CN107863493A - 一种锂电池负极极片的制备方法 - Google Patents

一种锂电池负极极片的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107863493A
CN107863493A CN201711017018.2A CN201711017018A CN107863493A CN 107863493 A CN107863493 A CN 107863493A CN 201711017018 A CN201711017018 A CN 201711017018A CN 107863493 A CN107863493 A CN 107863493A
Authority
CN
China
Prior art keywords
preparation
copper foil
pole piece
reaction
ludox
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.)
Granted
Application number
CN201711017018.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107863493B (zh
Inventor
林高理
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.)
Zhaoqing Lingguang New Material Technology Development Co ltd
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to CN201711017018.2A priority Critical patent/CN107863493B/zh
Publication of CN107863493A publication Critical patent/CN107863493A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107863493B publication Critical patent/CN107863493B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1391—Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • 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
    • 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
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • 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
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0421—Methods of deposition of the material involving vapour deposition
    • H01M4/0423—Physical vapour deposition
    • H01M4/0426—Sputtering
    • 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

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

Abstract

本发明涉及一种锂电池负极极片的制备方法，属于锂电池技术领域。采用的技术方案是：通过对氧化硅纳米颗粒采用离子液体修饰，使其表面阳离子化，再同时对金属电极的表面进行疏水化处理，使其表面再修饰一层带负电的溶胶层，利用静电自组装原理实现提高氧化硅在金属电极上的结合和分布不均匀的问题，提高放电容量和电容量保持率。

