CN113270579B - 一种锂离子电池负极片、电池及其制备方法 - Google Patents
一种锂离子电池负极片、电池及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113270579B CN113270579B CN202110540018.0A CN202110540018A CN113270579B CN 113270579 B CN113270579 B CN 113270579B CN 202110540018 A CN202110540018 A CN 202110540018A CN 113270579 B CN113270579 B CN 113270579B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- negative electrode
- lithium ion
- ion battery
- active material
- electrode sheet
- 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
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
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/362—Composites
- H01M4/364—Composites as mixtures
-
- 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
- H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
-
- 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
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/043—Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
- H01M4/0435—Rolling or calendering
-
- 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
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
-
- 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
-
- 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)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明提供了一种锂离子电池负极片、电池及其制备方法。负极片包括一金属箔集流体及其两侧的功能层,功能层包括:100份混合负极活性材料、0.5~1.0份导电剂、1.2~1.6份CMC和1.5~2.0份粘结剂;混合负极活性材料包括第一材料和第二材料;第一材料含量为30~50wt%,D50为2~6μm,D99为8~60μm;第二材料D50为10~18μm,D99为50~100μm。本发明通过选择特定的配方,各组分相互配合,使得离子可在大粒径颗粒组成的间隙中快速迁移并接触到主导倍率的小粒径颗粒,可制得兼具容量和大倍率充放电性能的负极片或锂二次电池。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池负极片、电池及其制备方法。
背景技术
随着新能源汽车和新型3C数码消费类电子产品的发展,对锂电池提出可同时满足容量和倍率俩种性能要求。市场上已有的改善电池倍率性能的方式大都集中在负极材料方面,这种材料或是小粒径大比表面积主导倍率性能,或是大粒径小比表面积主导容量,基本上没有可兼容二者的材料。如何在维持电池容量不变的基础上进一步提高电池的倍率性能是目前锂电池领域研究的难点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术中锂电池中容量和倍率不可兼容的缺陷,提供了一种锂离子电池负极片、锂离子电池及其制备方法。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。
本发明提供了一种锂离子电池负极片,其包括一金属箔集流体和涂布于所述金属箔集流体两侧的第一功能层,所述第一功能层包括下述重量组分:
100份混合负极活性材料、0.5~1.0份第一导电剂、1.2~1.6份第一羧甲基纤维素钠(CMC)和1.5~2.0份第一粘结剂;
所述混合负极活性材料包括第一负极活性材料和第二负极活性材料;所述混合负极活性材料中,所述第一负极活性材料的含量为30~50wt%;上述百分比为第一负极活性材料占混合负极活性材料的百分比;
