；
对搅拌罐进行刮料处理，刮料时间约1分钟。
刮料处理后，在公转15转/分钟，在温度为40～55℃的条件下，继续搅拌10～15分钟，同时打开超声分散，电流设定8A，超声分散15分钟。
然后再进行刮料处理，刮料处理时间约为1分钟，刮料处理后进入下一步骤。
步骤S03、再将40wt％的溶剂加入进行混料，控制搅拌罐的公转为15转/分钟，自转3000转/分钟，在真空条件下搅拌15分钟，真空条件的压强为-85KPa，同时打开超声进行超声分散处理，电流设定4A，超声分散15分钟。
然后进行刮料处理，刮料处理的时间约1分钟。
步骤S04、将剩余的30wt％溶剂加入，继续进行湿混处理，控制搅拌罐的公转速度为115转/分钟、自转速度为3000转/分钟，在真空条件下搅拌20分钟，真空条件的压强为-85KPa，同时打开超声分散进行超声分散处理，超声分散的电流设定为4A，超声分散20分钟，即可获得负极浆料。
实施例2
一种锂离子电池负极，包括铜箔集流体以及附着于所述铜箔集流体的负极材料，按照质量100％计，所述负极材料包括以下组分：
Figure BDA0001328005020000111
其中，以所述分散剂质量100％计，所述分散剂包括以下组分：
羧甲基纤维素钠50％；
十二烷基硫酸钠50％。
所述锂离子电池负极的制备方法与实施例1相同，因此不再做详细展开。
实施例3
一种锂离子电池负极，包括铜箔集流体以及附着于所述铜箔集流体的负极材料，按照质量100％计，所述负极材料包括以下组分：
Figure BDA0001328005020000112
其中，以所述分散剂质量100％计，所述分散剂包括以下组分：
羧甲基纤维素钠57％；
十二烷基硫酸钠43％。
所述锂离子电池负极的制备方法与实施例1相同，因此不再做详细展开。
实施例4
一种负极浆料，按照质量100％计，包括以下组分：
Figure BDA0001328005020000113
Figure BDA0001328005020000121
其中，以所述分散剂质量100％计，所述分散剂包括以下组分：
羧甲基纤维素钠50％；
十二烷基硫酸钠50％。
所述负极浆料的制备方法与实施例1相同，因此不再做详细展开。
实施例5
一种锂离子电池负极，包括铜箔集流体以及附着于所述铜箔集流体的负极材料，按照质量100％计，所述负极材料包括以下组分：
Figure BDA0001328005020000122
其中，以所述分散剂质量100％计，所述分散剂包括以下组分：
羧甲基纤维素钠50％；
十二烷基硫酸钠50％。
所述锂离子电池负极的制备方法与实施例1相同，因此不再做详细展开。
实施例6
一种锂离子电池负极，包括铜箔集流体以及附着于所述铜箔集流体的负极材料，按照质量100％计，所述负极材料包括以下组分：
Figure BDA0001328005020000123
其中，以所述分散剂质量100％计，所述分散剂包括以下组分：
羧甲基纤维素钠50％；
十二烷基硫酸钠50％。
所述锂离子电池负极的制备方法与实施例1相同，因此不再做详细展开。
实施例7
一种锂离子电池负极，包括铜箔集流体以及附着于所述铜箔集流体的负极材料，按照质量100％计，所述负极材料包括以下组分：
Figure BDA0001328005020000131
其中，以所述分散剂质量100％计，所述分散剂包括以下组分：
羧甲基纤维素钠50％；
十二烷基硫酸钠50％。
所述锂离子电池负极的制备方法与实施例1相同，因此不再做详细展开。
对比例1
一种锂离子电池负极，包括铜箔集流体以及附着于所述铜箔集流体的负极材料，按照质量100％计，所述负极材料包括以下组分：
Figure BDA0001328005020000132
所述锂离子电池负极的制备方法过程中，需要添加占负极浆料总质量为50％的去离子水，具体的制备方法如下：
步骤S01、将所述负极活性物质、导电剂、粘结剂及分散剂在搅拌罐中进行干混处理时，控制搅拌罐的搅拌速度为8转/分钟，搅拌10分钟，整个干混过程中，控制温度为45～55℃。
步骤S02、加入30wt％的溶剂，在采用硬炼搅拌，控制搅拌罐的公转为12转/分钟，搅拌7分钟，控制温度在45～55℃；
对搅拌罐进行刮料处理，刮料时间约1分钟。
刮料处理后，在公转15转/分钟，在温度为40～55℃的条件下，继续搅拌10～15分钟。