Description

一种锂电池负极极片的制备方法
技术领域
本发明涉及一种锂电池负极极片的制备方法，属于锂电池技术领域。
背景技术
锂电池分为液态锂离子电池（LIB）和聚合锂离子电池（PLB）二类。从结构上讲，锂离子电池由锂离子电芯、电解液、保护电路（PCM）及外壳部分组成。电芯则由正极、负极以及隔膜组成。正极的组成部分为正极材料（如磷酸铁锂）+导电剂+粘合剂（PVDF）+集流体（铝箔），负极的组成部分为石墨+导电剂+增稠剂（CMC）+粘结剂（SBR）+集流体（铜箔）。正极和负极在业界内一般称为电池极片，为了提高电池极片表面材料的密度及厚度的一致性，正负极片在涂布工序之后须进行滚压，此工序称为电池极片的轧制。
电池极片轧制的过程是电池极片由轧辊与电池极片间产生的摩擦力拉进旋转的轧辊之间，电池极片受压变形的过程。电池极片的轧制不同于钢块的轧制，轧钢的过程是一个铁分子沿纵向延伸和横向宽展的过程，其密度在轧制过程中不发生变化；而电池极片的轧制是一个正负极板上电池材料压实的过程，其目的在于增加正极或负极材料的压实密度，合适的压实密度可增大电池的放电容量，减小内阻，减小极化损失，延长电池的循环寿命，提高锂离子电池的利用率。经过试验，合适的正极材料压实密度约在2.8-3.4 g/cm3之间，负极的约为1.5g/cm3。但压实密度的过大或过小时，不利锂离子的嵌入或脱嵌。因此，电池极片实施滚压时，轧制力不宜过大也不宜过小，应符合电池极片材料的特征。极片过压后，一般会出现极片上的材料剥落、粘辊、极片表面平直度差、极片硬化、吸液性差不良现象，导致极片分切时毛刺出现几率大、微短路、低电压、负极表面金属锂的析出和电池容量比下降等不良现象。
CN102306750A公开了一种锂离子电池负极片的制备方法，步骤为：制备含有石墨的负极浆料并将其涂布到基材上；对涂布后的基材进行浆料烘干，并在浆料粘度最低的阶段对烘干中的浆料施加磁场，使石墨颗粒的(004)平面垂直于基材平面；之后撤掉磁场，继续将浆料烘干至固态。CN102709524A公开一种锂离子电池负极极片制作方法,包括以下步骤：1）首先将去离子水加入容器，开始搅拌；然后依次加入增稠剂、导电剂，最后加入粘接剂，最终得到导电剂浆料；2）将导电剂浆料涂覆于集流体上，然后烘干，得到表面具有导电剂浆料涂层的集流体；3）往导电剂浆料涂层的集流体上表面涂布负极浆料，涂覆过程中对此负极浆料涂层进行磁化处理，涂布完成后烘干冷压，最后得到锂离子负极极片。
但是上述方法制备得到的负极极片存在着表面负极材料在极片表面附着和分散不好的问题，导致了电池性能不高。
发明内容
本发明的目的是：解决常规的氧化硅锂离子电池负极材料存在的由于氧化硅在金属电极上的结合和分布不均匀而导致的放电容量不高、循环放电后电容量保持率低的问题。采用的技术方案是：通过对氧化硅纳米颗粒采用离子液体修饰，使其表面阳离子化，再同时对金属电极的表面进行疏水化处理，使其表面再修饰一层带负电的溶胶层，利用静电自组装原理实现提高氧化硅在金属电极上的结合和分布不均匀的问题，提高放电容量和电容量保持率。
技术方案是：
一种锂电池负极极片的制备方法，包括如下步骤：
第1步，氧化硅纳米颗粒的制备：按重量份计，将30～40份的正硅酸乙酯、6～10份的浓氨水、22～32份去离子水、165～180份的乙醇混合后，进行水解反应，反应结束后，离心分离出氧化硅颗粒，用水洗涤后，真空干燥；
第2步，硅烷偶联剂接枝的离子液体的制备：在醇类溶剂中，加入1～5wt%的硅烷偶联剂和5～10wt%的咪唑类离子液体，在80～100℃下反应10～20h后，得到硅烷偶联剂接枝的离子液体的溶液；
第3步，氧化硅纳米颗粒的表面正电化：将第1步制备得到的氧化硅颗粒分散在硅烷偶联剂接枝的离子液体的溶液中，进行搅拌反应，利用氧化硅颗粒表面带有的羟基与硅烷偶联剂反应后，将固化物滤出，真空干燥，得到表面阳离子化的氧化硅纳米颗粒；
第4步，铜箔的表面溅射沉积疏水化处理：将铜箔贴合于玻璃板表面上，作为基材；再对沉积室内进行抽真空处理，再升温至400～420℃保持20～30min，然后降温至80～110℃，充入氩气，使沉积室内的压力范围是0.3～0.6Pa；利用表面溅射的方法在基材的铜箔表面沉积第一层铜膜，厚度是0.6～1.2μm，采用的溅射功率是320～350W；再采用溅射功率是50～70W继续沉积第二层铜膜，基材的温度控制在110～120℃，第二导铜膜的溅射时间是50～75min；再将铜箔从玻璃板表面取下；
第5步，硅溶胶的负电荷化：在硅溶胶中加入1～10wt%的增稠剂之后，加入NaOH溶液调节pH至9～11；