所述第一负极活性材料的粒径:D50为2~6μm,D99为8~60μm;
所述第二负极活性材料的粒径:D50为10~18μm,D99为50~100μm。
本发明中,所述金属箔集流体可为锂离子电池常规,例如铜箔。
本发明中,所述金属箔集流体的厚度可为4~18μm,例如6μm。
本发明中,所述第一功能层的体密度优选为1000~2000mg/cm3,更优选为1200~1800mg/cm3,例如1520mg/cm3或者1570mg/cm3。所述体密度一般是指辊压后体密度。
本发明中,所述混合负极活性材料中,所述第一负极活性材料的含量可为35wt%、40wt%、45wt%或者50wt%。
本发明中,所述第一负极活性材料的D50优选为3~6μm,更优选为4~6μm。
本发明中,所述第一负极活性材料的D99优选为12~40μm,更优选为20~35μm,例如30~35μm。
本发明中,所述第二负极活性材料的D50优选为11~16μm,更优选为12~15μm。
本发明中,所述第二负极活性材料的D99优选为12~40μm,更优选为60~85μm,例如65~75μm。
本发明中,所述第一负极活性材料或所述第二负极活性材料可为本领域常规的负极材料,优选包含但不限于:硅氧碳、人造石墨、中间相碳微球和软硬碳中的一种或多种,例如人造石墨。
本发明中,所述第一导电剂可为本领域常规,优选包含但不限于:Super-P、CNT、VGCF、科琴黑和乙炔黑中的一种或多种,更优选Super-P和/或CNT。
一优选实施例中,采用super-P和固含量0.4%水系CNT共同作为导电剂。
当所述第一导电剂为super-P和0.4%水系CNT的混合物时,0.4%水系CNT和super-P的质量比可为(0.02~0.04):0.5,例如0.03:0.5。
本发明中,所述第一导电剂的用量优选为0.53~0.8份。
本发明中,所述第一羧甲基纤维素钠(CMC)优选为分子量在620000~650000的羧甲基纤维素钠。一优选实施例中,采用的羧甲基纤维素钠为CMC-2800,所述CMC-2800的分子量在620000~650000范围内。
本发明中,所述第一羧甲基纤维素钠(CMC)的用量优选为1.4~1.5份。
本发明中,所述第一粘结剂可为本领域常规,优选包含但不限于:丁乙烯和苯二烯共聚得到的弹性体及其改性体。其中,所述改性体一般是指对丁乙烯和苯二烯共聚得到的弹性体进行改性后所得产品,或者,丁乙烯和苯二烯共聚过程中,加入添加剂共聚后所得产品。一优选实施例中,采用的粘结剂为BM-451B或BM-400B。
本发明中,所述第一粘结剂的用量优选为1.6~1.8份。
本发明中,所述金属箔集流体和所述第一功能层之间,优选还有一第二功能层,所述第二功能层包括下述重量组分:100份第三负极活性材料、0.5~1.0份第二导电剂、1.2~1.6份第二羧甲基纤维素钠(CMC)和1.5~2.0份第二粘结剂;其中,所述第三负极活性材料的粒径:D50为2~6μm,D99为8~60μm。
其中,所述第三负极活性材料可为本领域常规的负极材料,优选包含但不限于:硅氧碳、人造石墨、中间相碳微球和软硬碳中的一种或多种,例如人造石墨。
其中,所述第一负极活性材料的D50优选为3~6μm,更优选为4~6μm。
其中,所述第一负极活性材料的D99优选为12~40μm,更优选为20~35μm,例如30~35μm。
其中,所述第二导电剂的种类优选如前所述第一导电剂。
其中,所述第二导电剂的用量优选为0.53~0.8份。
其中,所述第二羧甲基纤维素钠的种类优选如前所述第一羧甲基纤维素钠。
其中,所述第二羧甲基纤维素钠的用量优选为1.4~1.5份。
其中,所述第二粘结剂的种类优选如前所述第一粘结剂。
其中,所述第二粘结剂的用量优选为1.6~1.8份。
其中,所述第二功能层的体密度优选为1000~2000mg/cm3,例如1000mg/cm3。所述体密度一般是指辊压后体密度。
本发明提供了一种所述锂离子电池负极片的制备方法,其包括下述步骤:
在所述金属箔集流体的两侧涂布含有所述第一功能层各组分浆料,干燥、辊压后在所述金属箔集流体的两侧分别形成所述第一功能层。
本发明中,所述含有所述第一功能层各组分浆料中,采用的溶剂可为本领域常规,一般为水。
本发明中,所述浆料通过本领域常规方法获得,优选按下述方法制得:
S1将所述第一羧甲基纤维素钠和溶剂混合,得CMC溶液;
S2将所述混合负极活性材料、所述第一导电剂混合,得混合物A;
S3在所述混合物A中加入部分所述CMC溶液,再与剩余溶剂混合,得混合物B;
S4在所述混合物B中加入剩余CMC溶液,继续混合,得浆料。
S1中,所述CMC溶液的固含量可为本领域常规,优选1~2%,例如1.4%。
S2、S3或S4中,所述混合的时间可为本领域常规,一般为混合30~45min。
S3中,优选在所述混合物A中添加25~45wt%的所述CMC溶液。
本发明中,所述含有所述第一功能层各组分浆料中,溶剂的用量可为本领域常规,优选为93~128重量份,例如100~120份,或者104.3份。
当所述锂离子电池负极片含有第二功能层时,所述述锂离子电池负极片优选通过下述步骤制得:
S1在所述金属箔集流体的两侧涂布含有第二功能层的各组分的浆料,干燥、辊压后在所述金属箔集流体的两侧分别形成所述第二功能层;
S2在所述第二功能层的单侧或两侧分别涂布含有所述第一功能层各组分浆料,干燥、辊压后分别形成所述第一功能层。
S1中,所述含有所述第二功能层各组分浆料中,采用的溶剂可为本领域常规,一般为水。
S1中,所述含有所述第二功能层各组分浆料中,溶剂的用量可为本领域常规,优选为93~128重量份。
S1中,所述含有所述第二功能层各组分浆料的制备方法,可参考所述第一功能层各组分浆料的制备方法。
本发明中,所述第二功能层在所述辊压的操作前,面密度优选为2~11mg/cm2,例如5~10mg/cm2。所述涂层面密度一般是指辊压前涂层密度。
所述第二功能层在所述辊压前的面密度和所述第一功能层在所述辊压前的面密度之比优选1:(0.2~30),更优选为1:5~25,例如1:10、1:15、1:19或者1:20。
本发明中,所述第一功能层的面密度优选为5~100mg/cm2,10mg/cm2、20mg/cm2、30mg/cm2、40mg/cm2、50mg/cm2、60mg/cm2、70mg/cm2、80mg/cm2或者95mg/cm2。所述面密度一般是指辊压前的面密度。
本发明还提供了一种锂离子电池,其包括如前所述的锂离子电池负极片。
本发明还提供了一种所述锂离子电池的制备方法,其包括下述步骤:所述锂离子电池包括所述的锂离子电池负极片、正极片、隔膜和电解液;
所述的锂离子电池负极片和所述正极片经过辊压、模切叠片后,按照正负极交替的方式堆叠或卷绕成电芯,正负极以所述隔膜隔开,加装铝塑膜组装成电芯;
向所述电芯中注入1.8~2.4g/Ah电解液(例如2.0g/Ah),化成、终封,即得。
本发明中,所述正极片可为本领域常规,优选通过下述步骤制得:
S1正极活性物质、第三粘结剂、第三导电剂和第三溶剂混合成浆料;
S2将所述浆料涂覆于铝箔两侧,经干燥、辊压后得正极片。
S1中,所述正极活性物质可为本领域常规,例如NCM材料。所述NCM材料包含但不限于NCM523、NCM622和NCM811。
一优选实施例中,采用的正极活性物质为NCM 622和NCM811的混合物,NCM 622和NCM811的质量比为2:1。(NCM 622和NCM811):PVDF:CNT:Super-P:NMP=100:1.2:1.3:0.5:41.55。
S2中,辊压前涂层的面密度可为15~30mg/cm2,例如21mg/cm2。
S2中,辊压后涂层体密度可为3000~4000mg/cm3,例如3450mg/cm3。
本发明中,所述隔膜可为本领域常规使用的隔膜。例如PE+PP层隔膜,厚度可为5~50μm。
本发明中,所述电解液可为本领域常规市售可得电解液。
在符合本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于:
本发明可无需对材料本身进行改性,通过选择特定的配方,各组分相互配合,主导容量与主导倍率的颗粒混合形成一种大颗粒间填充小颗粒的形式,使得离子可在大粒径颗粒组成的间隙中快速迁移并接触到主导倍率的小粒径颗粒,可制得兼具容量和大倍率充放电性能的负极片或锂二次电池。
附图说明
图1为实施例1制得的锂离子电池负极片示意图。
图2为实施例1制得的锂离子电池负极片的第一功能层中大小粒径石墨分布示意图。
图3为实施例2制得的锂离子电池负极片示意图。
图4为实施例2制得的锂离子电池负极片的第一功能层和第二功能层中中大小粒径石墨分布示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,按照常规方法和条件,或按照商品说明书选择。
下述实施例中提及的石墨,均是人造石墨。
实施例1
1锂离子电池负极片制备工艺包括下述步骤:
负极片,其包括一厚度6μm铜箔和涂布于铜箔两侧的第一功能层,第一功能层包括下述重量组分:混合负极活性材料(包括大粒径石墨和小粒径石墨(大粒径石墨:D50=15μm,D99=75μm;小粒径石墨:D50=6μm,D99=35μm))、CMC-2800、粘结剂(BM-451B)、导电剂(炭黑Super-P)以及去离子水;
各原料重量比:小粒径石墨:大粒径石墨:导电剂:CMC:粘结剂:去离子水=50:50:1.0:1.5:1.8:104.3;
S11将CMC和水混合,配制固含量1.4%的CMC溶液备用;
S12在搅拌机中,将负极活性材料、导电剂搅拌混合30min,得混合物;
S13加入35wt%的CMC,继续搅拌45min;
S14加入剩余65wt%的CMC溶液,添加剩余去离子水,继续搅拌45min;
S15加入粘结剂BM-451B,继续搅拌30min,得浆料;慢速搅拌缓存待用;
S16将铜箔装在涂布机上,将浆料均匀涂布在铜箔两侧,经干燥辊压、制片后,分别形成涂布层,得负极片。其中,辊压前面密度为10mg/cm2;辊压后体密度为1570mg/cm3。
正极片制备工艺包括下述步骤:
将正极材料(三元622和811)以1:1比例混合)、粘结剂PVDF、导电剂(碳纳米管CNT、炭黑Super-P)、溶剂NMP混合成浆料,均匀涂布在厚度为12μm铝箔上,经干燥、辊压、制品后,得到正极极片。其中,辊压前面密度为21mg/cm2;辊压后体密度为3450mg/cm3。
其中,各原料重量比为:锂镍钴锰氧(三元811+三元622):PVDF:CNT:Super-P:NMP=100:1.2:1.3:0.5:41.55。
将制备好的正极、负极片按正、负极交替的方式堆叠,其中正负极以隔膜隔开,装入88μm铝塑膜中制成电芯;向上述电芯中注入电解液2.0g/Ah,封口化成封装;电池制备完成。
图1为实施例1制得的锂离子电池负极片示意图。
图2为实施例1制得的锂离子电池负极片的第一功能层中大小粒径石墨分布示意图。
实施例2
1负极片制备工艺包括:
S1负极片第二涂布层制备:
材料:厚度6μm铜箔、负极活性材料(小粒径石墨:D50=4μm,D99=30μm)、CMC-2000、粘结剂(BM-400B)、导电剂(super-P和固含量0.4%水系CNT)以及去离子水;
第二层浆料配比为:小粒径石墨:0.4%水系CNT:super-P:CMC-2000:BM-400B:去离子水=100:0.03:0.5:1.4:1.8:104.3;
S11将CMC和水混合,配制固含量1.4%的CMC溶液备用;
S12在搅拌机中,将小粒径石墨负极活性材料、导电剂搅拌混合30min,得混合物;
S13加入35wt%CMC溶液,继续搅拌45min;
S14加入剩余65wt%CMC溶液,添加剩余去离子水,继续搅拌45min;
S15加入全部粘结剂BM-400B,继续搅拌30min;得浆料;慢速搅拌缓存待用;
S16将所得浆料均匀涂布在铜箔两侧,经干燥辊压、制片后,分别形成第二涂布层。其中,辊压前面密度为5mg/cm2。
S2负极片第一涂布层制备工艺和条件与实施例1相同,在第二涂布层两侧涂布分别形成第一涂布层。
第一层浆料配方:大粒径(大粒径石墨:D50=12μm,D99=65μm):小粒径(小粒径石墨:D50=4μm,D99=30μm):0.4%水系CNT:super-P:CMC-2800:BM-400B:去离子水=50:50:0.03:0.5:1.4:1.8:104.3;
S21将涂有第二层料的极片装在涂布机上;
S22将第一层浆料均匀涂布在极片表面;第一层涂布完成。其中,辊压前面密度为95mg/cm2,辊压后体密度为1520mg/cm3。
2正极片制备工艺包括:
将正极材料(三元NCM 622和NCM811)以2:1比例混合)、粘结剂PVDF、导电剂(碳纳米管CNT、炭黑Super-P)、溶剂NMP混合成浆料,均匀涂布在12μm铝箔上,经干燥、辊压、制品后,得到正极极片。其中,辊压前面密度为21mg/cm2;辊压后体密度为3450mg/cm3。
其中,各原料重量比为:锂镍钴锰氧(三元811+三元622):PVDF:CNT:Super-P:NMP=100:1.2:1.3:0.5:41.55。
3电池制备工艺包括:
将制备好的正极片、负极片按正、负极交替的方式堆叠,其中正负极以隔膜隔开,装入88μm铝塑膜中制成电芯;向上述电芯中注入电解液2.0g/Ah,封口化成封装;电池制备完成。
图3为实施例2制得的锂离子电池负极片示意图。
图4为实施例2制得的锂离子电池负极片的第一功能层和第二功能层中中大小粒径石墨分布示意图。
对比例1
1锂离子电池负极片制备工艺与实施例1相同。
负极片,其包括一厚度6μm铜箔和涂布于铜箔两侧的第一功能层,第一功能层包括下述重量组分:纯大粒径石墨:导电剂:CMC-2800:粘结剂:去离子水=100:1.0:1.5:1.8:104.3。大粒径石墨、导电剂、CMC-2800和粘结剂的种类均与实施例1相同。
2正极片的组成及制备方法,以及电池组装材料和步骤均与实施例1相同。
对比例2
1锂离子电池负极片制备工艺与实施例1相同。
负极片,其包括一厚度6μm铜箔和涂布于铜箔两侧的第一功能层,第一功能层包括下述重量组分:纯小粒径石墨:导电剂:CMC-2800:粘结剂:去离子水=100:0.53:1.5:1.8:104.3。小粒径石墨、导电剂、CMC-2800和粘结剂的种类均与实施例1相同。
2正极片的组成及制备方法,以及电池组装材料和步骤均与实施例1相同。
效果实施例
电池循环性能测试步骤:
0.5C容量值:将实施例1~2、对比例1~2中所得锂离子电池和对比例所得的锂离子电池,在25℃下,以0.5C倍率恒流充电到4.2V,然后再4.2V下恒压充电,截至电流0.05C,然后再以0.5C恒流放电,截至电压2.8V,此为一个充放电循环过程,记录其容量值。
1C循环性能:将实施例1~2、对比例1~2中所得锂离子电池和对比例所得的锂离子电池,在25℃下,以0.5C倍率恒流充电到4.2V,然后再4.2V下恒压充电,截至电流0.05C,然后再以1C恒流放电,截至电压2.8V,此为一个充放电循环过程,直至电池循环至1000次,记录其容量保持率。
循环性能指:1000圈循环下,1C放电容量占0.5C放电容量的百分比。
电池能量密度:能量密度=0.5C首圈容量/电池实际重量。