然后再进行刮料处理，刮料处理时间约为1分钟，刮料处理后进入下一步骤。
步骤S03、再将40wt％的溶剂加入进行混料，控制搅拌罐的公转为15转/分钟，自转3000转/分钟，在真空条件下搅拌15分钟，真空条件的压强为-85KPa。
然后进行刮料处理，刮料处理的时间约1分钟。
步骤S04、将剩余的30wt％溶剂加入，继续进行湿混处理，控制搅拌罐的公转速度为115转/分钟、自转速度为3000转/分钟，在真空条件下搅拌20分钟，真空条件的压强为-85KPa，即可获得负极浆料。
对比例2
一种锂离子电池负极，包括铜箔集流体以及附着于所述铜箔集流体的负极材料，按照质量100％计，所述负极材料包括以下组分：
Figure BDA0001328005020000141
所述锂离子电池负极的制备方法和对比例1一致，因此不再做过多展开。
为了验证上述实施例及对比例的锂离子电池负极在制备负极浆料过程中负极浆料的的性能，分别对制备的负极浆料以及由浆料涂覆于负极集流体并组装成锂离子电池后进行了如下测试：
1.浆料稳定性测试
将实施例1～3锂离子电池负极浆料制备方法获得的负极浆料进行浆料稳定性测试，测试方法使用Turbiscan分析仪测量，具体测量结果如图1所示。
从图1可知，实施例1中，CMC：十二烷基硫酸钠＝1，分散剂添加量0.4％，TSI指数为1.05；
实施例2中，CMC：十二烷基硫酸钠＝1，分散剂添加量0.8％，TSI指数为0.0.21；
实施例3中，CMC：十二烷基硫酸钠＝1：0.75(比值约为1.33)，分散剂添加量0.8％，TSI指数为0.58；
很显然，综合上述分析及图1可以看出，当CMC：十二烷基硫酸钠＝1，分散剂添加量小于0.5％时，其TSI指数会超过1.05，浆料稳定性差，而小于1.3％时，其TSI指数会低于0.58，浆料稳定性良好，因此本发明考虑将分散剂的添加量限定在0.6％～1.3％，这个配比范围属于合理范围。
2.内阻测试
将实施例4、5负极材料制备的负极浆料，按照常规工艺涂覆于铜箔上，并经过常规工艺制成一批18650型锂离子电池，其中实施例4获得的电池共50只，实施例5获得的电池共50只，其中，所述18650型锂离子电池的正极为三元从材料；隔膜为PP材料；电解液为锂盐溶液，然后采用BSVR-3内阻测试仪测试，将得到的电池内阻测试数据经过汇总得到如图2所示正态分布曲线。
从图2可知，实施例4得到的50只电池中，CMC：十二烷基硫酸钠＝1，分散剂添加量为0.8％时，锂离子电池平均内阻在25.5mΩ左右，而实施例5中，CMC：十二烷基硫酸钠＝1，分散剂添加量为1.3％时，锂离子电池平均内阻在28.0mΩ左右。
并且由于十二烷基硫酸钠易与粘结剂发生反应，并且发生破乳现象，使得粘结剂失效。粘结剂失效不易在合浆过程表现出来，会导致负极在后续辊压制片过程中时出现明显的掉料情况，因此用辊压制片过程中的掉料情况来判定粘结剂的失效情况。
而当CMC：十二烷基硫酸钠<0.9时，分散剂添加量在0.6～1.0％内，辊压时即出现大面积的掉料的情况；
当CMC：十二烷基硫酸钠＝1：1.25，分散剂添加量＝0.8％，辊压时即出现大面积的掉料情况，部分辊压未出现掉料情况的负极片在制片过程中仍然会出现掉料的现象；
当CMC：十二烷基硫酸钠＝1，分散剂添加量＝0.8％，辊压制片均未出现掉料的现象。
综合上面的浆料稳定性、内阻测试、十二烷基硫酸钠的特性以及负极掉料情况，最终将本发明分散剂的添加量限定在0.6％～1.0％内，且0.9≤CMC：十二烷基硫酸钠≤1.2。
3.合浆方法相对于传统方法得到的浆料随时间变化情况特性
采用常规粘度计进行测试，对实施例4、6、7及对比例1～2进行测试，具体测试结果如表1所示。
从表1可知，实施例4、6、7负极材料在制备浆料时，得到的浆料粘度在24小时内随时间变化很小，具有很好的稳定性与一致性。同时传统合浆方法(即对比例1～2湿混且无超声分散)制备的浆料，在同样的环境，同样的测试方法，其粘度变化很大，浆料稳定性与一致性差，不利于后工序涂布稳定生产。
表1实施例4、6、7及对比例1～2的合浆方法得到的浆料粘度随时间变化情况
Figure BDA0001328005020000161
Figure BDA0001328005020000171
4.合浆方法相对于传统方法得到的浆料颗粒度及固含量特性