第6步，铜箔表面硅溶胶的涂覆：将第4步得到的铜箔的疏水表面上涂覆一层第5步得到的硅溶胶，然后自然晾干；
第7步，极片的制备：将表面阳离子化的氧化硅纳米颗粒、含有10～15wt％聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮及导电炭黑按90～95∶8～14∶2～5的比例混合均匀，涂于第6步得到的铜箔上，涂层厚度是200～1200μm，放入温度为105～110℃真空干燥箱中真空干燥4～5小时，得到负极极片。
所述的第1步中，所述的浓氨水的质量浓度范围是25～35wt%；水解反应的温度是35～40℃，反应时间是3～6h。
所述的第2步中，咪唑类离子液体选自氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑或氯化1- 丁基-3-甲基咪唑中的一种或几种的混合；所述的醇类溶剂选自甲醇、乙醇、丙二醇、丁醇或异戊醇中的一种或几种的混合。
所述的第3步中，氧化硅颗粒与硅烷偶联剂接枝的离子液体的溶液的重量比是1：8～12；反应温度是35～40℃，反应时间是1～6h。
所述的第4步中，抽真空是使真空度达到10-3Pa以上。
所述的第5步中，硅溶胶的固含量是20～30%，增稠剂是甲基纤维素、羟乙基纤维素或者羟丙基纤维素；所述的NaOH溶液的质量浓度是1～3%。
所述的第6步中，涂覆的厚度是50～200μm。
有益效果
本发明通过对氧化硅纳米颗粒采用离子液体修饰，使其表面阳离子化，再同时对金属电极的表面进行疏水化处理，使其表面再修饰一层带负电的溶胶层，利用静电自组装原理实现提高氧化硅在金属电极上的结合和分布不均匀的问题，提高放电容量和电容量保持率。
具体实施方式
实施例1
锂电池负极极片的制备方法，包括如下步骤：
第1步，氧化硅纳米颗粒的制备：按重量份计，将30份的正硅酸乙酯、6份的25wt%浓氨水、22份去离子水、165份的乙醇混合后，进行水解反应，水解反应的温度是35℃，反应时间是3h，反应结束后，离心分离出氧化硅颗粒，用水洗涤后，真空干燥；
第2步，硅烷偶联剂接枝的离子液体的制备：在乙醇中，加入1wt%的硅烷偶联剂和5wt%的咪唑类离子液体氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑，在80℃下反应10h后，得到硅烷偶联剂接枝的离子液体的溶液；
第3步，氧化硅纳米颗粒的表面正电化：将第1步制备得到的氧化硅颗粒分散在硅烷偶联剂接枝的离子液体的溶液中，进行搅拌反应，利用氧化硅颗粒表面带有的羟基与硅烷偶联剂反应后，将固化物滤出，真空干燥，得到表面阳离子化的氧化硅纳米颗粒，氧化硅颗粒与硅烷偶联剂接枝的离子液体的溶液的重量比是1：8；反应温度是35℃，反应时间是1h；
第4步，铜箔的表面溅射沉积疏水化处理：将铜箔贴合于玻璃板表面上，作为基材；再对沉积室内进行抽真空处理使真空度达到10-3Pa以上，再升温至400℃保持20min，然后降温至80℃，充入氩气，使沉积室内的压力范围是0.3Pa；利用表面溅射的方法在基材的铜箔表面沉积第一层铜膜，厚度是0.6μm，采用的溅射功率是320W；再采用溅射功率是50W继续沉积第二层铜膜，基材的温度控制在110℃，第二导铜膜的溅射时间是50min；再将铜箔从玻璃板表面取下；
第5步，硅溶胶的负电荷化：在固含量20%的硅溶胶中加入1wt%的甲基纤维素之后，加入1wt%的NaOH溶液调节pH至9～11；
第6步，铜箔表面硅溶胶的涂覆：将第4步得到的铜箔的疏水表面上涂覆一层第5步得到的硅溶胶，涂覆的厚度是50μm，然后自然晾干；
第7步，极片的制备：将表面阳离子化的氧化硅纳米颗粒、含有10wt％聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮及导电炭黑按90∶8∶2的比例混合均匀，涂于第6步得到的铜箔上，涂层厚度是200μm，放入温度为105℃真空干燥箱中真空干燥4小时，得到负极极片。
实施例2
锂电池负极极片的制备方法，包括如下步骤：
第1步，氧化硅纳米颗粒的制备：按重量份计，将40份的正硅酸乙酯、10份的35wt%浓氨水、32份去离子水、180份的乙醇混合后，进行水解反应，水解反应的温度是40℃，反应时间是6h，反应结束后，离心分离出氧化硅颗粒，用水洗涤后，真空干燥；
第2步，硅烷偶联剂接枝的离子液体的制备：在乙醇中，加入5wt%的硅烷偶联剂和10wt%的咪唑类离子液体氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑，在100℃下反应20h后，得到硅烷偶联剂接枝的离子液体的溶液；
