CN111653784B - 一种负极浆料以及含有该负极浆料的锂离子电池及其制备方法 - Google Patents
一种负极浆料以及含有该负极浆料的锂离子电池及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111653784B CN111653784B CN202010548382.7A CN202010548382A CN111653784B CN 111653784 B CN111653784 B CN 111653784B CN 202010548382 A CN202010548382 A CN 202010548382A CN 111653784 B CN111653784 B CN 111653784B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- negative electrode
- positive
- slurry
- lithium ion
- ion battery
- 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.)
- Active
Links
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 24
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 23
- 239000006257 cathode slurry Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000011883 electrode binding agent Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 13
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims abstract description 13
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 10
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 30
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 claims description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 9
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 9
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical group C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 9
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 9
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000006256 anode slurry Substances 0.000 claims description 6
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 6
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical group [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 claims description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 5
- 239000013543 active substance Substances 0.000 claims description 4
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 4
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 4
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 4
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 125000002843 carboxylic acid group Chemical group 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 3
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 claims description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 claims description 3
- 229910007041 Li(CF3SO2)2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910007035 Li(CF3SO3) Inorganic materials 0.000 claims description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 2
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 2
- 125000002573 ethenylidene group Chemical group [*]=C=C([H])[H] 0.000 claims description 2
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 claims description 2
- 229910001540 lithium hexafluoroarsenate(V) Inorganic materials 0.000 claims description 2
