CN114242992A - 碳硅负极浆料的制备方法、碳硅负极浆料和锂离子电池 - Google Patents

碳硅负极浆料的制备方法、碳硅负极浆料和锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碳硅负极浆料的制备方法、碳硅负极浆料和锂离子电池，碳硅负极浆料制备方法的步骤包括：以质量份数计，将0.2～0.5份分散剂、第一溶剂搅拌得到第一溶液；将2.5～3.5份聚丙烯酸、第一溶剂搅拌得到第一胶液；加入0.1～0.8份单壁碳纳米管导电浆料搅拌得到第一浆液；加入0.1～1.3份导电石墨搅拌得到第二浆液；加入第一溶液、0.2～0.5份导电炭黑搅拌得到第三浆液；加入95～95.5份硅碳复合材料搅拌得到第四浆液；加入第二溶剂搅拌得到第五浆液，第一溶剂和第二溶剂含量之和为40～50份；加入0.3～0.6份丁苯橡胶乳液搅拌过筛、等离子体处理得到碳硅负极浆料，工作气体为氮气。

Description

碳硅负极浆料的制备方法、碳硅负极浆料和锂离子电池
技术领域
本发明属于锂离子电池负极材料的技术领域，尤其涉及一种碳硅负极浆料的制备方法、碳硅负极浆料和锂离子电池。
背景技术
锂离子电池目前主要采用石墨类碳材料作为负极活性物质，但是，由于碳类负极材料的比容量较低(372mAh/g)，目前以碳类为负极材料的锂离子电池难以满足车用锂离子电池的大功率、高容量等要求。与碳类负极材料相比，硅基材料的比容量较高，其理论容量可高达4200mAh/g，且具有低的嵌锂电位(低于0.5Vvs Li+/Li)，是替代石墨类电极的理想材料，但是硅作为半导体材料，导电性比石墨差很多，同时硅负极体积膨胀问题严重，硅在充放电的过程中，由于硅负极不断的收缩膨胀导致硅负极粉末化，严重影响锂离子电池的循环性能，鉴于上述问题，现有技术通常采用硅碳复合材料作为锂离子电池的负极活性材料，但硅碳复合材料在实际使用过程中也存在较为明显的缺点，主要表现在：电池的充放电过程中仍会引起硅体积的严重膨胀，巨大的体积效应、再加上浆料不稳定，很容易导致活性物质层从集流体上脱落，从而失去电子导电性，进而影响锂离子电池的循环性能；同时，硅碳负极在不断的循环过程中由于嵌锂的不均匀导致锂枝晶的产生，从而导致库伦效率较低。
因此，亟需一种碳硅负极浆料的制备方法、碳硅负极浆料和锂离子电池，以解决现有技术问题的不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种碳硅负极浆料的制备方法，通过该方法制得的碳硅负极浆料的稳定性较高，而且还能避免锂枝晶的产生。
本发明的另一目的是提供一种采用上述碳硅负极浆料的制备方法制得的碳硅负极浆料。
本发明的又一目的是提供一种锂离子电池，该锂离子电池的库伦效率较高，而且循环性能较佳。
为实现以上目的，本发明提供了一种碳硅负极浆料的制备方法，步骤包括：
(1)将第一溶剂分为两部分，再将0.2～0.5份分散剂、一部分第一溶剂进行真空搅拌，得到第一溶液；
(2)将2.5～3.5份聚丙烯酸、另一部分第一溶剂进行真空搅拌，得到第一胶液；
(3)将0.1～0.8份单壁碳纳米管导电浆料加入第一胶液中，真空搅拌，得到第一浆液；
(4)将0.1～1.3份导电石墨加入到第一浆液中，真空搅拌，得到第二浆液；
(5)将第一溶液、0.2～0.5份导电炭黑加入到第二浆液中，真空搅拌，得到第三浆液；
(6)将95～95.5份硅碳复合材料加入到第三浆液中，先常压搅拌，然后真空搅拌，得到第四浆液；
(7)将第二溶剂加入到第四浆液中，真空搅拌，得到第五浆液，其中第一溶剂和第二溶剂的含量之和为40～50份；
(8)将0.3～0.6份丁苯橡胶乳液加入到第五浆液中，真空搅拌，过筛得到第六浆料，对第六浆料进行等离子体处理，得到碳硅负极浆料，其中等离子体处理的工作气体为氮气；
以上各物质的含量皆以质量份数计。
