一种锂离子电池负极浆料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池负极浆料，包括负极活性物质、含氧锂化物、粘结剂和导电剂，所述负极活性物质的质量百分比为：93.5%

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池负极浆料及制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体为一种锂离子电池负极浆料及制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为绿色能源广泛用于手机、电动车、电动工具、数码相机等行业，因其本身具有质量和体积比能量高，近几年在储能设备及电动交通工具等方面的应用越来越多，从而对于锂离子电池的性能提出了更高的要求。
[0003]在锂离子电池的制造过程中，负极浆料的组成和制备方法是锂离子循环寿命非常关键的影响因素。传统的负极浆料的制备一般选用单一石墨或者多种掺混的石墨作为负极活性物质，在制备浆料时，将粘结剂、导电剂和负极石墨按顺序加入溶剂中均匀搅拌，搅拌后获得的浆料不能满足锂离子电池高倍率下循环的性能要求，且极片剥离力低，电池内阻高。因此需要发现新的电池负极组分和配比，寻找一种新的负极浆料制备方法，提高极片的剥离强度，满足锂离子电池长循环的要求，特别是在高倍率下循环寿命的要求。
[0004]我们认为预锂化的概念可以在这方面发挥核心作用。在传统的锂离子电池中，预锂化通常被认为是一种特别有吸引力的技术，用于补偿第一次循环中由固体电解质界面(膜)形成造成的高活性锂损耗。
[0005]传统的负极浆料制备配方中，丁苯橡胶类型的乳液粘接剂因良好的内聚力，弹性和粘附性，成为很长一段时间的负极主流粘接剂。但是该粘接剂同样具有几个明显的缺点：1.动力学性能和低温性能不佳；2.需要搭配增稠的CMC，总用量较高；3.SBR上浮严重，粘接效率低。内阻偏高且电池的动力学性能欠佳，在化成过程中不可逆地消耗体系中的锂离子，导致电池的首效偏低。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池负极浆料及制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种锂离子电池负极浆料，包括负极活性物质、含氧锂化物、粘结剂和导电剂，所述负极活性物质的质量百分比为：93.5%
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96.4%，所述含氧锂化物的质量百分比为：0.2%
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0.4%，所述粘结剂的质量百分比为：1.7%
‑
4.2%，所述导电剂的质量百分比为：0.5%
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1.2%。
[0008]优选的，所述含氧锂化物的化学式为LixMyNz；所述M为锗、锑、锡或其两种元素复合物，所述N为氧、硫、氟或其两种元素复合物；所述X=0.5~2，Y=1，Z=2~6。
[0009]一种锂离子电池负极浆料的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将含锂化合物粉进一步研磨加工，然后再真空干燥除去水分；步骤2：称取定量的负极石墨材料，与含锂化合物粉充分搅拌，得到混合物；步骤3：将步骤2中得到的混合物，以及预先配置的水性粘结剂（羧甲基纤维素钠），
导电剂，分散于水中，控制浆料固含量在52%，通过真空快速搅拌2 h，得到均质溶液；步骤4：加入定量的SBR，慢速搅拌0.5 h，调整PH=5.5
‑
6.5之间，粘度为3000
‑
5000mpa
·
s，出料后，即可得到负极浆料。
[0010]优选的，步骤1中的所述含锂化合物是通过砂磨设备进行磨样，磨样后的粒径为50nm
‑
1μm。
[0011]优选的，步骤3中所述预先配置的水性粘结剂，是将羧甲基纤维素钠加入蒸馏水配置成溶液状，并加以搅拌制备而成；其中，羧甲基纤维素钠浓度为1.5%，蒸馏水的PH值为7。
[0012]优选的，对步骤4中的负极浆料进行PH值调整，以保证电池性能的一致性；所述PH值调整是加入乙醇胺，和有机酸中的弱酸或其混合物来调整PH；所述弱酸包括醋酸、甲酸、乙酸。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术利用含锂化合物增加电池内部的锂离子含量，提供更多的锂离子资源，还可以延缓活性锂的损耗，额外的活性锂可以沉积在负极上，并在后续的循环中充当锂库提高锂电池的首效性能和倍率性能；本专利技术中采用的羧甲基纤维素钠，动力学性能更好，能显著降低电池直流内阻，延长了电池的循环寿命。