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical group [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 claims description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract description 4
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 abstract description 3
- 238000007667 floating Methods 0.000 abstract description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 8
- QSNQXZYQEIKDPU-UHFFFAOYSA-N [Li].[Fe] Chemical compound [Li].[Fe] QSNQXZYQEIKDPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- -1 acrylic modified styrene butadiene Chemical class 0.000 description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 5
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 229910018503 SF6 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N sulfur hexafluoride Chemical compound FS(F)(F)(F)(F)F SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229960000909 sulfur hexafluoride Drugs 0.000 description 3
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 2
- 238000007580 dry-mixing Methods 0.000 description 2
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 230000000979 retarding effect Effects 0.000 description 2
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 2
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000518 rheometry Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
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
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
-
- 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
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- 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
- H01M10/058—Construction or manufacture
- H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
-
- 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
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/133—Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
-
- 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
- H01M4/1393—Processes of manufacture of electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
-
- 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
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/621—Binders
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明公开了一种负极浆料，所述负极浆料中含有的羧甲基纤维素，兼顾粘度和溶解性能，能够提升浆料的稳定性；通过加入聚羧酸，可以提高浆料的分散性，流动性保持性好；负极粘结剂为经过丙烯酸改性的丁苯橡胶SBR，能够提升与石墨表面的粘结性能，同时减少SBR上浮，提高了负极片的循环性能。本发明制备的负极浆料分散效果好，具有较好的稳定性和一致性。本发明还提供了含有该负极浆料的锂离子电池及其制备方法，该电池的能量密度可达到180Wh/kg，相对于目前市场上的锂离子电池，能量密度提升了20％，是一种高能量密度电池；且兼具良好的循环和倍率性能以及高低温放电性能，综合性能较优，应用市场较广阔。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种负极浆料以及含有该负极浆料的锂离子电池及其制备方法。
背景技术
锂离子电池能量密度大，倍率性能好，循环寿命长，安全环保，得到越来越广泛的应用。铁锂体系因受其本身克容量、标称电压的影响，能量密度已经达到瓶颈，再加上新能源汽车国家补贴政策退坡、门槛提高，高能量密度、高续航里程是未来新能源汽车发展的趋势。从单体电芯的结构出发，来提高单体电芯的能量密度，进而提高整车系统的能量密度是亟待解决的技术难题。