与现有技术相比，本发明的碳硅负极浆料的制备方法包括提前将粘度大的聚丙烯酸黏胶剂加入第一溶剂中进行匀浆以保证第一胶液的稳定性分散，然后加入单壁碳纳米管导电浆料，第一胶液的稳定性分散使得单壁碳纳米管导电浆料呈均匀性的分散，再依次加入导电碳黑、导电石墨、硅碳复合材料，硅碳复合材料、导电碳黑、导电石墨可以同时吸收液体，浸润固体颗粒，使其浆料分散性好，进而提高浆料的稳定性；同时单壁碳纳米管、导电碳黑、导电石墨形成点、线、面的导电网络，提高粘结强度以提高浆料的稳定性，抑制负极膨胀，同时单壁碳纳米管极大的比表面积可以有效缓解硅碳负极在锂离子脱嵌过程中硅材料结构的坍塌，以进一步地提高浆料的稳定性，进而弥补了硅碳负极导电性的不足。同时导电石墨的加入，还能提高硅碳负极的压实密度。通过等离子体技术对第六浆料处理，等离子束注入到第六浆料内进行氮原子掺杂得到碳硅负极浆料，将碳硅负极浆料涂布于集流体上而形成负极片，负极片表面粗糙度相对较小，界面较光滑，有良好的锂离子的调控能力，在充放电过程中能够有效抑制锂枝晶的生成。
较佳地，本发明的第一溶剂为去离子水，第二溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
较佳地，本发明的分散剂包括羧甲基纤维素钠。
较佳地，本发明的单壁碳纳米管导电浆料包括单壁碳纳米管。更具体地，单壁碳纳米管的长度为5μm，单壁碳纳米管的长径比为3000，单壁碳纳米管的比表面积为900m2/g。更具体地，单壁碳纳米管导电浆料还包括羧甲基纤维素钠、去离子水，其中单壁碳纳米管、羧甲基纤维素钠和去离子水的质量比可为 0.1～2:0.1～2:96～98.8，将单壁碳纳米管加入含有羧甲基纤维素钠和去离子水的混合溶液中，进行分散得到单壁碳纳米管导电浆料。
较佳地，本发明的第六浆料的粘度为3500～5000mpa.s。
较佳地，本发明的步骤(8)中过筛的筛网目数为150目。
较佳地，本发明的步骤(8)中等离子处理的处理功率为500w，处理时间为28～32min，更具体地，处理时间优选为30min。
较佳地，本发明的步骤(1)于行星搅拌机中真空搅拌，搅拌时间为2～3h，搅拌速度为25～35rpm，分散速度为800～1000rpm；步骤(2)、步骤(3)、步骤 (4)、步骤(5)皆于行星搅拌机中真空搅拌，搅拌时间为1h，搅拌速度为 25～35rpm，分散速度为800～1000rpm；步骤(6)于行星搅拌机中先常压搅拌 15～30min，然后真空搅拌3h，搅拌速度为25～35rpm，分散速度为800～1000rpm；步骤(7)于行星搅拌机中真空搅拌，搅拌时间为30min，搅拌速度为25～50rpm，分散速度为800～1800rpm。
较佳地，本发明的步骤(8)于行星搅拌机中真空搅拌，搅拌速度为25～50rpm，分散速度为800～1800rpm，搅拌至浆料的粘度至3500～5000mpa.s，反转行星搅拌桨，除去浆料中的小气泡，最后从筛网中过筛得到第六浆料。
为实现以上目的，本发明还提供了一种碳硅负极浆料，采用上述的碳硅负极浆料的制备方法制得。
为实现以上目的，本发明还提供了一种锂离子电池，包括正极片、负极片，负极片包括集流体和涂布于集流体上的如上提及的碳硅负极浆料。
单独使用丁苯橡胶粘结剂会使得极片会有较高的膨胀度而导致电池后期的循环性能不良，而单独使用聚丙烯酸粘结剂又会使其极片脆性较高，不利于负极片进入卷绕操作，因此与现有技术相比，本发明的锂离子电池的负极片的碳硅负极浆料包括聚丙烯酸黏胶剂和丁苯橡胶乳液黏胶剂，因此负极片脆性较低，利用加工，且有效降低硅碳负极片的膨胀率以提高锂离子电池的循环性能，全面改善硅碳负极的电化学性能。同时碳硅负极浆料的稳定性较高，而且还能避免锂枝晶的产生，因此本发明的锂离子电池的库伦效率较高，而且循环性能较佳。
附图说明
图1为实施例1～3和对比例1～3中所使用的硅碳复合材料的XRD图。
