CN114566649B - 一种高面密度负极片及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高面密度负极片及制备方法。所述极片包括负极活性物质、粘结剂、增稠剂，配方组分总质量为100%，所述负极活性物质占95～98％，所述粘结剂占0.1％～2％，所述增稠剂占0.1％～2％。本发明提供的极片能够改善极片的柔韧性，从而解决极片烘烤过程卷边、开裂、掉粉等问题，提高电芯制备的生产优率。此外，本发明还提供了一种制备高面密度负极片的方法。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种高面密度负极片及制备方法。
背景技术
锂离子电池由于自放电小、工作电压高、环境友好、能量密度高、 循环寿命长、无记忆效应等优点，因此，被广泛应用于电动车、储能、数码产品、移动通讯等方面。
随着电子设备的高速发展，人们对锂离子电池也提出了更高的要求，尤其是高容量、高能量密度型锂离子电芯。提高容量最常用的方法就是增大极片的面密度，但增加面密度，需要更高的烘烤温度来烤干极片，会增加烘烤过程中物质的迁移距离，加剧收缩和增大极片内应力，加剧粘结剂的分布不均，出现卷边、开裂、掉粉的现象，导致极片柔韧性差。涂层开裂、掉粉会大幅降低生产优率，造成大量的经济损失。
公开号为107919459A的锂离子电池负极片的制备方法、锂离子电池负极片及锂离子电池，公开了通过向负极浆料中加入碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯可大幅度减少涂布烘干后极片开裂、卷边等问题。但是，该方法中的添加剂碳酸乙烯酯常温下为固体，作为添加剂使用需提前高温熔化，增加人工成本，且熔化过后在常温下加入过程中可能出现结晶，导致过筛困难；另外其熔点为35-38℃，沸点为248℃，且不易挥发，烘干后残留在极片中，降低极片中活性物质占比。
发明内容
基于此，本发明针对高面密度负极涂布导致的极片卷边、开裂、掉粉等问题，提出了一种高面密度负极片配方及制备方法，改善极片的柔韧性，从而解决极片烘烤过程卷边、开裂、掉粉等问题，提高电芯制备的生产优率。
本发明的一种高面密度负极片，包括负极活性物质、粘结剂、增稠剂，配方组分总质量为100%，所述负极活性物质占95～98％，所述粘结剂占0.1％～2％，所述增稠剂占0.1％～2％。
进一步的，所述高面密度负极极片的单面面密度为10.0～20.0mg/cm2，双面面密度为20.0～40.0mg/cm2。
进一步的，所述负极活性物质为石墨、硅的任意一种或两种组合。
进一步的，所述高面密度负极片还包括导电剂，所述导电剂为导电炭黑、碳纳米管、石墨烯中任意一种或多种组合。
进一步的，所述粘结剂为丁苯乳液、苯丙乳液任意一种或多种组合。
进一步的，所述增稠剂为丙烯酸乳液，所述丙烯酸乳液为丙烯腈、丙烯酸、丙烯酸锂、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯中任意一种或多种与衣康酸单丁酯、衣康酸二丁酯任意一种或多种共聚或共混形成。
本发明还提供一种制备上述任一项所述的高面密度负极片的方法，将负极活性物质与水和增稠剂混合，然后依次加入水、粘结剂混合均匀，制备成浆料，并在70-130℃进行烤干。
与现有技术相比，本发明的高面密度负极片及制备方法的有益效果如下：1、通过改进负极配方，改善锂离子电池高面密度涂布极片卷边、开裂、掉粉等问题；2、该负极配方可提高负极出料固含，降低极片烘烤温度；3、该负极配方采用衣康酸单丁酯、衣康酸二丁酯与丙烯酸乳液共聚或共混，可提高聚合物润湿性和分散性，提高粘附力，改善极片柔韧性。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