第3步，氧化硅纳米颗粒的表面正电化：将第1步制备得到的氧化硅颗粒分散在硅烷偶联剂接枝的离子液体的溶液中，进行搅拌反应，利用氧化硅颗粒表面带有的羟基与硅烷偶联剂反应后，将固化物滤出，真空干燥，得到表面阳离子化的氧化硅纳米颗粒，氧化硅颗粒与硅烷偶联剂接枝的离子液体的溶液的重量比是1： 12；反应温度是40℃，反应时间是6h；
第4步，铜箔的表面溅射沉积疏水化处理：将铜箔贴合于玻璃板表面上，作为基材；再对沉积室内进行抽真空处理使真空度达到10-3Pa以上，再升温至420℃保持30min，然后降温至110℃，充入氩气，使沉积室内的压力范围是0.6Pa；利用表面溅射的方法在基材的铜箔表面沉积第一层铜膜，厚度是1.2μm，采用的溅射功率是350W；再采用溅射功率是70W继续沉积第二层铜膜，基材的温度控制在120℃，第二导铜膜的溅射时间是75min；再将铜箔从玻璃板表面取下；
第5步，硅溶胶的负电荷化：在固含量30%的硅溶胶中加入10wt%的甲基纤维素之后，加入3wt%的NaOH溶液调节pH至9～11；
第6步，铜箔表面硅溶胶的涂覆：将第4步得到的铜箔的疏水表面上涂覆一层第5步得到的硅溶胶，涂覆的厚度是200μm，然后自然晾干；
第7步，极片的制备：将表面阳离子化的氧化硅纳米颗粒、含有15wt％聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮及导电炭黑按95∶14∶5的比例混合均匀，涂于第6步得到的铜箔上，涂层厚度是1200μm，放入温度为110℃真空干燥箱中真空干燥5小时，得到负极极片。
实施例3
锂电池负极极片的制备方法，包括如下步骤：
第1步，氧化硅纳米颗粒的制备：按重量份计，将35份的正硅酸乙酯、8份的32wt%浓氨水、26份去离子水、170份的乙醇混合后，进行水解反应，水解反应的温度是38℃，反应时间是5h，反应结束后，离心分离出氧化硅颗粒，用水洗涤后，真空干燥；
第2步，硅烷偶联剂接枝的离子液体的制备：在乙醇中，加入2wt%的硅烷偶联剂和6wt%的咪唑类离子液体氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑，在90℃下反应15h后，得到硅烷偶联剂接枝的离子液体的溶液；
第3步，氧化硅纳米颗粒的表面正电化：将第1步制备得到的氧化硅颗粒分散在硅烷偶联剂接枝的离子液体的溶液中，进行搅拌反应，利用氧化硅颗粒表面带有的羟基与硅烷偶联剂反应后，将固化物滤出，真空干燥，得到表面阳离子化的氧化硅纳米颗粒，氧化硅颗粒与硅烷偶联剂接枝的离子液体的溶液的重量比是1：9；反应温度是38℃，反应时间是2h；
第4步，铜箔的表面溅射沉积疏水化处理：将铜箔贴合于玻璃板表面上，作为基材；再对沉积室内进行抽真空处理使真空度达到10-3Pa以上，再升温至410℃保持25min，然后降温至90℃，充入氩气，使沉积室内的压力范围是0.5Pa；利用表面溅射的方法在基材的铜箔表面沉积第一层铜膜，厚度是0.8μm，采用的溅射功率是340W；再采用溅射功率是60W继续沉积第二层铜膜，基材的温度控制在115℃，第二导铜膜的溅射时间是65min；再将铜箔从玻璃板表面取下；
第5步，硅溶胶的负电荷化：在固含量25%的硅溶胶中加入3wt%的甲基纤维素之后，加入2wt%的NaOH溶液调节pH至9～11；
第6步，铜箔表面硅溶胶的涂覆：将第4步得到的铜箔的疏水表面上涂覆一层第5步得到的硅溶胶，涂覆的厚度是100μm，然后自然晾干；
第7步，极片的制备：将表面阳离子化的氧化硅纳米颗粒、含有12wt％聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮及导电炭黑按92∶12∶4的比例混合均匀，涂于第6步得到的铜箔上，涂层厚度是500μm，放入温度为106℃真空干燥箱中真空干燥5小时，得到负极极片。
对照例1
与实施例3的区别是：未对氧化硅颗粒进行离子液体接枝处理。
锂电池负极极片的制备方法，包括如下步骤：
第1步，氧化硅纳米颗粒的制备：按重量份计，将35份的正硅酸乙酯、8份的32wt%浓氨水、26份去离子水、170份的乙醇混合后，进行水解反应，水解反应的温度是38℃，反应时间是5h，反应结束后，离心分离出氧化硅颗粒，用水洗涤后，真空干燥；
第2步，铜箔的表面溅射沉积疏水化处理：将铜箔贴合于玻璃板表面上，作为基材；再对沉积室内进行抽真空处理使真空度达到10-3Pa以上，再升温至410℃保持25min，然后降温至90℃，充入氩气，使沉积室内的压力范围是0.5Pa；利用表面溅射的方法在基材的铜箔表面沉积第一层铜膜，厚度是0.8μm，采用的溅射功率是340W；再采用溅射功率是60W继续沉积第二层铜膜，基材的温度控制在115℃，第二导铜膜的溅射时间是65min；再将铜箔从玻璃板表面取下；