图2为锂离子电池的放电容量与循环次数的关系曲线图。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和有益效果，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。需说明的是，下述实施所述方法是对本发明做的进一步解释说明，不应当作为对本发明的限制。实施例中和对比例中所使用的单壁碳纳米管导电浆料可采用如下方法制得，对比例2中使用的多壁碳纳米管导电浆料可采用如下方法制得。实施例和对比例中所使用的硅碳复合材料，以质量分数计，包括3％的硅、97％的碳。更具体地，实施例和对比例中所使用的硅碳复合材料的XRD图谱如图1所示。实施例和对比例中所使用的其他原料均通过市售可得。
单壁碳纳米管导电浆料的制备：将长度为5μm、长径比为3000、比表面积为900m2/g的单壁碳纳米管加入含有羧甲基纤维素钠和去离子水的混合溶液中，进行分散得到，其中单壁碳纳米管、羧甲基纤维素钠和去离子水的质量比为 0.5:1:97。
多壁碳纳米管导电浆料的制备：将长度为5μm、长径比为500、比表面积为 250m2/g的多壁碳纳米管加入含有羧甲基纤维素钠和去离子水的混合溶液中，进行分散得到，其中多壁碳纳米管、羧甲基纤维素钠和去离子水的质量比为 0.5:1:97。
实施例1
一种碳硅负极浆料的制备方法，步骤包括：
(1)将去离子水分为两部分，再将0.3份羧甲基纤维素钠、一部分去离子水加入行星搅拌机中以25rpm的搅拌速度和800rpm的分散速度进行真空搅拌2h，打完胶后倒出得到第一溶液；
(2)将2.5份聚丙烯酸、另一部分去离子水加入行星搅拌机中以25rpm的搅拌速度和900rpm的分散速度进行真空搅拌1h，得到第一胶液；
(3)将0.8份单壁碳纳米管导电浆料加入第一胶液中，以25rpm的搅拌速度和900rpm的分散速度真空搅拌1h，得到第一浆液；
(4)将0.1份导电石墨加入到第一浆液中，以25rpm的搅拌速度和900rpm的分散速度真空搅拌1h，得到第二浆液；
(5)将第一溶液、0.2份导电炭黑加入到第二浆液中，以30rpm的搅拌速度和1000rpm的分散速度真空搅拌1h，得到第三浆液；
(6)将95.5份硅碳复合材料加入到第三浆液中，先常压搅拌20min，然后真空搅拌3h得到第四浆液，其中搅拌速度为30rpm，分散速度为1000rpm；
(7)将N-甲基吡咯烷酮加入到第四浆液中，以25rpm的搅拌速度和800rpm的分散速度进行真空搅拌30min，得到第五浆液，其中去离子水和N-甲基吡咯烷酮的含量之和为45份；
(8)将0.6份丁苯橡胶乳液加入到第五浆液中，以25rpm的搅拌速度和800rpm 的分散速度真空搅拌，调节粘度至4000mpa.s，反转行星搅拌桨，除去浆液中的小气泡，最后从150目的筛网中过筛得到第六浆料，对第六浆料进行等离子体处理，等离子处理的处理功率为500w，处理时间为30min，得到碳硅负极浆料，其中等离子体处理的工作气体为氮气；
以上各物质的含量皆以质量份数计。
实施例2
一种碳硅负极浆料的制备方法，步骤包括：
(1)将去离子水分为两部分，再将0.2份羧甲基纤维素钠、一部分去离子水加入行星搅拌机中以25rpm的搅拌速度和850rpm的分散速度进行真空搅拌2.5h，打完胶后倒出得到第一溶液；
(2)将3份聚丙烯酸、另一部分去离子水加入行星搅拌机中以30rpm的搅拌速度和800rpm的分散速度进行真空搅拌1h，得到第一胶液；
(3)将0.1份单壁碳纳米管导电浆料加入第一胶液中，以25rpm的搅拌速度和900rpm的分散速度真空搅拌1h，得到第一浆液；
(4)将0.6份导电石墨加入到第一浆液中，以25rpm的搅拌速度和900rpm的分散速度真空搅拌1h，得到第二浆液；
(5)将第一溶液、0.5份导电炭黑加入到第二浆液中，以35rpm的搅拌速度和800rpm的分散速度真空搅拌1h，得到第三浆液；
