CN108365176A - 一种锂离子电池负极极片的制备方法及锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含有负极浆料添加剂的锂离子电池负极极片的制备方法及锂离子电池，包括以下步骤:称取100重量份负极活性物质，1～3重量份导电剂，1～3重量份增稠剂混合，搅拌均匀；0.2～2重量份浆料添加剂与去离子水混合均匀；加入上述负极材料中，搅拌1‑5小时；加入1～3重量份粘结剂，继续搅拌0.5小时，得到负极浆料；将浆料涂覆在集流体上，干燥得到负极极片；将极片辊压、裁切得到最终极片。得到的极片制备锂离子电池。本发明的有益效果是：提高电极涂层的粘合强度，从而提高电池循环性能。

Description

一种锂离子电池负极极片的制备方法及锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种含有浆料添加剂的锂离子电池负极极片制备方法及锂离子电池。
背景技术
锂离子电池作为一种清洁、高效的便携式储能器件，近年来得到了迅速发展，尤其在新能源纯电动汽车以及混合动力汽车上的应用获得了巨大的进步。随着锂离子电池的商业化发展，人们对锂离子电池的性能要求也越来越高，不仅要求其具有较高的能量密度，而且要求在不同的高低温条件下能够正常发挥容量、能够大电流快速充放电、甚至要求其充放电循环寿命能够达到汽车使用寿命。
锂离子电池的制备工艺较为复杂，其中正负极浆料的制备、正负极片的涂布等工艺对电池性能影响较大，是锂离子电池前期制造技术的关键步骤。然而，在生产过程中，经常会出现浆料难分散、浆料沉降等问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种含有浆料添加剂的锂离子电池负极极片的制备方法及锂离子电池。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明第一方面提供了一种锂离子电池负极极片的制备方法，其包括如下步骤:
(a)称取一定量的负极活性物质、导电剂和增稠剂并混合均匀；
(b)将负极浆料添加剂加入到去离子水中，均匀混合后，加入到上述混合物中搅拌1-5小时；
(c)加入粘结剂，继续搅拌0.5小时，得到负极浆料；
(d)将负极浆料涂覆在负极集流体上，干燥得到负极极片；
(e)将负极极片辊压、裁切得到最终负极极片。
作为优选方案，所述负极浆料添加剂为比克助剂LAPONITE-RD。
作为优选方案，所述负极浆料添加剂的用量为负极活性物质重量的0.2％～2.0％，优选为0.3％～2.0％，更优选为0.3％～0.6％。
作为优选方案，所述负极活性物质选自石墨和硅炭中的一种或多种。
作为优选方案，所述导电剂选自碳黑、石墨、乙炔黑、碳纳米管、气相生长炭纤维和石墨烯中的一种或多种，优选为碳黑。
作为优选方案，所述粘结剂选自聚丙烯酸(PAA)或丁苯橡胶(SBR)中的一种或多种，优选为丁苯橡胶(SBR)。
作为优选方案，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠(CMC)。
作为优选方案，所述导电剂的量为负极活性物质重量的1.0％～3.0％，优选为2.0％～3.0％。
作为优选方案，所述增稠剂的量为负极活性物质重量的1.0％～3.0％，优选为1.5％～2.0％。
作为优选方案，所述粘结剂的量为负极活性物质重量的1.0％～3.0％，优选为1.5％～2.0％。
作为优选方案，所述负极浆料添加剂、导电剂、增稠剂和粘结剂的用量分别为负极活性物质重量的0.3％，2.0％，1.5％和1.5％。
作为优选方案，所述负极浆料添加剂、导电剂、增稠剂和粘结剂的用量分别为负极活性物质重量的0.6％，3.0％，2.0％和2.0％。
本发明的第二方面提供了一种含有前述锂离子电池负极极片的锂离子电池。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的锂离子电池负极浆料添加剂当与聚合物增稠剂组合使用时带来与增稠剂的协同效应，使得水性电极浆料具有较高稳定性。此外，这种相互作用的结构能够保持在干燥后的电极涂层中，可以提高电极涂层的粘合强度，从而提高电池循环性能。
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数按重量计算。
除非另行定义，本文所用的术语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或同等的方法及材料皆可应用于本发明中。
本发明方法中，所用试剂原料均来源于市购产品。
实施例1
a、称取100重量份的石墨负极，2重量份碳黑(Super-P)，1.5重量份增稠剂(CMC)，混合、搅拌均匀；
b、称取0.1重量份的比克助剂LAPONITE-RD加入到去离子水中，混合均匀后加入到步骤a的混合物中，搅拌1-5小时；
c、加入1.5重量份SBR乳液，继续搅拌0.5小时，得到负极浆料；
d、将负极浆料涂覆在负极集流体上，干燥得到负极极片；
e、将所得负极极片辊压至1.6g/cm3的压实密度后分条，组装成锂离子电池。
实施例2
a、称取100重量份的石墨负极，2重量份碳黑(Super-P)，1.5重量份增稠剂(CMC)，混合、搅拌均匀；