测试仪器厂家型号:深圳市新威尔电子有限公司,产品型号:CT-4008T-5V40A-S1。
表1
对比例1 | 对比例2 | 实施例1 | 实施例2 | |
1C循环性能% | 80.5 | 82.3 | 93.56 | 94.32 |
0.5C容量值/Ah | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 |
电池能量密度(wh/kg) | 245 | 248 | 260 | 265 |
Claims (50)
1.一种锂离子电池负极片,其特征在于,其包括一金属箔集流体和涂布于所述金属箔集流体两侧的第一功能层,所述第一功能层包括下述重量组分:
100份混合负极活性材料、0.5~1.0份第一导电剂、1.2~1.6份第一羧甲基纤维素钠和1.5~2.0份第一粘结剂;
所述混合负极活性材料由第一负极活性材料和第二负极活性材料组成;所述混合负极活性材料中,所述第一负极活性材料的含量为30~50 wt%;上述百分比为第一负极活性材料占混合负极活性材料的百分比;
所述第一负极活性材料的粒径:D50为2~6μm,D99为8~60μm;
所述第二负极活性材料的粒径:D50为10~18μm,D99为50~100μm;
所述第一负极活性材料为人造石墨;
所述第二负极活性材料为人造石墨。
2.如权利要求1所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述混合负极活性材料中,所述第一负极活性材料的含量为35wt%、40wt%、45wt%或者50 wt%;
所述第一负极活性材料的D50为3~6μm;
所述第一负极活性材料的D99为12~40μm;
所述第二负极活性材料的D50为11~16μm;
所述第二负极活性材料的D99为12~40μm。
3.如权利要求2所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述第一负极活性材料的D50为4~6 μm。
4.如权利要求2所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述第一负极活性材料的D99为20~35μm。
5.如权利要求4所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述第一负极活性材料的D99为30~35μm。
6.如权利要求2所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述第二负极活性材料的D50为12~15μm。
7.如权利要求2所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述第二负极活性材料的D99为60~85μm。
8.如权利要求7所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述第二负极活性材料的D99为65~75μm。
9.如权利要求1所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述金属箔集流体为铜箔;
所述金属箔集流体的厚度为4~18μm;
所述第一导电剂包含:Super-P、CNT、VGCF、科琴黑和乙炔黑中的一种或多种;
所述第一羧甲基纤维素钠为分子量在620000~650000的羧甲基纤维素钠;
所述第一粘结剂包含:丁乙烯和苯二烯共聚得到的弹性体及其改性体。
10.如权利要求9所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述金属箔集流体的厚度为6μm。
11.如权利要求9所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述第一导电剂为Super-P和/或CNT。
12.如权利要求11所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述第一导电剂为super-P和固含量0.4%水系CNT的混合物。
13.如权利要求9所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述第一羧甲基纤维素钠为CMC-2800。
14.如权利要求9所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述第一粘结剂为BM-451B或BM-400B。
15.如权利要求12所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述第一功能层的体密度为1000~2000mg/cm3;
当所述第一导电剂为super-P和0.4%水系CNT的混合物时,0.4%水系CNT和super-P的质量比为(0.02~0.04):0.5;
所述第一导电剂的用量为0.53~0.8份;
所述第一羧甲基纤维素钠的用量为1.4~1.5份;
所述第一粘结剂的用量为1.6~1.8份。