(6)将95份硅碳复合材料加入到第三浆液中，先常压搅拌15min，然后真空搅拌3h得到第四浆液，其中搅拌速度为25rpm，分散速度为1000rpm；
(7)将N-甲基吡咯烷酮加入到第四浆液中，以50rpm的搅拌速度和1500rpm 的分散速度进行真空搅拌30min，得到第五浆液，其中去离子水和N-甲基吡咯烷酮的含量之和为40份；
(8)将0.3份丁苯橡胶乳液加入到第五浆液中，以35rpm的搅拌速度和1000rpm 的分散速度真空搅拌，调节粘度至4500mpa.s，反转行星搅拌桨，除去浆液中的小气泡，最后从150目的筛网中过筛得到第六浆料，对第六浆料进行等离子体处理，等离子处理的处理功率为500w，处理时间为28min，得到碳硅负极浆料，其中等离子体处理的工作气体为氮气；
以上各物质的含量皆以质量份数计。
实施例3
一种碳硅负极浆料的制备方法，步骤包括：
(1)将去离子水分为两部分，再将0.5份羧甲基纤维素钠、一部分去离子水加入行星搅拌机中以30rpm的搅拌速度和800rpm的分散速度进行真空搅拌3h，打完胶后倒出得到第一溶液；
(2)将3.5份聚丙烯酸、另一部分去离子水加入行星搅拌机中以25rpm的搅拌速度和900rpm的分散速度进行真空搅拌1h，得到第一胶液；
(3)将0.5份单壁碳纳米管导电浆料加入第一胶液中，以28rpm的搅拌速度和1000rpm的分散速度真空搅拌1h，得到第一浆液；
(4)将1.3份导电石墨加入到第一浆液中，以25rpm的搅拌速度和900rpm的分散速度真空搅拌1h，得到第二浆液；
(5)将第一溶液、0.2份导电炭黑加入到第二浆液中，以30rpm的搅拌速度和900rpm的分散速度真空搅拌1h，得到第三浆液；
(6)将95.5份硅碳复合材料加入到第三浆液中，先常压搅拌30min，然后真空搅拌3h得到第四浆液，其中搅拌速度为30rpm，分散速度为1000rpm；
(7)将N-甲基吡咯烷酮加入到第四浆液中，以25rpm的搅拌速度和800rpm的分散速度进行真空搅拌30min，得到第五浆液，其中去离子水和N-甲基吡咯烷酮的含量之和为50份；
(8)将0.3份丁苯橡胶乳液加入到第五浆液中，以25rpm的搅拌速度和1500rpm 的分散速度真空搅拌，调节粘度至5000mpa.s，反转行星搅拌桨，除去浆液中的小气泡，最后从150目的筛网中过筛得到第六浆料，对第六浆料进行等离子体处理，等离子处理的处理功率为500w，处理时间为32min，得到碳硅负极浆料，其中等离子体处理的工作气体为氮气；
以上各物质的含量皆以质量份数计。
对比例1
一种碳硅负极浆料的制备方法，步骤包括：
(1)将去离子水分为两部分，再将0.3份羧甲基纤维素钠、一部分去离子水加入行星搅拌机中以25rpm的搅拌速度和800rpm的分散速度进行真空搅拌2h，打完胶后倒出得到第一溶液；
(2)将2.5份聚丙烯酸、另一部分去离子水加入行星搅拌机中以25rpm的搅拌速度和900rpm的分散速度进行真空搅拌1h，得到第一胶液；
(3)将0.8份单壁碳纳米管导电浆料加入第一胶液中，以25rpm的搅拌速度和900rpm的分散速度真空搅拌1h，得到第一浆液；
(4)将0.1份导电石墨加入到第一浆液中，以25rpm的搅拌速度和900rpm的分散速度真空搅拌1h，得到第二浆液；
(5)将第一溶液、0.2份导电炭黑加入到第二浆液中，以30rpm的搅拌速度和1000rpm的分散速度真空搅拌1h，得到第三浆液；
(6)将96份硅碳复合材料加入到第三浆液中，先常压搅拌20min，然后真空搅拌3h得到第四浆液，其中搅拌速度为30rpm，分散速度为1000rpm；
(7)将N-甲基吡咯烷酮加入到第四浆液中，以25rpm的搅拌速度和800rpm的分散速度进行真空搅拌30min，得到第五浆液，其中去离子水和N-甲基吡咯烷酮的含量之和为45份；