采用Brookfield粘度测试仪计进行测试，对实施例4、6、7及对比例1～2进行测试，具体测试结果如表2所示。
表2实施例4、6、7及对比例1～2的合浆方法得到的浆料颗粒度和固含量
Figure BDA0001328005020000172
从表2可知，实施例4、6、7制备的浆料与传统合浆方法(即对比例1～2湿混且无超声分散)制备的浆料颗粒度与固含量；本发明合浆方法制备的浆料颗粒度小，大大的提高了电池的安全性能，避免了因极片颗粒而引起电池内部短路进而热失控的风险，且浆料固含量更接近理论固含量，表明在本发明的合浆方法下，投入合浆罐中的所有有效物质得到了充分混合，减少了合浆过程中固体活性物质的损失，而传统合浆方法，部分活性物质残留在合浆罐壁与桨上面或者在浆料中分散不均匀，浆料局部密度不一致，导致实际固含量与理论固含量有较大差异。
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，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种锂离子电池负极，包括负极集流体及附着于所述负极集流体表面的负极材料；所述负极材料包含负极活性材料、导电剂、粘结剂、分散剂，其特征在于：按照质量100％计，所述负极材料中，
负极活性材料 95％～97％；
导电剂 1％～2％；
粘结剂 1％～2％；
分散剂 0.6％～1.0％；
以所述分散剂质量100％计，所述分散剂包括以下组分：
羧甲基纤维素钠 45％～55％；
十二烷基硫酸钠 45％～50％；
且所述羧甲基纤维素钠与所述十二烷基硫酸钠的投料比大于等于0.9而小于等于1.2；
所述导电剂为乙炔黑、科琴黑、KS-6、Super P、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的任一种。
2.如权利要求1所述的锂离子电池负极，其特征在于：所述负极活性材料为石墨、硅/碳、硅/氧材料中的任一种。
3.如权利要求1所述的锂离子电池负极，其特征在于：所述粘结剂为聚四氟乙烯、丁苯橡胶、聚丙烯酸酯、聚酰亚胺中的任一种；和/或所述负极集流体为铜箔。
4.如权利要求1～3任一项所述的锂离子电池负极的制备方法，至少包括制备负极浆料以及将所述负极浆料涂覆于所述负极集流体表面，然后将涂覆了所述负极浆料的所述负极集流体进行干燥、辊压处理的步骤；制备所述负极浆料时，需添加适量的溶剂，其特征在于，
所述负极浆料的制备至少包括以下步骤：
将所述负极活性物质、导电剂、粘结剂及分散剂进行干混处理，得到第一混合物料；
将30～35wt％的所述溶剂加入所述第一混合物料进行湿混处理，同时进行第一次超声分散处理；
再将35～45wt％的所述溶剂加入，在真空条件下继续进行湿混处理，同时进行第二次超声分散处理；
将余下的所述溶剂加入，在真空条件下继续进行湿混处理，同时进行第三次超声分散处理；
其中，所述溶剂为水。
5.如权利要求4所述的锂离子电池负极的制备方法，其特征在于：所述第一次超声分散处理的超声电流为5～8A，频率20-130KHz，超声时间为3～5min；所述第二次超声分散处理、第三次超声分散处理的超声电流均为2～4A，频率20-130KHz，超声时间均为10～20min；和/或所述干混、湿混处理的温度为40～55℃。
6.如权利要求4所述的锂离子电池负极的制备方法，其特征在于：所述真空条件的压强为-80KPa～-85KPa，所述真空混料时间为15～20min。
7.如权利要求4所述的锂离子电池负极的制备方法，其特征在于：所述第一次、第二次超声分散处理后，包括对搅拌设备进行刮料处理的步骤；所述刮料处理为将合浆罐壁上的干粉团刮至合浆罐内，然后进行搅拌和超声分散处理的过程；所述搅拌和超声分散处理为在公转12～15转/分钟，温度为40～55℃的条件下，搅拌10～15分钟，超声电流为5～8A，超声分散10～15分钟。
8.如权利要求4所述的锂离子电池负极的制备方法，其特征在于：所述溶剂的质量占所述负极浆料总质量的45％～50％；所述溶剂为去离子水。
9.一种锂离子电池，包括正极、负极以及用于隔离所述正极和所述负极的隔膜，其特征在于：所述负极由权利要求1～3任一项所述的锂离子电池负极提供。
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