第3步，硅溶胶的负电荷化：在固含量25%的硅溶胶中加入3wt%的甲基纤维素之后，加入2wt%的NaOH溶液调节pH至9～11；
第4步，铜箔表面硅溶胶的涂覆：将第4步得到的铜箔的疏水表面上涂覆一层第5步得到的硅溶胶，涂覆的厚度是100μm，然后自然晾干；
第5步，极片的制备：将氧化硅纳米颗粒、含有12wt％聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮及导电炭黑按92∶12∶4的比例混合均匀，涂于第4步得到的铜箔上，涂层厚度是500μm，放入温度为106℃真空干燥箱中真空干燥5小时，得到负极极片。
对照例2
与实施例3的区别是：未对铜箔表面进行溅射沉积处理。
锂电池负极极片的制备方法，包括如下步骤：
第1步，氧化硅纳米颗粒的制备：按重量份计，将35份的正硅酸乙酯、8份的32wt%浓氨水、26份去离子水、170份的乙醇混合后，进行水解反应，水解反应的温度是38℃，反应时间是5h，反应结束后，离心分离出氧化硅颗粒，用水洗涤后，真空干燥；
第2步，硅烷偶联剂接枝的离子液体的制备：在乙醇中，加入2wt%的硅烷偶联剂和6wt%的咪唑类离子液体氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑，在90℃下反应15h后，得到硅烷偶联剂接枝的离子液体的溶液；
第3步，氧化硅纳米颗粒的表面正电化：将第1步制备得到的氧化硅颗粒分散在硅烷偶联剂接枝的离子液体的溶液中，进行搅拌反应，利用氧化硅颗粒表面带有的羟基与硅烷偶联剂反应后，将固化物滤出，真空干燥，得到表面阳离子化的氧化硅纳米颗粒，氧化硅颗粒与硅烷偶联剂接枝的离子液体的溶液的重量比是1：9；反应温度是38℃，反应时间是2h；
第4步，硅溶胶的负电荷化：在固含量25%的硅溶胶中加入3wt%的甲基纤维素之后，加入2wt%的NaOH溶液调节pH至9～11；
第5步，铜箔表面硅溶胶的涂覆：将第4步得到的铜箔的疏水表面上涂覆一层第5步得到的硅溶胶，涂覆的厚度是100μm，然后自然晾干；
第6步，极片的制备：将表面阳离子化的氧化硅纳米颗粒、含有12wt％聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮及导电炭黑按92∶12∶4的比例混合均匀，涂于第5步得到的铜箔上，涂层厚度是500μm，放入温度为106℃真空干燥箱中真空干燥5小时，得到负极极片。
性能表征
采用半电池测试方法对实施例以及对照例中的负极极片进行放电容量以及首次充放电效率的测试，结果列于表1。半电池测试方法为：采用上述的负极极片，同时模拟电池装配在充氩气的德国布劳恩手套箱中进行，电解液为1M LiPF6+EC∶DEC∶DMC＝1∶1∶1(体积比)，金属锂片为对电极，电化学性能测试在美国ArbinBT2000型电池测试仪上进行，充放电电压范围为0.005至1.0V，充放电速率为0.1C。
表1
放电容量（mAh/g） 首次充放电效率（%）
实施例1 1103.2 94.2
实施例2 994.1 94.8
实施例3 1098.3 95.6
对照例1 893.8 91.4
对照例2 886.4 90.3
从上表中可以看出，实施例中制备的负极极片在半电池中使用时，可以具有较大的放电容量和首次充电效率，这主要是由于对铜箔进行了表面疏水化处理之后，能够较好地使带负电荷的硅溶胶在其表面进行分散，使得具有正电化的氧化硅颗粒能够更好地通过静电自组装的方式分散于铜箔表面，提高了电极性能，使放电容量和充放电效率得到明显提高。而对照例中由于没有对铜箔进行疏水化处理以及对氧化硅颗粒的正电化处理，使得极片表面的硅分散和附着不好，导致了电池性能的下降。
采用全电池测试方法对实施例和对照例中的负极极片进行测试。全电池测试方法为：以，以钴酸锂作为正极，1M-LiPF6EC∶DMC∶EMC＝1∶1∶1(体积比)溶液作电解液装配成全电池，进行电性能测试。
300次循环后电容量保持率如表2所示。
表2
电容量保持率%
实施例1 90.9
实施例2 89.7
实施例3 90.8
对照例1 82.3
对照例2 81.8
从表2可以看出，实施例1-3的负极极片制备的电池经过300次放电循环后，仍然可以保持较高的电容率，而对照例1和2中的制备方法上没有通过静电自组装的方式对铜箔的表面负载氧化硅颗粒，导致了存在着电容量损失大的问题。

