一种锂离子电池负极片的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池负极片的制备方法，其包括以下步骤：(1)将负极活性物质与导电剂进行干混，得到干混物；(2)向所述干混物加入负极添加剂、增稠剂和第一溶剂，得到第一混合物；(3)向第一混合物中加入粘结剂和第二溶剂，得到第二混合物；(4)向第二混合物中加入第三溶剂，得到预制浆料，在将所述预制浆料进行涂布，得到锂离子电池负极片，其中，所述负极添加剂为聚醚改性的有机硅油。通过加入聚醚改性的有机硅油，可有效地去除气泡，并达到乳化效果，因而可得到均匀一致的锂离子电池负极片，进而提高锂离子电池的安全性。该制备方法无需预先制备胶体，在同一设备中即可完成整个制浆过程，生产效率较高，成本较低。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池负极片的制备方法
本专利技术涉及锂离子电池领域，特别是涉及一种锂离子电池负极片的制备方法。
技术介绍
锂离子电池为新一代的绿色环保电源，具有能量密度大、电压高、自放电小、无记忆效应等优点，因而，广泛应用于手机、相机、笔记本电脑、电动工具、电动自行车及电动汽车等产品。随着动力锂离子电池的发展，对电池的均匀性以及自放电水平提出了更高的要求，浆料是否均匀稳定直接影响极片的涂布质量，从而影响电池的最终性能。锂离子电池负极材料主要分为以下三种：嵌入型负极材料、合金化型负极材料和转化型负极材料。目前商业用的较多的是嵌入型负极材料，即石墨化碳材料。嵌入型负极片主要分为油性和水性两种，由于水性极片制作成本低于油性极片，在工厂中得到了广泛的使用。嵌入型水性负极片的制备一般采用如下两种方法：第一种是先将负极材料、粘结剂、导电剂和溶剂按照一定比例置入搅拌机中搅拌，然后涂布、烘干、辊压而成，其中溶剂可一次性或者多次性加入；第二种是先将粘结剂和溶剂制成胶体，然后将胶体、负极材料和导电剂置于搅拌机中搅拌，然后涂布、烘干、辊压而成。该两种方法均有如下缺点：第一种方法中，因粘结剂和其它材料一起加入而易团聚，从而影响负极片的均匀性；第二种方法中，胶体的制备需要耗费大量的时间，同时需要占用贮存设备，这增加了设备投资和能量消耗，也影响生产效率。
技术实现思路
本专利技术提供了一种锂离子电池负极片的制备方法，该制备方法方法简单，无需占用额外设备，生产效率高。该得到的负极片均匀一致，安全性较好。本专利技术提供种锂离子电池负极片的制备方法，其包括以下步骤：(1)将负极活性物质与导电剂进行干混，得到干混物；(2)向所述干混物加入负极添加剂、增稠剂和第一溶剂，得到第一混合物；(3)向第一混合物中加入粘结剂和第二溶剂，得到第二混合物；(4)向第二混合物中加入第三溶剂，得到预制浆料，在将所述预制浆料进行涂布，得到锂离子电池负极片，其中，所述负极添加剂为聚醚改性的有机硅油，所述聚醚改性的有机硅油的化学通式为：其中，x为2～8的整数，m为5～8的整数，n为5～8的整数，R1、R2、R3为氢或氨基改性的C1～C5烷基，Z为C1～C5的烷烃基或卤素，所述第一溶剂、第二溶剂与第三溶剂相同，所述第一溶剂、第二溶剂、第三溶剂的质量比为：(2～4):(2～3):(3～6)。其中，所述负极添加剂为单聚醚改性的有机硅油、双聚醚改性的有机硅油、聚醚酯改性的有机硅油、长链烷基醚与聚醚共改性的有机硅油、含环氧基团的烯丙基与聚醚共改性的有机硅油、锂化的聚醚改性的有机硅油中的至少一种。其中，所述负极活性物质为硬碳、软碳或石墨中的至少一种。其中，所述导电剂为碳黑、导电石墨、科琴黑、碳纳米管、纳米碳纤维和石墨烯中的至少一种。其中，所述粘结剂为氟代聚乙烯、聚乙烯醇、丁苯橡胶和聚偏氟乙烯中的至少一种。其中，所述增稠剂为羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素中的至少一种。其中，所述第一溶剂为N-甲基吡咯烷酮或水。其中，在步骤(1)中所述负极活性物质与导电剂的质量比为90～96:0.2～1.5。其中，在步骤(2)中所述负极添加剂与所述负极活性物质的质量比为1.5～4.5:90～96，所述增稠剂与所述负极活性物质的质量比为1～2:90～96。其中，在步骤(3)中所述粘结剂与所述负极活性物质的质量比为1～2:90～96。本专利技术所述锂离子电池负极片的制备方法具有以下优点：第一，在步骤(1)中，预先将负极活性物质与导电剂进行干法混合，可以负极活性物质与导电剂更充分混合均匀；第二，在步骤(2)中，加入聚醚改性的有机硅油这一负极添加剂，一方面，在聚醚改性的有机硅油的乳化作用下，负极活性物质与导电剂可均匀的分散在第一混合物这一胶体中；另一方面，聚醚改性的有机硅油可降低负极活性物质的表面张力，从而避免当粘结剂与第一混合物这一胶体接触时形成团聚物，更利于得到混合均匀的预制浆料；在后续的步骤中，(a)通过加入聚醚改性的有机硅油，一方面可有效地去除气泡，在保证浆料稳定的同时缩短混浆时间；另一方面，可达到乳化效果，在减少浆料中增稠剂的用量的情况下可使浆料均匀，而避免分层。(b)将锂离子电池负极片干燥后，一部分的聚醚改性的有机硅油会包覆或穿插在负极活性物质的表面或者晶粒之间，这既可起到包覆的作用，又可起到表层掺杂作用，从而最终提高锂离子电池的循环性能。(c)由于所述聚醚改性的有机硅油既可溶于油性浆料，也可溶于水性浆料，因而该得到的预制浆料可为水性或油性，该制备方法适用范围较广。