16.如权利要求15所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述第一功能层的体密度为1200~1800 mg/cm3。
17.如权利要求16所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述第一功能层的体密度为1520mg/cm3或者1570mg/cm3。
18.如权利要求15所述的锂离子电池负极片,其特征在于,当所述第一导电剂为super-P和0.4%水系CNT的混合物时,0.4%水系CNT和super-P的质量比为0.03:0.5。
19.如权利要求1所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述金属箔集流体和所述第一功能层之间,还有一第二功能层,所述第二功能层包括下述重量组分:100份第三负极活性材料、0.5~1.0份第二导电剂、1.2~1.6份第二羧甲基纤维素钠和1.5~2.0份第二粘结剂;其中,所述第三负极活性材料的粒径:D50为2~6μm,D99为8~60μm。
20.如权利要求19所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述第三负极活性材料包含:硅氧碳、人造石墨、中间相碳微球和软硬碳中的一种或多种。
21.如权利要求20所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述第三负极活性材料为人造石墨。
22.如权利要求19所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述第一负极活性材料的D50为3~6μm。
23.如权利要求22所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述第一负极活性材料的D50为4~6 μm。
24.如权利要求19所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述第一负极活性材料的D99为12~40μm。
25.如权利要求24所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述第一负极活性材料的D99为20~35μm。
26.如权利要求25所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述第一负极活性材料的D99为30~35μm。
27.如权利要求19所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述第二导电剂的用量为0.53~0.8份。
28.如权利要求19所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述第二羧甲基纤维素钠的用量为1.4~1.5份。
29.如权利要求19所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述第二粘结剂的用量为1.6~1.8份。
30.如权利要求19所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述第二功能层的体密度为1000~2000 mg/cm3。
31.如权利要求30所述的锂离子电池负极片,其特征在于,所述第二功能层的体密度为1000 mg/cm3。
32.一种如权利要求1~31任一项所述锂离子电池负极片的制备方法,其特征在于,其包括下述步骤:
在所述金属箔集流体的两侧涂布含有所述第一功能层各组分浆料,干燥、辊压后在所述金属箔集流体的两侧分别形成所述第一功能层。
33.如权利要求32所述锂离子电池负极片的制备方法,其特征在于,所述浆料通过下述方法制得:
S1 将所述第一羧甲基纤维素钠和溶剂混合,得CMC溶液;
S2 将所述混合负极活性材料、所述第一导电剂混合,得混合物A;
S3 在所述混合物A中加入部分所述CMC溶液,再与剩余溶剂混合,得混合物B;
S4 在所述混合物B中加入剩余CMC溶液,继续混合,得浆料。
34.如权利要求33所述锂离子电池负极片的制备方法,其特征在于,S1中,所述CMC溶液的固含量为1~2%。
35.如权利要求34所述锂离子电池负极片的制备方法,其特征在于,S1中,所述CMC溶液的固含量为1.4%。
36.如权利要求33所述锂离子电池负极片的制备方法,其特征在于,S2、S3或S4中,所述混合的时间为30~45min。
37.如权利要求33所述锂离子电池负极片的制备方法,其特征在于,S3中,在所述混合物A中添加25~45wt%的所述CMC溶液。
38.如权利要求33所述锂离子电池负极片的制备方法,其特征在于,所述含有所述第一功能层各组分浆料中,溶剂的用量为93~128重量份。
39.如权利要求38所述锂离子电池负极片的制备方法,其特征在于,所述含有所述第一功能层各组分浆料中,溶剂的用量为100~120份。
40.如权利要求39所述锂离子电池负极片的制备方法,其特征在于,所述含有所述第一功能层各组分浆料中,溶剂的用量为104.3份。