Claims (7)

1.一种锂电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第1步，氧化硅纳米颗粒的制备：按重量份计，将30～40份的正硅酸乙酯、6～10份的浓氨水、22～32份去离子水、165～180份的乙醇混合后，进行水解反应，反应结束后，离心分离出氧化硅颗粒，用水洗涤后，真空干燥；
第2步，硅烷偶联剂接枝的离子液体的制备：在醇类溶剂中，加入1～5wt%的硅烷偶联剂和5～10wt%的咪唑类离子液体，在80～100℃下反应10～20h后，得到硅烷偶联剂接枝的离子液体的溶液；
第3步，氧化硅纳米颗粒的表面正电化：将第1步制备得到的氧化硅颗粒分散在硅烷偶联剂接枝的离子液体的溶液中，进行搅拌反应，利用氧化硅颗粒表面带有的羟基与硅烷偶联剂反应后，将固化物滤出，真空干燥，得到表面阳离子化的氧化硅纳米颗粒；
第4步，铜箔的表面溅射沉积疏水化处理：将铜箔贴合于玻璃板表面上，作为基材；再对沉积室内进行抽真空处理，再升温至400～420℃保持20～30min，然后降温至80～110℃，充入氩气，使沉积室内的压力范围是0.3～0.6Pa；利用表面溅射的方法在基材的铜箔表面沉积第一层铜膜，厚度是0.6～1.2μm，采用的溅射功率是320～350W；再采用溅射功率是50～70W继续沉积第二层铜膜，基材的温度控制在110～120℃，第二导铜膜的溅射时间是50～75min；再将铜箔从玻璃板表面取下；
第5步，硅溶胶的负电荷化：在硅溶胶中加入1～10wt%的增稠剂之后，加入NaOH溶液调节pH至9～11；
第6步，铜箔表面硅溶胶的涂覆：将第4步得到的铜箔的疏水表面上涂覆一层第5步得到的硅溶胶，然后自然晾干；
第7步，极片的制备：将表面阳离子化的氧化硅纳米颗粒、含有10～15wt％聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮及导电炭黑按90～95∶8～14∶2～5的比例混合均匀，涂于第6步得到的铜箔上，涂层厚度是200～1200μm，放入温度为105～110℃真空干燥箱中真空干燥4～5小时，得到负极极片。
2.根据权利要求1所述的锂电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述的第1步中，所述的浓氨水的质量浓度范围是25～35wt%；水解反应的温度是35～40℃，反应时间是3～6h。
3.根据权利要求1所述的锂电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述的第2步中，咪唑类离子液体选自氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑或氯化1- 丁基-3-甲基咪唑中的一种或几种的混合；所述的醇类溶剂选自甲醇、乙醇、丙二醇、丁醇或异戊醇中的一种或几种的混合。
4.根据权利要求1所述的锂电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述的第3步中，氧化硅颗粒与硅烷偶联剂接枝的离子液体的溶液的重量比是1：8～12；反应温度是35～40℃，反应时间是1～6h。
5.根据权利要求1所述的锂电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述的第4步中，抽真空是使真空度达到10-3Pa以上。
6.根据权利要求1所述的锂电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述的第5步中，硅溶胶的固含量是20～30%，增稠剂是甲基纤维素、羟乙基纤维素或者羟丙基纤维素；所述的NaOH溶液的质量浓度是1～3%。
7.根据权利要求1所述的锂电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述的第6步中，涂覆的厚度是50～200μm。
CN201711017018.2A 2017-10-26 2017-10-26 一种锂电池负极极片的制备方法 Active CN107863493B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711017018.2A CN107863493B (zh) 2017-10-26 2017-10-26 一种锂电池负极极片的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711017018.2A CN107863493B (zh) 2017-10-26 2017-10-26 一种锂电池负极极片的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107863493A true CN107863493A (zh) 2018-03-30
CN107863493B CN107863493B (zh) 2020-05-08