b、称取0.3重量份的比克助剂LAPONITE-RD加入到去离子水中，混合均匀后加入到步骤a的混合物中，搅拌1-5小时；
c、加入1.5重量份SBR乳液，继续搅拌0.5小时，得到负极浆料；
d、将负极浆料涂覆在负极集流体上，干燥得到负极极片；
e、将所得负极极片辊压至1.6g/cm3的压实密度后分条，组装成锂离子电池。
对比例1
a、称取100重量份的石墨负极，2重量份碳黑(Super-P)，1.5重量份增稠剂(CMC)，混合、搅拌均匀；
b、称取一定量的去离子水，加入到步骤a的混合物中，搅拌1-5小时；
c、加入1.5重量份SBR乳液，继续搅拌0.5小时，得到负极浆料；
d、将负极浆料涂覆在负极集流体上，干燥得到负极极片；
e、将所得负极极片辊压至1.6g/cm3的压实密度后分条，组装成锂离子电池。
对实施例1、2和对比例1制备得到的负极极片分别进行极片剥离实验，并对由负极极片制备的锂离子电池在25℃温度条件下进行0.5C/0.5C充放电循环测试，并记录500周长循环后电池的容量保持率。电极粘结强度、电池性能参数的测试结果如表1所示。
表1
实施例3
a、称取100重量份的硅炭负极，3重量份碳黑(Super-P)，2重量份增稠剂(CMC)，混合、搅拌均匀；
b、称取0.6重量份的比克助剂LAPONITE-RD加入到去离子水中，混合均匀后加入到步骤a的混合物中，搅拌1-5小时；
c、加入2重量份SBR乳液，继续搅拌0.5小时，得到负极浆料；
d、将负极浆料涂覆在负极集流体上，干燥得到负极极片；
e、将所得负极极片辊压至1.6g/cm3的压实密度后分条，组装成锂离子电池。
实施例4
a、称取100重量份的硅炭负极，3重量份碳黑(Super-P)，2重量份增稠剂(CMC)，混合、搅拌均匀；
b、称取3.0重量份的比克助剂LAPONITE-RD加入到去离子水中，混合均匀后加入到步骤a的混合物中，搅拌1-5小时；
c、加入2重量份SBR乳液，继续搅拌0.5小时，得到负极浆料；
d、将负极浆料涂覆在负极集流体上，干燥得到负极极片；
e、将所得负极极片辊压至1.6g/cm3的压实密度后分条，组装成锂离子电池。
对比例2
a、称取100重量份的硅炭负极，3重量份碳黑(Super-P)，2重量份增稠剂(CMC)，混合、搅拌均匀；
b、称取一定量的去离子水，加入到步骤a的混合物中，搅拌1-5小时；
c、加入2重量份SBR乳液，继续搅拌0.5小时，得到负极浆料；
d、将负极浆料涂覆在负极集流体上，干燥得到负极极片；
e、将所得负极极片辊压至1.6g/cm3的压实密度后分条，组装成锂离子电池。
对实施例3、4和对比例2制备得到的负极极片分别进行极片剥离实验，并对由负极极片制备的锂离子电池在25℃温度条件下进行0.5C/0.5C充放电循环测试，并记录500周长循环后电池的容量保持率。电极粘结强度、电池性能参数的测试结果如表2所示。
表2
从表1和2中可以看出，由于负极浆料添加剂的加入，使得最终获得的负极极片的附着力得到明显提高，由此制备的锂离子电池的电池循环性能也得到明显提高。此外从实验结果可以看出，添加剂与负极活性物质的特定质量比值对于得到的负极极片的附着力以及最终获得的锂离子电池的电池循环性能有明显的影响，当添加剂占负极活性物质的重量百分比小于0.2％时，与CMC的协同作用较小，抑制沉降效果不明显；从而对锂电池的循环性能提升效果不明显(如表1所示)；而当重量百分比大于2.0％时，过多的添加剂会带来一些负面影响，反而不利于锂电池的循环性能改善，且成本方面也显著提高(如表2所示)。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种锂离子电池负极极片的制备方法，其特征在于，包括步骤：
(a)称取一定量的负极活性物质、导电剂和增稠剂并混合均匀；
(b)将负极浆料添加剂加入到去离子水中，均匀混合后，加入到上述混合物中搅拌1-5小时；
(c)加入粘结剂，继续搅拌0.5小时，得到负极浆料；
(d)将负极浆料涂覆在负极集流体上，干燥得到负极极片；
(e)将负极极片辊压、裁切得到最终负极极片。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述负极浆料添加剂为比克助剂LAPONITE-RD。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述负极浆料添加剂的量为负极活性物质重量的0.2％～2.0％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述负极活性物质选自石墨和硅炭中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电剂选自碳黑、石墨、乙炔黑、碳纳米管、气相生长炭纤维和石墨烯中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂选自聚丙烯酸(PAA)和丁苯橡胶(SBR)中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠(CMC)。
8.一种锂离子电池，其特征在于，包含权利要求1所述的锂离子电池负极极片。
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