CN109921019B - 负极片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了负极片的制备方法,包括:步骤一、取煤油和聚甘油脂肪酸酯,加水,混合,得水油混合液;步骤二、向水油混合液中加入淀粉,混合均匀,加入淀粉酶和己二酸进行反应;步骤三、将产物放入反应炉中,通入乙炔气体,得硬碳材料;步骤四、取多孔铜箔,在多孔铜箔的孔洞周围喷洒盐酸苯胺溶液,然后在孔洞周围喷洒过硫酸铵溶液,反应5小时,洗涤,烘干,得到聚苯胺修饰多孔铜箔;步骤五、取步骤三得到的硬碳材料作为负极活性物,与羧甲基纤维素钠及丁苯橡胶乳液混合,加水,得到负极浆料;步骤六、将步骤四得到的聚苯胺修饰多孔铜箔的两面均涂覆步骤五得到的负极浆料,烘干,压实,得到负极片。本发明能够提高负极片的导电性,改善电池的倍率性能和循环性能。
Description
技术领域
本发明涉及电极材料技术领域。更具体地说,本发明涉及负极片的制备方法。
背景技术
锂电池具有高能量密度、长循环寿命等优点,已广泛用于数码产品中。锂电池由正极片、负极片、隔膜和电解液构成。目前,硬碳材料作负极已经获得了较多的关注,但是现有的硬碳材料与铜箔的粘结性不好,导电性能、倍率性能、循环性能等均有改善空间。因此,亟需设计一种能够一定程度克服上述缺陷的负极片。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种硬碳材料作为活性物的负极片的制备方法,能够提高此种负极片的导电性,改善电池的倍率性能和循环性能。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了负极片的制备方法,包括:
步骤一、取煤油和聚甘油脂肪酸酯,加水,混合,得水油混合液;
步骤二、向步骤一得到的水油混合液中加入淀粉,混合均匀,加入淀粉酶,反应3小时,加入己二酸,反应2小时,将产物干燥;
步骤三、将步骤二得到的产物放入反应炉中,加热至800℃,并保持1小时,向反应炉内通入乙炔气体,加热至1000℃,反应3小时,得硬碳材料;
步骤四、取多孔铜箔,在多孔铜箔的孔洞周围喷洒盐酸苯胺溶液,然后在孔洞周围喷洒过硫酸铵溶液,反应5小时,洗涤,烘干,得到聚苯胺修饰多孔铜箔;
步骤五、取步骤三得到的硬碳材料、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶乳液,混合,加水,得到涂覆浆料;
步骤六、将步骤四得到的聚苯胺修饰多孔铜箔的两面均涂覆步骤五得到的涂覆浆料,烘干,压实,得到负极片。
优选的是,所述的负极片的制备方法,煤油、淀粉、淀粉酶和己二酸的质量比为0.5:20:1:1。
优选的是,所述的负极片的制备方法,所述步骤二中,将水油混合液与淀粉的混合物加热至55℃,然后加入淀粉酶。
优选的是,所述的负极片的制备方法,所述步骤三中,将步骤二得到的产物放入反应炉中,在氮气气氛下加热至800℃,并保持1小时,向反应炉内通入乙炔气体,然后以10℃/分钟的速度升温至1000℃。
优选的是,所述的负极片的制备方法,所述步骤三中,多孔铜箔中的孔径为500~800μm。
优选的是,所述的负极片的制备方法,所述步骤六中,在所述步骤四中,将多孔铜箔的两面均按照步骤四的方式处理。
本发明至少包括以下有益效果:
本发明利用煤油、淀粉和乙炔制得硬碳材料,在制备过程中煤油和乙炔生成炭黑,炭黑分散结合在硬碳材料中,起到导电作用,提高了负极片的导电效果,减少了额外导电剂的添加量,并且淀粉经淀粉酶、己二酸处理,在升温中逐步放出气体,粒径均匀合理,空隙均匀合理,提高了电池的循环性能。本发明采用多孔铜箔作为集流体,并用反应得到的聚苯胺对孔洞进行处理,利用聚苯胺连接孔洞周围的负极浆料,改善了负极浆料与铜箔的粘结性能,进一步提升了导电性能,而且聚苯胺在集流体铜箔上形成了致密的保护膜,这层保护膜会阻碍电解液渗入到集流体表面,避免集流体表面被腐蚀,从而延长集流体的寿命,继而延长电池的循环寿命。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解,本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1
负极片的制备方法,包括:
步骤一、取煤油和聚甘油脂肪酸酯,加水,混合,得水油混合液;
步骤二、向步骤一得到的水油混合液中加入淀粉,混合均匀,加入淀粉酶,反应3小时,加入己二酸,反应2小时,将产物干燥;
步骤三、将步骤二得到的产物放入反应炉中,加热至800℃,并保持1小时,向反应炉内通入乙炔气体,加热至1000℃,反应3小时,得硬碳材料;
步骤四、取多孔铜箔,在多孔铜箔的孔洞周围喷洒盐酸苯胺溶液,然后在孔洞周围喷洒过硫酸铵溶液,反应5小时,洗涤,烘干,得到聚苯胺修饰多孔铜箔;
