一种锂离子电池负极组合物负极及其制备方法和锂离子电池技术

为克服现有锂离子电池负极组合物存在分散性不足，影响锂离子电池电性能的问题，本发明专利技术提供了一种锂离子电池负极组合物，包括可脱嵌锂的活性材料、第一增稠剂、第二增稠剂和粘合剂；所述第一增稠剂为非离子纤维素类聚合物，所述第一增稠剂的重均分子量为0.1～30万；所述第二增稠剂为羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素铵，所述第二增稠剂的重均分子量为30～200万，取代度为0.6～1.5。同时，本发明专利技术还公开了一种锂离子电池负极及其制备方法和包含所述负极的锂离子电池。本发明专利技术改善了负极活性材料在浆料的分散效果，进而提高了锂离子电池相关的电性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池负极组合物负极及其制备方法和锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池自从90年代由日本索尼公司率先商业化以来，以其高能量密度，高循环寿命，低自放电性能，在3C类移动通信，电脑，移动电源，数码相机等多个领域获得广泛的应用。目前锂离子电池一般由正负极，隔膜与电解液四大关键部件所组成。每个部件都对电池的整体性能有着非常显著的影响，尤其是负极。负极中各组分的分散均匀程度严重影响着负极的性能如循环性能，高低温性能，放电性能等。目前负极浆料主要包括负极活性材料如碳材料，导电助剂，增稠剂如羧甲基纤维素钠(CMC)和水基粘合剂如丁苯橡胶(SBR)等。而增稠剂CMC的使用则直接影响到负极活性材料以及导电剂的分散性。中国专利CN101931074A公开了一种锂电池电极的涂膜基料组成物，其采用不同聚合物度的羧甲基纤维素共混加入到负极浆料中，通过复配不同聚合度的比例来提高负极浆料的稳定均一性，提升电池的相关电化学性能，如克容量发挥，电池内阻，循环性能等。该方法利用羧甲基纤维素中分子链的长短的特性，在负极浆料和极片中形成交错复杂的网状支撑效果，来改善浆料的稳定性，分散均一性，但是该方法只考虑分子链的长短，并没有考虑到分子链段基团的差异，浆料的稳定性，分散性仍有改善的空间。
技术实现思路
针对现有锂离子电池负极组合物存在分散性不足，影响锂离子电池电性能的问题，本专利技术提供了一种锂离子电池负极组合物负极及其制备方法和锂离子电池。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：提供一种锂离子电池负极组合物，包括活性材料、第一增稠剂、第二增稠剂和粘合剂；所述第一增稠剂为非离子纤维素类聚合物，所述第一增稠剂的重均分子量为0.1～30万；所述第二增稠剂为羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素铵，所述第二增稠剂的重均分子量为30～200万，取代度为0.6～1.5。进一步的，所述第二增稠剂的重均分子量为30～99万，取代度为0.70～0.89。进一步的，所述负极组合物还包括有导电剂。进一步的，以所述活性材料的重量为基准，所述第一增稠剂的含量为0.01％～1％，所述第二增稠剂的含量为0.4％～3％，所述粘合剂的含量为0.5％～3％，所述导电剂的含量为0.01％～3％。进一步的，以所述活性材料的重量为基准，所述第一增稠剂的含量为0.1％～0.5％，所述第二增稠剂的含量为0.5％～2％，所述粘合剂的含量为1％～2％，所述导电剂的含量为0.5％～2％。进一步的，所述导电剂包括乙炔黑、碳纳米管、导电石墨、石墨烯、导电碳黑、科琴黑、碳纤维中的一种或多种。进一步的，所述第一增稠剂包括甲基纤维素、乙基纤维素、丁基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、二羟基丙基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的一种或多种。进一步的，所述活性材料包括石墨、石油焦、硬碳、软碳、有机裂解碳、中间相碳微球、碳纤维、锡合金、硅合金中的一种或多种。进一步的，所述粘结剂为水基粘结剂，包括聚丙烯酸，聚丙烯酸酯，聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、丁苯橡胶和聚酰亚胺中的一种或多种。一种锂离子电池负极的制备方法，包括以下步骤：获得负极浆料：将活性材料、第一增稠剂、第二增稠剂和粘合剂混合溶解得到负极浆料；其中，所述第一增稠剂为非离子纤维素类聚合物，所述第一增稠剂的重均分子量为0.1～30万，所述第二增稠剂为羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素铵，所述第二增稠剂的重均分子量为30～200万，取代度为0.6～1.5；将负极浆料涂覆于负极集流体上，经过烘烤，辊压得到负极。进一步的，所述获得负极浆料的操作包括：将第一增稠剂和第二增稠剂溶解于水中得到水性溶液；将活性材料和导电剂充分混合得到活性混合物；往活性混合物中添加所述水性溶液，充分混合得到水性浆料；往所述水性浆料中加入包含粘合剂的水性乳液，充分混合后，得到负极浆料。一种锂离子电池负极，包括集流体以及如上所述的负极组合物，所述负极组合物涂覆于所述集流体上。一种锂离子电池，包括如上所述的负极。本专利技术的技术方案中，采用了不同的增稠剂来改善负极浆料的性能，其中第一增稠剂分子量较小，粘度较低，具有低表面张力和良好的分散性，加速并提高对负极活性材料和集流体的润湿效果，第二增稠剂分子量较大，具有良好的增稠效果，两者相互协同增效，有效地改善了负极活性材料在浆料的分散效果，同时也提高了浆料储存稳定性。在本专利技术中，采用了非离子纤维素类聚合物作为第一增稠剂以及离子型纤维素类聚合物作为第二增稠剂，第二增稠剂分子量大，分子链段长，作为主增稠剂，粘度较大，能够给予负极活性材料足够骨架支撑，保持良好的浆料稳定性，同时第一增稠剂分子量小，粘度较小，可作为辅助增稠剂，更重要的是分子链段较短，可以与粒径更小活性材料有更好的接触，提高了活性材料的分散性。作为进一步的改进，专利技术人在不断试验中发现，在以上两种增稠剂的基础上，对于第二增稠剂的不同选择对最终得到的锂离子电池性能还是具有较大的差异，在经过对比后发现在第二增稠剂的取代度对于其与第一增稠剂之间形成的网状支撑结构和混合效率具有较大的影响，从而通过实验筛选得到本专利技术所采用的取代度范围，采用本专利技术的负极组合物制备的锂离子二次电池，因为其负极中活性材料分散均一性的提高，因此其循环性能以及倍率性能获得显著地提高。附图说明图1是本专利技术提供的固含量随时间变化曲线图表；图2是本专利技术提供的锂离子电池的循环性能对比图表。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在本专利技术的优选实施例中，公开了一种锂离子电池负极组合物，包括可脱嵌锂的活性材料、增稠剂和粘合剂，所述增稠剂包括第一增稠剂和第二增稠剂；所述第一增稠剂为非离子纤维素类聚合物，所述第一增稠剂的重均分子量为0.1～30万；所述第二增稠剂为羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素铵，所述第二增稠剂的重均分子量为30～200万，取代度为0.6～1.5。以上所述羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素铵的取代度是指平均每个失水葡萄糖单元上被羧甲基取代的羟基数目。专利技术人在不断试验中发现，在以上两种增稠剂的基础上，对于第二增稠剂的不同选择对最终得到的锂离子电池性能还是具有较大的差异，在经过对比后发现在第二增稠剂的取代度对于其与第一增稠剂之间形成的网状支撑结构和混合效率具有较大的影响，同时第二增稠剂在水性溶液中的溶解度也受其取代度影响，从而通过实验筛选得到本专利技术所采用的取代度范围，若第二增稠剂的取代度过小，则会降低其在水性溶液中的溶解度，若第二增稠剂的取代度过大，则会影响其在负极活性材料中的分散性，均会对最终制得的锂离子电池产生影响。采用本专利技术的负极组合物制备的锂离子二次电池，因为其负极中活性材料分散均一性的提高，因此其循环性能以及倍率性能获得显著地提高。进一步优选的，所述第二增稠剂的重均分子量为30～99万，取代度为0.70～0.89。负极组合物中的常用活性材料本身导电性较差，为解决该技术问题，所述负极组合物还包括有导电剂，增加导电剂能够增加负极的整体导电性能，解决活性材料自身导电性不足的问题，减少了负极组合物之间，以及与集流体之间的接触电阻，提高电子在负极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池负极组合物，其特征在于，包括活性材料、第一增稠剂、第二增稠剂和粘合剂；所述第一增稠剂为非离子纤维素类聚合物，所述第一增稠剂的重均分子量为0.1～30万；所述第二增稠剂为羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素铵，所述第二增稠剂的重均分子量为30～200万，取代度为0.6～1.5。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极组合物，其特征在于，包括活性材料、第一增稠剂、第二增稠剂和粘合剂；所述第一增稠剂为非离子纤维素类聚合物，所述第一增稠剂的重均分子量为0.1～30万；所述第二增稠剂为羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素铵，所述第二增稠剂的重均分子量为30～200万，取代度为0.6～1.5。2.根据权利要求1所述的锂离子电池负极组合物，其特征在于，所述第二增稠剂的重均分子量为30～99万，取代度为0.70～0.89。3.根据权利要求1所述的锂离子电池负极组合物，其特征在于，所述负极组合物还包括有导电剂。4.根据权利要求3所述的锂离子电池负极组合物，其特征在于，以所述活性材料的重量为基准，所述第一增稠剂的含量为0.01％～1％，所述第二增稠剂的含量为0.4％～3％，所述粘合剂的含量为0.5％～3％，所述导电剂的含量为0.01％～3％。5.根据权利要求4所述的锂离子电池负极组合物，其特征在于，以所述活性材料的重量为基准，所述第一增稠剂的含量为0.1％～0.5％，所述第二增稠剂的含量为0.5％～2％，所述粘合剂的含量为1％～2％，所述导电剂的含量为0.5％～2％。6.根据权利要求3所述的锂离子电池负极组合物，其特征在于，所述导电剂包括乙炔黑、碳纳米管、导电石墨、石墨烯、导电碳黑、科琴黑、碳纤维中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的锂离子电池负极组合物，其特征在于，所述第一增稠剂包括甲基纤维素、乙基纤维素、丁基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、二羟基丙基纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：玉正日，冷陈伟，施汉议，梁世硕，
申请(专利权)人：湖南三迅新能源科技有限公司，深圳市三讯电子有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43