Family

ID=61697968

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711017018.2A Active CN107863493B (zh) 2017-10-26 2017-10-26 一种锂电池负极极片的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107863493B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108543516A (zh) * 2018-03-31 2018-09-18 毛强平 一种锂离子选择性吸附剂、制备方法以及从卤水提锂的工艺
CN109065843A (zh) * 2018-07-03 2018-12-21 中国科学院金属研究所 一种锂离子电池负极片及其制备方法
CN109135345A (zh) * 2018-08-01 2019-01-04 安徽锦华氧化锌有限公司 一种橡胶制品用离子液体-防老偶联剂改性纳米白炭黑的方法
CN111653767A (zh) * 2020-02-27 2020-09-11 乳源东阳光磁性材料有限公司 一种高镍多晶三元正极材料的洗涤工艺及制备方法
WO2022181257A1 (ja) * 2021-02-26 2022-09-01 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池用電極合剤および非水電解質二次電池
CN115799676A (zh) * 2022-12-13 2023-03-14 上海恩捷新材料科技有限公司 一种电解质添加剂及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103117378A (zh) * 2013-01-25 2013-05-22 浙江大学 静电自组装制备CuO纳米片与碳纳米管复合材料的方法及用途
CN104466243A (zh) * 2014-12-09 2015-03-25 上海交通大学 一种复合全固态聚合物电解质及其制备方法
CN104466237A (zh) * 2014-12-09 2015-03-25 上海交通大学 一种封装离子液体的复合介孔二氧化硅及其制备和应用
CN106450234A (zh) * 2016-12-05 2017-02-22 新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院 一种球形二氧化钛/石墨烯柔性复合材料的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103117378A (zh) * 2013-01-25 2013-05-22 浙江大学 静电自组装制备CuO纳米片与碳纳米管复合材料的方法及用途
CN104466243A (zh) * 2014-12-09 2015-03-25 上海交通大学 一种复合全固态聚合物电解质及其制备方法
CN104466237A (zh) * 2014-12-09 2015-03-25 上海交通大学 一种封装离子液体的复合介孔二氧化硅及其制备和应用
CN106450234A (zh) * 2016-12-05 2017-02-22 新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院 一种球形二氧化钛/石墨烯柔性复合材料的制备方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108543516A (zh) * 2018-03-31 2018-09-18 毛强平 一种锂离子选择性吸附剂、制备方法以及从卤水提锂的工艺
CN108543516B (zh) * 2018-03-31 2020-12-18 青海跨界分离技术有限公司 一种锂离子选择性吸附剂、制备方法以及从卤水提锂的工艺
CN109065843A (zh) * 2018-07-03 2018-12-21 中国科学院金属研究所 一种锂离子电池负极片及其制备方法
CN109135345A (zh) * 2018-08-01 2019-01-04 安徽锦华氧化锌有限公司 一种橡胶制品用离子液体-防老偶联剂改性纳米白炭黑的方法
CN111653767A (zh) * 2020-02-27 2020-09-11 乳源东阳光磁性材料有限公司 一种高镍多晶三元正极材料的洗涤工艺及制备方法
CN111653767B (zh) * 2020-02-27 2021-10-01 乳源东阳光磁性材料有限公司 一种高镍多晶三元正极材料的洗涤工艺及制备方法
WO2022181257A1 (ja) * 2021-02-26 2022-09-01 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池用電極合剤および非水電解質二次電池
CN115799676A (zh) * 2022-12-13 2023-03-14 上海恩捷新材料科技有限公司 一种电解质添加剂及其制备方法和应用
CN115799676B (zh) * 2022-12-13 2023-09-22 江西省通瑞新能源科技发展有限公司 一种电解质添加剂及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN107863493B (zh) 2020-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107863493A (zh) 一种锂电池负极极片的制备方法
CN110148708B (zh) 一种负极片及锂离子电池
CN110224182B (zh) 一种锂离子电池预锂化的方法
CN105870452A (zh) 一种正极材料，含有该正极材料的锂离子电池及制备方法
CN106299377B (zh) 一种锂离子电池用粘结剂及使用该粘结剂的锂离子电池
CN104518200B (zh) 一种含石墨烯导电胶层的锂离子电池正极片的制作方法
CN109565037B (zh) 钠离子电池极片，其制备方法及含有该极片的钠离子电池
CN107359351B (zh) 一种锂离子电池用腐植酸基水系粘结剂及利用该粘结剂制备电极片的方法
WO2020134765A1 (zh) 一种降低锂离子电池阻抗的负极片及其制备方法
CN109994710B (zh) 复合负极材料及其制备方法、负极极片、电池
CN105742695B (zh) 一种锂离子电池及其制备方法
CN104810505A (zh) 一种锂离子电池负极片及其二次电池
CN111517374A (zh) 一种Fe7S8/C复合材料的制备方法
CN111048737A (zh) 一种负极极片及其制备方法和锂离子电池
CN115566170A (zh) 一种高能量密度快充锂离子电池负极材料的制备方法
CN111162244A (zh) 一种金属锂表面获得超薄固体电解质的方法及制备的组合体
CN114050234A (zh) 一种负极片及包括该负极片的锂离子电池
CN106374083B (zh) 硅基负电极及其制备方法和锂离子电池
CN101267037A (zh) 可大电流放电的锂离子电池及其制造方法
CN114122392B (zh) 一种高容量快充石墨复合材料及其制备方法
CN115939536A (zh) 一种锂离子电池正极补锂方法与应用
CN112928234B (zh) 一种锂离子电池正极电极的制备方法
CN103682256A (zh) 一种钛酸锂电池负极片的涂布方法
CN114512710A (zh) 一种包覆型硫化物固态电解质材料及其制备方法和应用
Feng et al. Electrodeposition preparation and electrochemical properties of silicon anode