现有的锂电池在低温环境中，受温度的影响，会对电池性能带来不利影响，缩短电池使用寿命，并存在安全隐患。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种负极浆料，通过在负极浆料中添加羧甲基纤维素、聚羧酸等物质，提高负极浆料的稳定性和循环性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种负极浆料，由以下组分按质量百分比组成：
负极活性物质：羧甲基纤维素：负极导电剂：负极粘结剂：聚羧酸＝(95-95.5)：(1-1.5)：(0.5)：(1.5-2)：(0.5-1)。
作为优选的，所述聚羧酸为市购产品，可以选用厦门市华星化工实业有限公司的型号为HX-601C的产品，该聚羧酸产品的分子结构为梳型，主链上还有较多的活性基团，并且极性较强，这些基团有磺酸基团(-SO3H),羧酸基团(-COOH),羟基基团(-OH),聚氧烷烯基团(-(CH2CH2O)m)等，各个基团作用是不同的，如磺酸基团的分散性好；羧酸基团除了较好的分散性，还具有缓凝效果；羟基不仅具有缓凝效果，还起到浸透润湿的效果，聚氧烷烯基团具有保持流动性的效果。因此通过加入聚羧酸，可以提高浆料的分散性，流动性保持性好。
进一步方案，所述负极活性物质为石墨；石墨的克容量≧355mAh/g，极限压实为1.65-1.7g/cm3，中值粒径D50为15～16μm，比表面积为1.395～1.4g/cm2之间。
进一步方案，所述负极导电剂为导电碳黑；所述负极粘结剂为经过丙烯酸改性的丁苯橡胶(SBR)；
本发明的第二个目的是提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜、电解液和壳体；所述负极片包括负极集流体和涂覆在负极集流体上如上述所述的负极浆料。
进一步方案，所述正极片包括正极集流体和涂覆在正极集流体表面的正极浆料，所述正极浆料包括正极材料、正极导电剂和正极粘结剂；
所述隔膜为PP/PE陶瓷隔膜或PP基膜，隔膜的厚度为10-12微米；
所述电解液中含有有机溶剂、锂盐和添加剂；
进一步方案，所述正极材料为LFP，克容量≧146mAh/g，正极材料的中值粒径D50为0.6～1.5um，极限压实密度为2.25-2.3g/cm3；所述正极导电剂为石墨烯和导电炭黑的混合物，选用点和面的组成的导电网络提升正极铁锂极片的电导率；所述正极粘结剂为PVDF，PVDF主链为-(CH2-CF2)n-链段，同时主链段中嵌入含有-COOH官能团的分子，提升PVDF与正极集流体的粘结力，改善电池循环性能；LFP、正极导电剂、正极粘结剂的质量百分比为(95-98)：(0.01-0.5)：(2-4)；
进一步方案，所述电解液的电导率为10-12mS/cm，所述有机溶剂为EC、PC、EMC组成的混合溶剂；所述锂盐为LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiBF4、Li(CF3SO3)、Li(CF3SO2)2N中的一种，锂盐优选为LiPF6；所述添加剂为含硫有机物、氟代有机物、含亚乙烯基的有机物、腈类以及硼酸、硅酸盐中的一种，添加剂优选为VC。
本发明的第三个目的是提供上述所述的锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
S1正极浆料的制备：按配比称取正极材料、正极导电剂和正极粘结剂后，将正极导电剂溶解在溶剂中，然后加入正极材料、正极粘结剂，搅拌使其分散均匀得到正极浆料；
S2负极浆料的制备：按配比称取负极活性物质、羧甲基纤维素、负极导电剂、负极粘结剂、聚羧酸后，将负极活性物质与负极导电剂混合均匀得混合物A，往混合物A中加入去离子水和聚羧酸，搅拌得到分散物料B；往分散物料B中加入羧甲基纤维素，搅拌后加入负极粘结剂，搅拌使其分散均匀得到负极浆料；通过上述特定的加料工序和制备工艺，得到分散均匀的负极浆料；
S3正极片/负极片的制备：将正极浆料、负极浆料分别涂覆于正极极集流体、负极集流体上，烘烤后得到正极片、负极片；
S4电池装配：正极片、负极片分别经过辊压、分切、卷绕、组装、入壳、烘烤、注液、封口、浸润、化成、老化、分容得到锂离子电池；其中：组装工艺为将经过卷绕得到的电芯先进行预焊，预焊之后，将两个电芯通过连接片和保护片进行焊接成蝴蝶状结构，然后再继续与盖板进行焊接。
进一步方案，所述溶剂为NMP，所述负极集流体为铝箔，所述正极极集流体为铜箔。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明提供的负极浆料中含有的羧甲基纤维素，兼顾粘度和溶解性能，能够提升浆料的稳定性；通过加入聚羧酸，可以提高浆料的分散性，流动性保持性好；负极粘结剂为经过丙烯酸改性的丁苯橡胶SBR，能够提升与石墨表面的粘结性能，同时减少SBR上浮，提高了负极片的循环性能。本发明制备的负极浆料分散效果好，具有较好的稳定性和一致性，浆料搁置24h后浆料的固含量和流变没有明显变化；且负极浆料的制备周期短，制备周期为5h，与现有技术水平相比，生产效率高。
(2)电池电芯的结构采用两卷芯，蝴蝶焊结构，保证电芯的容量，整体采用厚电级技术，本发明提供的电池电芯的能量密度可达到180Wh/kg，相对于目前市场上的锂离子电池的能量密度150Wh/kg，有20％能量密度的提升，是一种高能量密度电池；同时，电池在1C/1C充电恒流比为98.78％，改善电池内部锂离子和电子的迁移速率，减小电池内部极化，能够达到1C倍率充电；负20度下放电容量保持率为94.5％，能量保持率为78.1％，低温性能较好，适合在较冷的环境中使用；本发明提供的锂离子电池兼具良好的循环和倍率性能以及高低温放电性能，综合性能较优，应用市场较广阔。
附图说明
图1为实施例1和实施例2制备出电池的不同倍率的恒流充入比；
图2为实施例1制得的电池在不同温度下的放电曲线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例中物质简称或缩写对应的全称如下：
GO为石墨烯片状导电浆料，SP为导电炭黑，EC为碳酸乙烯酯，PC为碳酸丙烯酯，EMC为碳酸甲乙酯，VC为碳酸亚乙烯酯；
实施例所用的丙烯酸改性的丁苯橡胶SBR为市购产品；聚羧酸也为市购产品，选用厦门市华星化工实业有限公司的型号为HX-601C的产品。
实施例1：
(1)正极浆料的制备：按下述质量百分比称取各物质LFP:SP:GO:PVDF＝97.0:0.5:0.7:1.8，将称取完重量的PVDF溶解于NMP中，双星行搅拌器高速搅拌2hr至完全溶解，低速消泡0.5hr至胶液为无色透明澄清胶液；加入导电剂SP、GO进行搅拌2hr；加入主料GX003-LFP(扣电克容量为146mAh/g)刮料搅拌6hr后，测试粘度，固含量控制在64％，粘度范围为7000mPa.s，整个过程严格控制车间水分含量小于25％，得到正极浆料；