41.如权利要求32所述锂离子电池负极片的制备方法,其特征在于,当所述锂离子电池负极片含有第二功能层时,所述述锂离子电池负极片通过下述步骤制得:
S1 在所述金属箔集流体的两侧涂布含有第二功能层的各组分的浆料,干燥、辊压后在所述金属箔集流体的两侧分别形成所述第二功能层;
S2 在所述第二功能层的单侧或两侧分别涂布含有所述第一功能层各组分浆料,干燥、辊压后分别形成所述第一功能层;
S1中,所述含有所述第二功能层各组分浆料中,溶剂的用量为93~128重量份。
42.如权利要求41所述锂离子电池负极片的制备方法,其特征在于,所述第二功能层在所述辊压的操作前,面密度为2~11 mg/cm2。
43.如权利要求42所述锂离子电池负极片的制备方法,其特征在于,所述第二功能层在所述辊压的操作前,面密度为5~10 mg/cm2。
44.如权利要求41所述锂离子电池负极片的制备方法,其特征在于,所述第二功能层在所述辊压前的面密度和所述第一功能层在所述辊压前的面密度之比为1:(0.2~30)。
45.如权利要求44所述锂离子电池负极片的制备方法,其特征在于,所述第二功能层在所述辊压前的面密度和所述第一功能层在所述辊压前的面密度之比为1:(5~25)。
46.如权利要求45所述锂离子电池负极片的制备方法,其特征在于,所述第二功能层在所述辊压前的面密度和所述第一功能层在所述辊压前的面密度之比为1:10、1:15、1:19或者1:20。
47.如权利要求41所述锂离子电池负极片的制备方法,其特征在于,所述第一功能层的面密度为5~100mg/cm2。
48.如权利要求47所述锂离子电池负极片的制备方法,其特征在于,所述第一功能层的面密度为10 mg/cm2、20 mg/cm2、30 mg/cm2、40 mg/cm2、50 mg/cm2、60 mg/cm2、70 mg/cm2、80 mg/cm2或者95 mg/cm2。
49.一种锂离子电池,其特征在于,其包括如权利要求1~31任一项所述的锂离子电池负极片。
50.一种如权利要求49所述的锂离子电池的制备方法,其特征在于,其包括下述步骤:所述锂离子电池包括所述的锂离子电池负极片、正极片、隔膜和电解液;
所述的锂离子电池负极片或所述正极片经过辊压、模切叠片后,按照正负极交替的方式堆叠或卷绕成电芯,正负极以所述隔膜隔开,加装铝塑膜组装成电芯;
向所述电芯中注入1.8~2.4g/Ah电解液,化成、终封,即得。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110540018.0A CN113270579B (zh) | 2021-05-18 | 2021-05-18 | 一种锂离子电池负极片、电池及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110540018.0A CN113270579B (zh) | 2021-05-18 | 2021-05-18 | 一种锂离子电池负极片、电池及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113270579A CN113270579A (zh) | 2021-08-17 |
CN113270579B true CN113270579B (zh) | 2022-09-27 |
Family
ID=77231431
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110540018.0A Active CN113270579B (zh) | 2021-05-18 | 2021-05-18 | 一种锂离子电池负极片、电池及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113270579B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114267823A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-04-01 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种负极片及含有该负极片的锂离子电池 |
CN115548424B (zh) * | 2022-11-25 | 2023-08-01 | 宁德新能源科技有限公司 | 一种电化学装置和电子装置 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4120262B2 (ja) * | 2002-02-26 | 2008-07-16 | ソニー株式会社 | 非水電解質電池 |
CN105914378B (zh) * | 2016-06-30 | 2018-12-11 | 深圳博磊达新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池负极极片及其制备方法,锂离子电池 |