步骤五、取步骤三得到的硬碳材料、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶乳液,混合,加水,得到涂覆浆料;
步骤六、将步骤四得到的聚苯胺修饰多孔铜箔的两面均涂覆步骤五得到的涂覆浆料,烘干,压实,得到负极片。
煤油、淀粉、淀粉酶和己二酸的质量比为0.5:20:1:1。
将水油混合液与淀粉的混合物加热至55℃,然后加入淀粉酶。
将步骤二得到的产物放入反应炉中,在氮气气氛下加热至800℃,并保持1小时,向反应炉内通入乙炔气体,然后以10℃/分钟的速度升温至1000℃。
多孔铜箔中的孔径为500μm。
将多孔铜箔的两面均按照步骤四的方式处理。
盐酸苯胺溶液和过硫酸铵溶液的浓度均为0.1mol/L。
对比例1
取淀粉,加水,糊化,干燥,置于1000℃的反应釜中反应,得到硬碳材料,其余参数与实施例1中的完全相同,工艺过程也完全相同。
对比例2
取步骤三得到的硬碳材料、成品聚苯胺、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶乳液,制成涂覆浆料,并涂覆在无孔铜箔两面,其余参数与实施例1中的完全相同,工艺过程也完全相同。
试验
使用上述实施例1、对比例1、对比例2、对照实验的方法制得负极片,并装配成锂离子电池。电池的制备方法:将上述钴酸锂、聚偏氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮混合,制得正极浆料。将正极浆料涂布于集流体铝箔上,干燥,压实,制得正极片。采用正极片、负极片组装成圆柱形电池(钢壳,尺寸1550),对电池进行放电倍率测试,放电电流分别为1C、2C和5C(其中1C电流为500mA),放电容量保持率结果见表1,对电池进行充放电循环测试,循环圈数分别为100次循环和300次循环,循环放电容量保持率结果见表2。
表1倍率性能测试结果
2C/1C(%) | 5C/1C(%) | |
实施例1 | 93.1% | 85.2% |
对比例1 | 88.6% | 80.7% |
对比例2 | 82.5% | 77.7% |
由表1可知,实施例1的2C/1C、5C/1C明显高于对比例1、对比例2,表明本发明的方法能够明显提高电池的倍率性能。
表2循环性能测试结果
100次放电容量/首次放电容量(%) | 300次放电容量/首次放电容量(%) | |
实施例1 | 97.3% | 95.6% |
对比例1 | 90.8% | 88.4% |
对比例2 | 88.7% | 83.1% |
由表2可知,实施例1的100次和300次循环的放电容量明显高于对比例1、对比例2,表明本发明的方法能够明显提高电池的循环性能。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明负极片的制备方法的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
Claims (6)
1.负极片的制备方法,其特征在于,包括:
步骤一、取煤油和聚甘油脂肪酸酯,加水,混合,得水油混合液;
步骤二、向步骤一得到的水油混合液中加入淀粉,混合均匀,加入淀粉酶,反应3小时,加入己二酸,反应2小时,将反应得到的产物干燥;
步骤三、将步骤二中干燥后的产物放入反应炉中,加热至800℃,并保持1小时,向反应炉内通入乙炔气体,加热至1000℃,反应3小时,得硬碳材料;
步骤四、取多孔铜箔,在多孔铜箔的孔洞周围喷洒盐酸苯胺溶液,然后在孔洞周围喷洒过硫酸铵溶液,反应5小时,洗涤,烘干,得到聚苯胺修饰多孔铜箔;
步骤五、取步骤三得到的硬碳材料、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶乳液,混合,加水,得到负极浆料;
步骤六、将步骤四得到的聚苯胺修饰多孔铜箔的两面均涂覆步骤五得到的负极浆料,烘干,压实,得到负极片。
2.如权利要求1所述的负极片的制备方法,其特征在于,煤油、淀粉、淀粉酶和己二酸的质量比为0.5:20:1:1。
3.如权利要求1所述的负极片的制备方法,其特征在于,所述步骤二中,将水油混合液与淀粉的混合物加热至55℃,然后加入淀粉酶。
4.如权利要求1所述的负极片的制备方法,其特征在于,所述步骤三中,将步骤二得到的产物放入反应炉中,在氮气气氛下加热至800℃,并保持1小时,向反应炉内通入乙炔气体,然后以10℃/分钟的速度升温至1000℃。
5.如权利要求1所述的负极片的制备方法,其特征在于,所述步骤四中,多孔铜箔中的孔径为500~800μm。
6.如权利要求1所述的负极片的制备方法,其特征在于,所述步骤六中,将多孔铜箔的两面均按照步骤四的方式处理。
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