(8)将0.6份丁苯橡胶乳液加入到第五浆液中，以25rpm的搅拌速度和800rpm 的分散速度真空搅拌，调节粘度至4000mpa.s，反转行星搅拌桨，除去浆液中的小气泡，最后从150目的筛网中过筛得到第六浆料，对第六浆料进行等离子体处理，等离子处理的处理功率为500w，处理时间为30min，得到碳硅负极浆料，其中等离子体处理的工作气体为氮气；
以上各物质的含量皆以质量份数计。
对比例2
一种碳硅负极浆料的制备方法，步骤包括：
(1)将去离子水分为两部分，再将0.3份羧甲基纤维素钠、一部分去离子水加入行星搅拌机中以25rpm的搅拌速度和800rpm的分散速度进行真空搅拌2h，打完胶后倒出得到第一溶液；
(2)将2.5份聚丙烯酸、另一部分去离子水加入行星搅拌机中以25rpm的搅拌速度和900rpm的分散速度进行真空搅拌1h，得到第一胶液；
(3)将0.8份多壁碳纳米管导电浆料加入第一胶液中，以25rpm的搅拌速度和900rpm的分散速度真空搅拌1h，得到第一浆液；
(4)将0.1份导电石墨加入到第一浆液中，以25rpm的搅拌速度和900rpm的分散速度真空搅拌1h，得到第二浆液；
(5)将第一溶液、0.2份导电炭黑加入到第二浆液中，以30rpm的搅拌速度和1000rpm的分散速度真空搅拌1h，得到第三浆液；
(6)将95.5份硅碳复合材料加入到第三浆液中，先常压搅拌20min，然后真空搅拌3h得到第四浆液，其中搅拌速度为30rpm，分散速度为1000rpm；
(7)将N-甲基吡咯烷酮加入到第四浆液中，以25rpm的搅拌速度和800rpm的分散速度进行真空搅拌30min，得到第五浆液，其中去离子水和N-甲基吡咯烷酮的含量之和为45份；
(8)将0.6份丁苯橡胶乳液加入到第五浆液中，以25rpm的搅拌速度和800rpm 的分散速度真空搅拌，调节粘度至4000mpa.s，反转行星搅拌桨，除去浆液中的小气泡，最后从150目的筛网中过筛得到第六浆料，对第六浆料进行等离子体处理，等离子处理的处理功率为500w，处理时间为30min，得到碳硅负极浆料，其中等离子体处理的工作气体为氮气；
以上各物质的含量皆以质量份数计。
对比例3
一种碳硅负极浆料的制备方法，步骤包括：
(1)将去离子水分为两部分，再将0.3份羧甲基纤维素钠、一部分去离子水加入行星搅拌机中以25rpm的搅拌速度和800rpm的分散速度进行真空搅拌2h，打完胶后倒出得到第一溶液；
(2)将2.5份聚丙烯酸、另一部分去离子水加入行星搅拌机中以25rpm的搅拌速度和900rpm的分散速度进行真空搅拌1h，得到第一胶液；
(3)将0.8份单壁碳纳米管导电浆料加入第一胶液中，以25rpm的搅拌速度和900rpm的分散速度真空搅拌1h，得到第一浆液；
(4)将0.1份导电石墨加入到第一浆液中，以25rpm的搅拌速度和900rpm的分散速度真空搅拌1h，得到第二浆液；
(5)将第一溶液、0.2份导电炭黑加入到第二浆液中，以30rpm的搅拌速度和1000rpm的分散速度真空搅拌1h，得到第三浆液；
(6)将95.5份硅碳复合材料加入到第三浆液中，先常压搅拌20min，然后真空搅拌3h得到第四浆液，其中搅拌速度为30rpm，分散速度为1000rpm；
(7)将N-甲基吡咯烷酮加入到第四浆液中，以25rpm的搅拌速度和800rpm的分散速度进行真空搅拌30min，得到第五浆液，其中去离子水和N-甲基吡咯烷酮的含量之和为45份；
(8)将0.6份丁苯橡胶乳液加入到第五浆液中，以25rpm的搅拌速度和800rpm 的分散速度真空搅拌，调节粘度至4000mpa.s，反转行星搅拌桨，除去浆液中的小气泡，最后从150目的筛网中过筛得到碳硅负极浆料；
以上各物质的含量皆以质量份数计。
将实施例1～3和对比例1～3的硅碳负极浆料涂布于集流体上，然后辊压、分条、点焊极耳、贴极耳胶得到负极片；将钴酸锂正极材料、粘结剂、导电剂和N- 甲基吡咯烷酮进行混合，得到正极浆料后，经过涂布、辊压、分条、点焊极耳、贴极耳胶得到正极片；负极片和正极片经过卷绕、封装、烘烤、注液、化成、抽气、折边、分容得到锂离子电池。将实施例1～3和对比例1～3所制得的锂离子电池(电芯型号为482734，标称容量为530mAh)进行性能测试，测试结果如表1所示，更具体地，锂离子电池的放电容量与循环次数的关系曲线如图2所示。