附图说明
[0014]图1为本专利技术改善前后电池放电时内阻对比图；图2为本专利技术改善前后电池充电时内阻对比图；图3为本专利技术改善前后电池循环寿命对比图；图4为本专利技术改善前后电池放电时倍率性能对比图；图5为本专利技术改善前后电池充电时倍率性能对比图；图6为本专利技术改善前后电池首效性能对比图。
具体实施方式
[0015]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0016]本专利技术提供一种技术方案：一种锂离子电池负极浆料，包括负极活性物质、含氧锂化物、粘结剂和导电剂，其中负极活性物质可以为负极石墨材料，所述含氧锂化物的化学式为LixMyNz；该化学式中M为锗、锑、锡或其两种元素复合物，所述N为氧、硫、氟或其两种元素复合物；X=0.5~2，Y=1，Z=2~6。
[0017]所述负极活性物质的质量百分比为：93.5%
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96.4%，所述含氧锂化物的质量百分比为：0.2%
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0.4%，所述粘结剂的质量百分比为：1.7%
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4.2%，所述导电剂的质量百分比为：0.5%
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1.2%。
[0018]本专利技术中锂离子电池负极浆料的制备方法，包括以下步骤：步骤1：由于含锂化合物粉的粒径过低会导致浆料的团聚和结构缺陷变多从而功
能性降低；过高会导致表面包覆效果不好，因此需要将含锂化合物粉进一步研磨加工，其主要是通过砂磨设备进行磨样，磨样后的粒径为50nm
‑
1μm，然后再真空干燥除去水分；步骤2：称取定量的负极石墨材料，与含锂化合物粉充分搅拌，得到混合物；步骤3：将步骤2中得到的混合物，以及预先配置的水性粘结剂（羧甲基纤维素钠），导电剂，分散于水中，控制浆料固含量在52%，通过真空快速搅拌2 h，得到均质溶液；上述步骤3中所述预先配置的水性粘结剂，是将羧甲基纤维素钠加入蒸馏水配置成溶液状，并加以搅拌制备而成；其中，羧甲基纤维素钠浓度为1.5%，蒸馏水的PH值为7，从而能增加粘接剂与石墨的接触，提高分散性；步骤4：加入定量的SBR，慢速搅拌0.5 h，调整PH=5.5
‑
6.5之间，粘度为3000
‑
5000mpa
·
s，出料后，即可得到负极浆料；上述步骤4中，必须要调整PH=5.5
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6.5之间，如果PH值的过高或过低都容易导致浆料的沉降，使得浆料涂布的均匀性不好，影响电池性能的一致性，具体PH值调整方式是，加入乙醇胺和有机酸中的弱酸或其混合物来调整PH；其中，所述的弱酸包括醋酸、甲酸、乙酸。
[0019]下面结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极浆料，包括负极活性物质、含氧锂化物、粘结剂和导电剂，其特征在于：所述负极活性物质的质量百分比为：93.5%
‑
96.4%，所述含氧锂化物的质量百分比为：0.2%
‑
0.4%，所述粘结剂的质量百分比为：1.7%
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4.2%，所述导电剂的质量百分比为：0.5%
‑
1.2%。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极浆料，其特征在于：所述含氧锂化物的化学式为LixMyNz；所述M为锗、锑、锡或其两种元素复合物，所述N为氧、硫、氟或其两种元素复合物；所述X=0.5~2，Y=1，Z=2~6。3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极浆料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将含锂化合物粉进一步研磨加工，然后再真空干燥除去水分；步骤2：称取定量的负极石墨材料，与含锂化合物粉充分搅拌，得到混合物；步骤3：将步骤2中得到的混合物，以及预先配置的水性粘结剂（羧甲基纤维素钠），导电剂，分散于水中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢宇航，张海林，汪涛，程蒙，严雪枫，
申请(专利权)人：上海电气国轩新能源科技南通有限公司，
类型：发明
国别省市：