本发明提供一种高面密度负极片，包括负极活性物质、粘结剂、增稠剂，配方组分总质量为100%，所述负极活性物质占95～98％，所述粘结剂占0.1％～2％，所述增稠剂占0.1％～2％。
进一步的，所述高面密度负极极片的单面面密度为10.0～20.0mg/cm2，双面面密度为20.0～40.0mg/cm2。
进一步的，所述负极活性物质为石墨、硅的任意一种或两种组合。
进一步的，所述高面密度负极片还包括导电剂，所述导电剂为导电炭黑、碳纳米管、石墨烯中任意一种或多种组合。
进一步的，所述粘结剂为丁苯乳液、苯丙乳液任意一种或多种组合。
进一步的，所述增稠剂为丙烯酸乳液，所述丙烯酸乳液为丙烯腈、丙烯酸、丙烯酸锂、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯中任意一种或多种与衣康酸单丁酯、衣康酸二丁酯任意一种或多种共聚或共混形成。
本发明还提供一种制备上述任一项所述的高面密度负极片的方法，将负极活性物质与水和增稠剂混合，然后依次加入水、粘结剂混合均匀，制备成浆料，并在70-130℃进行烤干。
与现有技术相比，本发明的高面密度负极片及制备方法的有益效果如下：1、通过改进负极配方，改善锂离子电池高面密度涂布极片卷边、开裂、掉粉等问题；2、该负极配方可提高负极出料固含，降低极片烘烤温度；3、该负极配方采用衣康酸单丁酯、衣康酸二丁酯与丙烯酸乳液共聚或共混，可提高聚合物润湿性和分散性，提高粘附力，改善极片柔韧性。
实施例1
本发明针对高面密度负极涂布导致的极片卷边、开裂、掉粉等问题。提出了一种高面密度负极片配方及制备方法，改善极片的柔韧性，从而解决极片烘烤过程卷边、开裂、掉粉等问题，提高电芯制备的生产优率。
一种高面密度负极片配方及制备方法，所述配方包括负极活性物质、粘结剂、增稠剂。
进一步，所述配方组分总质量为100%，所述负极活性物质占98％，粘结剂占1.1％，增稠剂占0.9％。
所述高面密度负极极片的单面面密度为11.0mg/cm2，双面面密度为22.0mg/cm2；所述负极活性物质为石墨；所述导电剂为导电炭黑；所述粘结剂为苯丙乳液；所述增稠剂为丙烯酸乳液，丙烯酸乳液为丙烯腈、丙烯酸锂、与衣康酸单丁酯共聚形成。
所述极片制备方法:将活性物质与水和增稠剂混合，然后依次加入水、粘结剂混合均匀，制备成浆料，并在90℃进行烤干。
实施例2
一种高面密度负极片配方及制备方法，所述配方包括负极活性物质、粘结剂、增稠剂。
进一步，所述配方组分总质量为100%，所述负极活性物质占98％，粘结剂占1.1％，增稠剂占0.9％。
所述高面密度负极极片的单面面密度为12.0mg/cm2，双面面密度为24.0mg/cm2；所述负极活性物质为石墨；所述导电剂为导电炭黑；所述粘结剂为苯丙乳液；所述增稠剂为丙烯酸乳液，丙烯酸乳液为丙烯腈、丙烯酸锂、与衣康酸单丁酯共聚形成。
所述极片制备方法:将活性物质与水和增稠剂混合，然后依次加入水、粘结剂混合均匀，制备成浆料，并在90℃进行烤干。
对比例1
一种高面密度负极片配方及制备方法，所述配方包括负极活性物质、粘结剂、增稠剂。
进一步，所述配方组分总质量为100%，所述负极活性物质占97.7％，粘结剂占0.9％，增稠剂占1.4％。
所述高面密度负极极片的单面面密度为11.0mg/cm2，双面面密度为22.0mg/cm2；所述负极活性物质为石墨；所述导电剂为导电炭黑；所述粘结剂为苯丙乳液；所述增稠剂为羧甲基纤维素钠和丙烯酸乳液，丙烯酸乳液为丙烯腈、丙烯酸锂共聚形成。
所述极片制备方法:将活性物质与水和增稠剂混合，然后依次加入水、粘结剂混合均匀，制备成浆料，并在90℃进行烤干。
对比例2
一种高面密度负极片配方及制备方法，所述配方包括负极活性物质、粘结剂、增稠剂。
进一步，所述配方组分总质量为100%，所述负极活性物质占97.7％，粘结剂占0.9％，增稠剂占1.4％。
所述高面密度负极极片的单面面密度为12.0mg/cm2，双面面密度为24.0mg/cm2；所述负极活性物质为石墨；所述导电剂为导电炭黑；所述粘结剂为苯丙乳液；所述增稠剂为羧甲基纤维素钠和丙烯酸乳液，丙烯酸乳液为丙烯腈、丙烯酸锂共聚形成。
所述极片制备方法:将活性物质与水和增稠剂混合，然后依次加入水、粘结剂混合均匀，制备成浆料，并在90℃进行烤干。
对比例3
一种高面密度负极片配方及制备方法，所述配方包括负极活性物质、粘结剂、增稠剂、表面活性剂。
进一步，所述配方组分总质量为100%，所述负极活性物质占96.2％，粘结剂占0.9％，增稠剂占1.4％，表面活性剂占1.5%，所述表面活性剂为碳酸乙烯脂。
所述高面密度负极极片的单面面密度为11.0mg/cm2，双面面密度为22.0mg/cm2；所述负极活性物质为石墨；所述导电剂为导电炭黑；所述粘结剂为苯丙乳液；所述增稠剂为羧甲基纤维素钠和丙烯酸乳液，丙烯酸乳液为丙烯腈、丙烯酸锂共聚形成。
所述极片制备方法:将活性物质与水和增稠剂混合，然后依次加入水、粘结剂混合均匀，制备成浆料，并在90℃进行烤干。
对比例4
一种高面密度负极片配方及制备方法，所述配方包括负极活性物质、粘结剂、增稠剂、表面活性剂。
进一步，所述配方组分总质量为100%，所述负极活性物质占96.2％，粘结剂占0.9％，增稠剂占1.4％，表面活性剂占1.5%，所述表面活性剂为碳酸乙烯脂。
所述高面密度负极极片的单面面密度为12.0mg/cm2，双面面密度为24.0mg/cm2；所述负极活性物质为石墨；所述导电剂为导电炭黑；所述粘结剂为苯丙乳液；所述增稠剂为羧甲基纤维素钠和丙烯酸乳液，丙烯酸乳液为丙烯腈、丙烯酸锂共聚形成。
所述极片制备方法:将活性物质与水和增稠剂混合，然后依次加入水、粘结剂混合均匀，制备成浆料，并在90℃进行烤干。
表1 极片烘烤状态
| 项目 | 出料固含 | 加工性能 | 170mg/1570.25mm2，90℃烤干时间 | 170mg/1570.25mm2，90℃烤箱坚持不裂时间 (扣除整个烤箱的时间) |
| 对比例1 | 46.60% | OK | 2分47s，极片尾部湿，不开裂 | 7s，极片全干(轻微开裂) |
| 对比例2 | 46.60% | OK | 3分09秒，极片整面微湿，不开裂 | 烤干即开裂 |
| 对比例3 | 47.10% | OK | 2分54s，极片尾部湿，不开裂 | 60s不开裂，极片全干 2min30秒，极片轻微开裂 |
| 对比例4 | 47.10% | OK | 3分09秒最后一片微湿，不开裂 | 15秒，全干，不开裂 45秒，全干，开裂 |
| 实施例1 | 52.00% | OK | 2分45s，极片全干，不开裂 | 8min，极片全干，不开裂 |
| 实施例2 | 52.00% | OK | 2分45s，极片全干，不开裂 | 7分14s，极片全干，不开裂 |
上述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (1)
1.一种高面密度负极片，其特征在于：包括负极活性物质、粘结剂、增稠剂，配方组分总质量为100%，所述负极活性物质占95～98％，所述粘结剂占0.1％～2％，所述增稠剂占0.1％～2％；所述高面密度负极极片的单面面密度为10.0～20.0mg/cm2，双面面密度为20.0～40.0mg/cm2；所述负极活性物质为石墨、硅的任意一种或两种组合；所述高面密度负极片还包括导电剂，所述导电剂为导电炭黑、碳纳米管、石墨烯中任意一种或多种组合；所述粘结剂为丁苯乳液、苯丙乳液任意一种或多种组合；所述增稠剂为丙烯酸乳液，所述丙烯酸乳液为丙烯腈、丙烯酸锂、与衣康酸单丁酯共聚形成；将负极活性物质与水和增稠剂混合，然后依次加入水、粘结剂混合均匀，制备成浆料，并在70-130℃进行烤干。
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