表1锂离子电池的性能测试结果
Figure RE-GDA0003497468870000101
Figure RE-GDA0003497468870000111
从表1和图2可知，实施例1的锂离子电池相比于对比例1的锂离子电池具有更优的电池性能，这表明硅碳复合材料的含量对于浆料的稳定性也起到较重要的作用。
从表1和图2可知，实施例1的锂离子电池相比于对比例2的锂离子电池具有更优的电池性能，这表明单壁碳纳米管导电浆料在抑制电池膨胀、提高电池循环性能、库伦效率方面优于多壁碳纳米管导电浆料。
从表1和图2可知，实施例1的锂离子电池相比于对比例3的锂离子电池具有更优的电池性能，这表明通过等离子体技术对第六浆料处理，等离子束注入到第六浆料内进行氮原子掺杂得到碳硅负极浆料，将碳硅负极浆料涂布于集流体上而形成负极片，负极片表面粗糙度相对较小，界面较光滑，有良好的锂离子的调控能力，在充放电过程中能够有效抑制锂枝晶的生成，进而提高库伦效率；同时经过等离子体技术处理得到的碳硅负极浆料的稳定性高，也能抑制电池膨胀和提高电池循环性能。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种碳硅负极浆料的制备方法，其特征在于，步骤包括：
(1)将第一溶剂分为两部分，再将0.2～0.5份分散剂、一部分所述第一溶剂进行真空搅拌，得到第一溶液；
(2)将2.5～3.5份聚丙烯酸、另一部分所述第一溶剂进行真空搅拌，得到第一胶液；
(3)将0.1～0.8份单壁碳纳米管导电浆料加入所述第一胶液中，真空搅拌，得到第一浆液；
(4)将0.1～1.3份导电石墨加入到所述第一浆液中，真空搅拌，得到第二浆液；
(5)将所述第一溶液、0.2～0.5份导电炭黑加入到所述第二浆液中，真空搅拌，得到第三浆液；
(6)将95～95.5份硅碳复合材料加入到所述第三浆液中，先常压搅拌，然后真空搅拌，得到第四浆液；
(7)将第二溶剂加入到所述第四浆液中，真空搅拌，得到第五浆液，其中所述第一溶剂和所述第二溶剂的含量之和为40～50份；
(8)将0.3～0.6份丁苯橡胶乳液加入到所述第五浆液中，真空搅拌，过筛得到第六浆料，对所述第六浆料进行等离子体处理，得到碳硅负极浆料，其中所述等离子体处理的工作气体为氮气；
以上各物质的含量皆以质量份数计。
2.如权利要求1所述的碳硅负极浆料的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂为去离子水，所述第二溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
3.如权利要求1所述的碳硅负极浆料的制备方法，其特征在于，所述分散剂包括羧甲基纤维素钠。
4.如权利要求1所述的碳硅负极浆料的制备方法，其特征在于，所述单壁碳纳米管导电浆料包括单壁碳纳米管，所述单壁碳纳米管的长度为5μm，所述单壁碳纳米管的长径比为3000，所述单壁碳纳米管的比表面积为900m2/g。
5.如权利要求1所述的碳硅负极浆料的制备方法，其特征在于，所述第六浆料的粘度为3500～5000mpa.s。
6.如权利要求1所述的碳硅负极浆料的制备方法，其特征在于，步骤(8)中所述过筛的筛网目数为150目。
7.如权利要求1所述的碳硅负极浆料的制备方法，其特征在于，步骤(8)中所述等离子处理的处理功率为500w，处理时间为28～32min。
8.一种碳硅负极浆料，其特征在于，采用如权利要求1～7任一项所述的碳硅负极浆料的制备方法制得。