(2)负极浆料的制备：按下述质量百分比称取各物质：石墨95.5％，羧甲基纤维素1.2％，导电碳黑SP0.5％，丙烯酸改性的丁苯橡胶1.8％，聚羧酸1％；按比例将石墨和导电碳黑SP加入行星式搅拌器中，将物料干混15min得到混合物A；向混合物A中按77％的固含量加入去离子水和聚羧酸，打开公转以10rpm搅拌10分钟后将公转转速调至23pm，打开分散，以200rpm转速，将浆料分散1h得到分散物料B；向分散物料B中加入羧甲基纤维素，调节搅拌转速公转15rpm，分散250rmp，搅拌捏合25min后按60％的固含量加入去离子水，调节搅拌参数公转30rpm，分散1100rpm，真空高速搅拌2.5h后加入丙烯酸改性的丁苯橡胶继续真空高速搅拌1.0h；降低搅拌转速，公转25rpm，分散100rpm，搅拌15min后出料得到负极浆料。
所用的石墨扣电克容量350mAh/g，颗粒的D50为15.431μm，比表面积为1.395g/cm2，极限压实范围在1.6～1.7g/cm3。
(3)极片制作：将制备得到的正极浆料、负极浆料分别涂覆于铝箔和铜箔上，烘烤后得到相应正极片、负极片；其中，铜箔使用7um的铜箔，体现箔材轻量化特点。
(4)电池装配：正极片、负极片分别进行辊压、分切、卷绕、组装、入壳、烘烤、注液、封口、化成、老化、分容，制成铁锂方形电池。其中：组装工艺为将经过卷绕得到的电芯先进行预焊，预焊之后，将两个卷芯通过连接片和保护片进行焊接成蝴蝶状结构，然后再继续与盖板进行焊接；烘烤温度为85±5℃，烘烤时间为3h；注液操作中注液房露点≤-40℃，注液参数为：正压达到650KPa后进行保压，低于600KPa时继续加压直到650KPa，负压(-35±5)kPa；抽真空时间60s，真空保压时间60s；加正压60s，正压保压时间≥150s，泄压60s；化成采用负压化成；二次注液量为(24±2)g，且保证总保液量为(264±2)g，注液量不足的电池转入自动补液工位自动补液，自动补液NG电池依照人工补液作业指导书进行人工补液，注液量合格电池对其进行充氦气，化成负压(-50±5)kPa，抽真空时间2～3min；车间温度控制(45±3)℃，露点≤-10℃，化成工步设置(40％SOC)，循环2次。
步骤(4)中电解液为铁锂专用电解液，溶剂为EC、PC、EMC组成的混合溶剂，锂盐为LiPF6，成膜添加剂为VC；所述EC、PC、EMC、VC、LiPF6的质量比为31.2：4.0：49.5：2.5：12.8，电导率为12mS/cm，较高的电导率可以Li+在电解液中的迁移速度，改善倍率，VC作为成膜添加剂。
实施例2：
(1)正极浆料的制备：按下述质量百分比称取各物质LFP:SP:GO:PVDF＝96.8:0.5:0.7:2.0，将称取完重量的PVDF溶解于NMP中，双星行搅拌器高速搅拌2hr至完全溶解，低速消泡0.5hr至胶液为无色透明澄清胶液；加入导电剂SP、GO进行搅拌2hr；加入主料GX003-LFP(扣电克容量为146mAh/g)刮料搅拌6hr后，得到正极浆料；
(2)负极浆料的制备：按下述质量百分比称取各物质：石墨95％，羧甲基纤维素1.5％，导电碳黑SP 0.5％，丙烯酸改性的丁苯橡胶2％，聚羧酸1％；按比例将石墨和导电碳黑SP加入行星式搅拌器中，打开搅拌器无真空公转20rpm，分散250rpm，将物料干混15min得到混合物A；向混合物A中按77％的固含量加入去离子水和聚羧酸，打开公转以10rpm搅拌10分钟后将公转转速调至23pm，打开分散，以200转速，将浆料分散1h，得到分散物料B；向分散物料B中加入羧甲基纤维素，调节搅拌转速公转15rpm，分散250rmp，搅拌捏合25min后按60％的固含量加入去离子水，调节搅拌参数公转30rpm，分散1100rpm，真空高速搅拌2.5h后加入丙烯酸改性的丁苯橡胶继续真空高速搅拌1.0h；降低搅拌转速，公转25rpm，分散100rpm，搅拌15min后出料得到负极浆料。
按实施例(1)中相同的方法完成步骤(3)、(4)、(5)，制备得到铁锂方形电池。
对实施例1和2制得的电池进行检测，每个实施例采用两个平行电池进行检测，结果如表1所示，其中电池容量是按照国标GBT31485检测：在25℃恒温仓下，将电池单体以1C/0.33C放电至2.0V后，静置1h；以1C恒流充电至3.65V，恒压至0.05C后停止充电；循环5周，记录过程中充放电容量，重量是直接称重得到，电池的能量密度＝电池容量*3.2/重量。
表1为实施例制备的电池的容量和能量密度数据
从表1可知，实施例制备得到的电池的重量能量密度较高，大于180Wh/kg。
实施例1和实施例2制得的电池的不同倍率的恒流比如图1所示，从图1可知，制备得到的电池的倍率性能良好，极化较小。
图2为实施例1制得的电池在不同温度下的放电曲线，电池在负20度下放电容量保持率为94.5％，能量保持率为78.1％，低温性能较好，适合在较冷的环境中使用，可在北方寒冷天气仍具有很好的放电性能，续航里程不会衰减较小。上述数据是通过以下方法计算得到的：(1)电池先在常温25℃下进行1C充放电，记录下常温25℃下的放电容量C0、能量为A0；在25℃温度下，将电池单体以1C放电至2.0V后，静置1h；以1C恒流充电至3.65V，恒压至0.05C后停止充电；(2)电池在测试环境-20℃搁置20h后，开始放电，记录放电容量C1和放电能量A1，则放电容量保持率＝C1/C0＝94.5％,能量保持率-A1/A0＝781.1％。
Claims (8)
1.一种负极浆料，其特征在于：由以下组分按质量百分比组成：
负极活性物质：羧甲基纤维素：负极导电剂：负极粘结剂：聚羧酸=（95-95.5）：（1-1.5）：（0.5）：（1.5-2）：（0.5-1）；
所述聚羧酸中包括磺酸基团、羧酸基团、羟基基团和聚氧烷烯基团；
所述负极活性物质为石墨；所述负极导电剂为导电碳黑；所述负极粘结剂为经过丙烯酸改性的丁苯橡胶。
2.一种锂离子电池，其特征在于：所述锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜、电解液和壳体；所述负极片包括负极集流体和涂覆在负极集流体上如权利要求1所述的负极浆料。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于：所述正极片包括正极集流体和涂覆在正极集流体表面的正极浆料，所述正极浆料包括正极材料、正极导电剂和正极粘结剂；
所述隔膜为PP/PE陶瓷隔膜或PP基膜；