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20200413

Address after: 526108 Guangdong city of Zhaoqing Province Gaoyao District Jin Du Zhen Jin Du industrial base two Leroy Road No. 1

Applicant after: GUANGDONG LINGGUANG NEW MATERIAL Co.,Ltd.

Address before: 610000 Sichuan city of Chengdu province high tech Zone Renlu No. 388 days

Applicant before: Lin Gaoli

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200728

Address after: B6, Kangjia center, Dongzhou community, Guangming Street, Guangming District, Shenzhen City, Guangdong Province

Patentee after: Shenzhen Lingguang New Material Co., Ltd

Address before: 526108 Guangdong city of Zhaoqing Province Gaoyao District Jin Du Zhen Jin Du industrial base two Leroy Road No. 1

Patentee before: GUANGDONG LINGGUANG NEW MATERIAL Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210621

Address after: 526108 Room 301, 3 / F, building 1, Lehua Road, phase II, Jindu industrial agglomeration base, Jindu Town, Gaoyao District, Zhaoqing City, Guangdong Province

Patentee after: Zhaoqing Lingguang new material technology development Co.,Ltd.

Address before: 518107 B6, Kangjia center, Dongzhou community, Guangming Street, Guangming District, Shenzhen City, Guangdong Province

Patentee before: Shenzhen Lingguang New Material Co., Ltd

TR01 Transfer of patent right