9.一种锂离子电池，包括正极片、负极片，其特征在于，所述负极片包括集流体和涂布于所述集流体上的如权利要求8所述的碳硅负极浆料。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104835938A (zh) * 2015-04-20 2015-08-12 田东 一种锂离子电池负极浆料的制备方法
CN105470512A (zh) * 2016-01-15 2016-04-06 河南比得力高新能源科技有限公司 一种动力锂离子电池的浆料制备工艺
CN106058259A (zh) * 2016-01-21 2016-10-26 万向A二三系统有限公司 一种高比容量硅基负极复合粘结剂及含有该粘结剂的负极片的制备方法
CN108470886A (zh) * 2018-02-05 2018-08-31 多氟多（焦作）新能源科技有限公司 一种锂离子电池负极浆料及其制备方法、负极极片、锂离子电池
CN110323416A (zh) * 2019-07-15 2019-10-11 湖北锂诺新能源科技有限公司 水性负极稳定性浆料及其制备方法与负极极片和锂电池
CN111162262A (zh) * 2020-01-17 2020-05-15 广东墨睿科技有限公司 一种高倍率锂离子电池正极浆料的制备方法
CN111313005A (zh) * 2020-02-29 2020-06-19 江西远东电池有限公司 一种硅碳负极合浆方法
CN111672392A (zh) * 2020-05-29 2020-09-18 惠州亿纬创能电池有限公司 锂离子电池负极匀浆工艺
CN111924848A (zh) * 2020-08-10 2020-11-13 中南大学 一种锂离子电池用硅基负极材料及其制备方法
CN112803025A (zh) * 2021-01-22 2021-05-14 深圳烯湾科技有限公司 单壁碳纳米管导电浆料的制备方法、锂离子电池负极材料及其制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104835938A (zh) * 2015-04-20 2015-08-12 田东 一种锂离子电池负极浆料的制备方法
CN105470512A (zh) * 2016-01-15 2016-04-06 河南比得力高新能源科技有限公司 一种动力锂离子电池的浆料制备工艺
CN106058259A (zh) * 2016-01-21 2016-10-26 万向A二三系统有限公司 一种高比容量硅基负极复合粘结剂及含有该粘结剂的负极片的制备方法
CN108470886A (zh) * 2018-02-05 2018-08-31 多氟多（焦作）新能源科技有限公司 一种锂离子电池负极浆料及其制备方法、负极极片、锂离子电池
CN110323416A (zh) * 2019-07-15 2019-10-11 湖北锂诺新能源科技有限公司 水性负极稳定性浆料及其制备方法与负极极片和锂电池
CN111162262A (zh) * 2020-01-17 2020-05-15 广东墨睿科技有限公司 一种高倍率锂离子电池正极浆料的制备方法
CN111313005A (zh) * 2020-02-29 2020-06-19 江西远东电池有限公司 一种硅碳负极合浆方法
CN111672392A (zh) * 2020-05-29 2020-09-18 惠州亿纬创能电池有限公司 锂离子电池负极匀浆工艺
CN111924848A (zh) * 2020-08-10 2020-11-13 中南大学 一种锂离子电池用硅基负极材料及其制备方法
CN112803025A (zh) * 2021-01-22 2021-05-14 深圳烯湾科技有限公司 单壁碳纳米管导电浆料的制备方法、锂离子电池负极材料及其制备方法

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