所述电解液中含有有机溶剂、锂盐和添加剂。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池，其特征在于：所述正极材料为LFP；所述正极导电剂为石墨烯和导电炭黑的混合物；所述正极粘结剂为PVDF；LFP、正极导电剂、正极粘结剂的质量比为97：1.2：1.8或96.8：1.2：2.0。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池，其特征在于：所述电解液的电导率为10-12 mS/cm，所述有机溶剂为EC、PC、EMC组成的混合溶剂；所述锂盐为LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiBF4、Li(CF3SO3)、Li(CF3SO2)2N中的一种；所述添加剂为含硫有机物、氟代有机物、含亚乙烯基的有机物、腈类以及硼酸、硅酸盐中的一种。
6.如权利要求3-5任一项所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1正极浆料的制备：按配比称取正极材料、正极导电剂和正极粘结剂后，将正极导电剂溶解在溶剂中，然后加入正极材料、正极粘结剂，搅拌使其分散均匀得到正极浆料；
S2负极浆料的制备：按配比称取负极活性物质、羧甲基纤维素、负极导电剂、负极粘结剂、聚羧酸后，将负极活性物质与负极导电剂混合均匀得混合物A，往混合物A中加入去离子水和聚羧酸，搅拌得到分散物料B；往分散物料B中加入羧甲基纤维素，搅拌后加入负极粘结剂，搅拌使其分散均匀得到负极浆料；
S3 正极片/负极片的制备：将正极浆料、负极浆料分别涂覆于正极极集流体、负极集流体上，烘烤后得到正极片、负极片；
S4电池装配：正极片、负极片分别经过辊压、分切、卷绕、组装、入壳、烘烤、注液、封口、浸润、化成、老化、分容得到锂离子电池。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述溶剂为NMP，所述负极集流体为铝箔，所述正极极集流体为铜箔。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤S4电池装配中，组装工艺为将经过卷绕得到的电芯先进行预焊，预焊之后，将两个电芯通过连接片和保护片进行焊接成蝴蝶状结构，然后再继续与盖板进行焊接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010548382.7A CN111653784B (zh) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | 一种负极浆料以及含有该负极浆料的锂离子电池及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010548382.7A CN111653784B (zh) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | 一种负极浆料以及含有该负极浆料的锂离子电池及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111653784A CN111653784A (zh) | 2020-09-11 |
| CN111653784B true CN111653784B (zh) | 2022-06-17 |
Family
ID=72350152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010548382.7A Active CN111653784B (zh) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | 一种负极浆料以及含有该负极浆料的锂离子电池及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111653784B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117652036A (zh) * | 2022-01-14 | 2024-03-05 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 多层极片和使用该极片的负极、电池及用电装置 |
| CN117096268B (zh) * | 2023-10-18 | 2024-02-06 | 瑞浦兰钧能源股份有限公司 | 一种钠离子电池负极、负极浆料及负极浆料制备方法 |
| CN118367228A (zh) * | 2024-06-20 | 2024-07-19 | 西北工业大学 | 一种快充长循环硅基锂离子电池的制备方法及循环充电方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1765025A (zh) * | 2003-06-03 | 2006-04-26 | Lg化学株式会社 | 用于电极的具有化学结合的分散剂的复合粘合剂 |
| CN105199054A (zh) * | 2015-09-17 | 2015-12-30 | 河北三楷深发科技股份有限公司 | 一种保坍型聚羧酸系减水剂的合成工艺 |
| CN105940530A (zh) * | 2014-03-24 | 2016-09-14 | 昭和电工株式会社 | 锂离子二次电池正极用浆料、使用该浆料得到的正极及其制造方法、使用该正极而得的锂离子二次电池及其制造方法 |
| CN107298924A (zh) * | 2017-07-06 | 2017-10-27 | 深圳市国创珈伟石墨烯科技有限公司 | 一种石墨烯导电浆料及其制备方法、应用方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10084178B2 (en) * | 2016-09-22 | 2018-09-25 | Grst International Limited | Method of preparing electrode assemblies |
| US10263257B2 (en) * | 2016-09-22 | 2019-04-16 | Grst International Limited | Electrode assemblies |