JP7010795B2 (ja) * | 2018-09-25 | 2022-01-26 | 本田技研工業株式会社 | リチウムイオン二次電池用負極、および当該リチウムイオン二次電池用負極を用いたリチウムイオン二次電池 |
KR102590416B1 (ko) * | 2018-10-24 | 2023-10-18 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 입경이 상이한 흑연 및 실리콘계 소재를 포함하는 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 |
KR102590425B1 (ko) * | 2018-10-24 | 2023-10-18 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 입경이 상이한 흑연 및 실리콘계 소재를 포함하는 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 |
CN110492066B (zh) * | 2019-08-01 | 2022-01-11 | 深圳市比克动力电池有限公司 | 一种快速充电的锂离子电池负极片及其制备方法 |
CN110660965B (zh) * | 2019-08-29 | 2021-12-17 | 孚能科技(赣州)股份有限公司 | 负极片及其制备方法和锂离子电池及其制备方法和应用 |
-
2021
- 2021-05-18 CN CN202110540018.0A patent/CN113270579B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113270579A (zh) | 2021-08-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102544502B (zh) | 用于锂二次电池的正极负极导电添加剂及其制备方法和相关锂二次电池的制备方法 | |
CN110676428B (zh) | 一种锂离子电池用混合正极的制备方法 | |
CN113258031B (zh) | 电池 | |
CN111600066A (zh) | 一种快充型高能量密度锂离子电池 | |
US11563206B2 (en) | Lithium secondary battery | |
CN113270579B (zh) | 一种锂离子电池负极片、电池及其制备方法 | |
JP2015201388A (ja) | 非水系二次電池用正極活物質及びその製造方法 | |
CN114335428B (zh) | 一种正极片及制备方法、电池 | |
CN112614976A (zh) | 一种锂离子电池硅负极材料及其制备方法和应用 | |
CN115411223B (zh) | 一种锂离子电池及其制备方法 | |
CN108400286A (zh) | 一种基于高弹性电极的储能器件制备方法 | |
WO2018233327A1 (zh) | 一种具有高倍率性能锂离子电池及其制备方法 | |
JP2019185943A (ja) | リチウム二次電池用負極の製造方法 | |
CA3181237A1 (en) | Positive electrode of hybrid capacitor and manufacturing method therefor and use thereof | |
CN113193199A (zh) | 一种石墨烯-锂离子导体材料复合导电浆料、其制备方法及应用 | |
CN110190258B (zh) | 硅碳复合材料水性复合浆料及其制备方法、锂离子电池 | |
CN105355847A (zh) | 一种电化学电池电极、含有该电极的电化学电池及其制备方法 | |
CN110380034A (zh) | 一种锂离子电池的正极材料及含有其的全电池和制法 | |
JP2020035682A (ja) | 非水電解質二次電池及び非水電解質二次電池の製造方法 | |
CN114335419A (zh) | 一种锂电池负极极片和锂电池 | |
CN117497835A (zh) | 固态电芯及其制备方法与固态电池 | |
CN113161157B (zh) | 一种硅基复合负极活性材料、硅基复合负极及其制备方法和应用 | |
US12034142B2 (en) | Method of producing negative electrode plate for non-aqueous electrolyte secondary battery | |
CN116525822A (zh) | 一种富锂厚电极及其制备方法和应用 | |
CN115036458B (zh) | 一种锂离子电池 |
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 |