(d)聚醚改性的有机硅油可以对步骤(1)中混合物的表面进行充分润湿，使步骤(1)中的混合物在胶体中更容易分散。最终保证所述锂离子电池负极片的一致性，进而提高锂离子电池的安全性。另外，该方法无需预先制备胶体，而在同一设备中即可完成整个制浆过程，因而大大提高了生产效率，节省了设备投资和能耗。附图说明图1为本专利技术实施例1及对比例1的锂离子电子负极片的锂离子电池的循环性能测试图。具体实施方式为了更好地说明本专利技术，以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。本领域技术人员应当理解，所举实施例只用于解释本专利技术，并非用于限制本专利技术的范围。本专利技术提供了一种锂离子电池负极片的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：S1，将负极活性物质与导电剂进行干混，得到干混物；S2，向所述干混物加入负极添加剂、增稠剂和第一溶剂，得到第一混合物；S3，向第一混合物中加入粘结剂和第二溶剂，得到第二混合物；S4，向第二混合物中加入第三溶剂，得到预制浆料，在将所述预制浆料进行涂布，得到锂离子电池负极片。其中，所述负极添加剂为聚醚改性的有机硅油，所述聚醚改性的有机硅油的化学通式为：其中，x为2～8的整数，m为5～8的整数，n为5～8的整数，R1、R2、R3为氢或氨基改性的C1～C5烷基，Z为C1～C5的烷烃基或卤素，所述第一溶剂、第二溶剂与第三溶剂相同，所述第一溶剂、第二溶剂、第三溶剂的质量比为：(2～4):(2～3):(3～6)。在步骤S1中，所述负极活性物质为硬碳、软碳或石墨中的至少一种。所述导电剂用于提高所述锂离子电池负极片的导电性能。所述导电剂为碳黑、导电石墨、科琴黑、碳纳米管、纳米碳纤维和石墨烯中的至少一种。所述负极活性物质与导电剂的质量比为90～96:0.2～1.5。优选的，负极活性物质与导电剂的质量比为90～96:0.5～1.3。在步骤S2中，所述负极添加剂为聚醚改性的有机硅油或烷基与聚醚共改性的有机硅油，其中，聚醚链键合到直链聚硅氧烷的末端或侧链上。具体的，所述负极添加剂为单聚醚改性的有机硅油、双聚醚改性的有机硅油、聚醚酯改性的有机硅油、长链烷基醚与聚醚共改性的有机硅油、或含环氧基团的烯丙基与聚醚共改性的有机硅油、锂化的聚醚改性的有机硅油。优选的，所述负极添加剂为含环氧基团的烯丙基与聚醚共改性的有机硅油、锂化的聚醚改性的有机硅油。所述第一溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)或水。所述负极添加剂与所述负极活性物质的质量比为1.5～4.5:90～96。优选的，所述负极添加剂与所述负极活性物质的质量比为2～3:90～96。所述增稠剂为羧甲基纤维素(CMC)、羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟丙基纤维素(H-HPC)中的至少一种。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池负极片的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：(1)将负极活性物质与导电剂进行干混，得到干混物；(2)向所述干混物加入负极添加剂、增稠剂和第一溶剂，得到第一混合物；(3)向第一混合物中加入粘结剂和第二溶剂，得到第二混合物；(4)向第二混合物中加入第三溶剂，得到预制浆料，在将所述预制浆料进行涂布，得到锂离子电池负极片，其中，所述负极添加剂为聚醚改性的有机硅油，所述聚醚改性的有机硅油的化学通式为：

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极片的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：(1)将负极活性物质与导电剂进行干混，得到干混物；(2)向所述干混物加入负极添加剂、增稠剂和第一溶剂，得到第一混合物；(3)向第一混合物中加入粘结剂和第二溶剂，得到第二混合物；(4)向第二混合物中加入第三溶剂，得到预制浆料，在将所述预制浆料进行涂布，得到锂离子电池负极片，其中，所述负极添加剂为聚醚改性的有机硅油，所述聚醚改性的有机硅油的化学通式为：其中，x为2～8的整数，m为5～8的整数，n为5～8的整数，R1、R2、R3为氢或氨基改性的C1～C5烷基，Z为C1～C5的烷烃基或卤素，所述第一溶剂、第二溶剂与第三溶剂相同，所述第一溶剂、第二溶剂、第三溶剂的质量比为：(2～4):(2～3):(3～6)。2.根据权利要求1所述的锂离子电池负极片的制备方法，其特征在于，所述负极添加剂为单聚醚改性的有机硅油、双聚醚改性的有机硅油、聚醚酯改性的有机硅油、长链烷基醚与聚醚共改性的有机硅油、含环氧基团的烯丙基与聚醚共改性的有机硅油、锂化的聚醚改性的有机硅油中的至少一种。3.根据权利要求1所述的锂离子电池负极片的制备方法，其特征在于，所述负极活性物质为硬碳、软碳或...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛玉琴，韩珽，
申请(专利权)人：海宁聚兴新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33