| CN107482175A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-12-15 | 深圳市沃特玛电池有限公司 | 一种锂离子电池 |
| CN109659552A (zh) * | 2017-12-21 | 2019-04-19 | 广州鹏辉能源科技股份有限公司 | 一种锂离子电池负极浆料及其制备方法 |
| CN108336429A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-07-27 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种失效锂离子电池正极活性物质的再生方法 |
| CN108832126B (zh) * | 2018-04-25 | 2021-07-20 | 华南理工大学 | 一种含偶合酰胺键的聚羧酸水性粘结剂及制备方法与其在锂离子电池中的应用 |
| CN108987754A (zh) * | 2018-07-25 | 2018-12-11 | 力信（江苏）能源科技有限责任公司 | 分散剂、含分散剂的正极浆料及其锂电池的制备方法 |
| CN109786665A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-05-21 | 上海力信能源科技有限责任公司 | 一种硅碳复合负极极片及其制备方法 |
| CN110492103A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-22 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 一种锂离子电池硅碳负极粘结剂的制备方法及其产品和应用 |
| CN110690421A (zh) * | 2019-09-12 | 2020-01-14 | 江苏智航新能源有限公司 | 一种锂离子电池硅基负极浆料及其负极极片的制备方法 |
-
2020
- 2020-06-16 CN CN202010548382.7A patent/CN111653784B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1765025A (zh) * | 2003-06-03 | 2006-04-26 | Lg化学株式会社 | 用于电极的具有化学结合的分散剂的复合粘合剂 |
| CN105940530A (zh) * | 2014-03-24 | 2016-09-14 | 昭和电工株式会社 | 锂离子二次电池正极用浆料、使用该浆料得到的正极及其制造方法、使用该正极而得的锂离子二次电池及其制造方法 |
| CN105199054A (zh) * | 2015-09-17 | 2015-12-30 | 河北三楷深发科技股份有限公司 | 一种保坍型聚羧酸系减水剂的合成工艺 |
| CN107298924A (zh) * | 2017-07-06 | 2017-10-27 | 深圳市国创珈伟石墨烯科技有限公司 | 一种石墨烯导电浆料及其制备方法、应用方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 陈政伦等."用于涂碳铝箔的水性碳系涂料的研究进展".《专论与综述》.2016,第19卷(第9期), * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111653784A (zh) | 2020-09-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110137485B (zh) | 一种含有表面修饰膜的硅负极材料的制备方法 | |
| CN111653784B (zh) | 一种负极浆料以及含有该负极浆料的锂离子电池及其制备方法 | |
| CN111769329B (zh) | 锂离子电池 | |
| CN108258236B (zh) | 一种高比容量高循环寿命18650圆柱锂电池及其制备方法 | |
| CN103367812B (zh) | 一种液态软包装锂离子电芯的制造方法和电芯 | |
| CN107958997B (zh) | 正极浆料、正极极片及锂离子电池 | |
| CN110061286B (zh) | 一种具有预锂化效应的高能量密度锂离子电池及其制备方法 | |
| CN109659496A (zh) | 一种锂离子电池正极膜及其制备和应用 | |
| US20180366720A1 (en) | Positive active material and lithium-ion secondary battery | |
| CN112103468B (zh) | 一种负极片及包括该负极片的锂离子电池 | |
| CN113903981A (zh) | 锂离子电池及其制备方法和应用 | |
| CN112271338A (zh) | 电解液及包含该电解液的锂离子电池 | |
| CN112993379A (zh) | 一种高能量密度兼顾快充的聚合物锂离子电池及其制备方法 | |
| CN111129590A (zh) | 一种高电压锂离子电池非水电解液及高电压锂离子电池 | |
| CN112687956A (zh) | 锂电池的非水电解液及基于其的锂离子电池 | |
| CN114156436A (zh) | 一种复合负极片及锂离子电池 | |
| CN104253275B (zh) | 用于锂电池或锂硫电池的粘结剂、极片及制造方法和电池 | |
| CN117747926A (zh) | 一种硫化物固态电解质膜及其制备方法和全固态电池 | |
| CN112103506A (zh) | 准固态电池正极浆料及其制备方法和应用 | |
| CN111009692A (zh) | 一种锂离子电池的制作方法及锂离子电池 | |
| CN111082127A (zh) | 一种快充型锂离子电池 | |
| CN113299919B (zh) | 一种正极极片及包括该正极极片的锂离子电池 | |
| CN113140800B (zh) | 一种锂离子电池电解液的制备方法及包含该电解液的二次电池 | |
| CN109301192A (zh) | 锂离子电池负极浆料制备方法、锂离子电池负极材料和锂离子电池 | |
| CN114023952A (zh) | 一种正极活性材料、正极片及锂离子电池 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |